阿贝折射仪测液体折射率

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1、材料物理性能课程实验报告专业班级：材料物理08级1班姓名：林作亮学号：08470101指导教师：王念【实验目的】1. 掌握用掠入射法测定物质的折射率；2. 学会阿贝折射仪的调整和使用方法；3. 测定酒精的折射率；【实验原理】当光从一种媒质进入到另一种媒质时，在两种媒质的分界面上，会发生反射和折射现象，如图11－4所示。在折射现象中有：显然，若，则。其中绝对折射率较大的媒质称为光密媒质，较小的称为光疏媒质。当光线从光密媒质进入光疏媒质时，折射角恒大于入射角，且随的增大而增大，当入射角增大到某一数值而使时，则发生全反射现象。入射角称为

2、临界角。图11－4光在两种媒质界面上的反射和折射现象图11－5阿贝折射仪原理图阿贝折射仪就是根据全反射原理而制成的。其主要部分是由一直角进光棱镜ABC和另一直角折光棱镜DEF组成，在两棱镜间放入待测液体，如图11－5a所示。进光棱镜的一个表面AB为磨砂面，从反光镜M射入进光棱镜的光照亮了整个磨砂面，由于磨砂面的漫反射，使液层内有各种不同方向的入射光。假设入射光为单色光，图中入射光线AO（入射点O实际是在靠近E点处）的入射角为最大，由于液层很薄，这个最大入射角非常接近直角。设待测液体的折射率小于折光棱镜的折射率，则在待测液体与折光棱

3、镜界面上入射光线AO和法线的夹角近似，而折射光线OR和法线的夹角为，由光路的可逆性可知，此折射角即为临界角。根据折射定律：，即（11－1）可见临界角的大小取决于待测液体的折射率及折光棱镜的折射率。当OR光线射出折射棱镜进入空气（其折射率）时，又要发生一次折射，设此时的入射角为，折射角为（或称出射角），则根据折射定律得（11－2）根据三角形的外角等于不相邻两内角之和的几何原理，由△ORE，得（11－3）将式11－1、11－2、11－3联立，解得（11－4）式中棱镜的棱角和折射率均为定值，因此用阿贝折射仪测出角后，就可算出液体的折射率

4、。在所有入射到折射棱镜DE面的入射光线中，光线AO的入射角等于已经达到了最大的极限值，因此其出射角也是出射光线的极限值，凡入射光线的入射角小于，在折射棱镜中的折射角必小于，从而其出射角也必小于。由此可见，以RT为分界线，在RT的右侧可以有出射光线，在RT的左侧不可能有出射光线，见图11－5a。必须指出图11－5a所示的只是棱镜的一个纵截面，若考虑折射棱镜整体，光线在整个折射棱镜中传播的情况，就会出现如图11－5b所示的明暗分界面RR’T’T。在RR’T’T面的右侧有光，在RR’T’T面的左侧无光，这分界面与棱镜顶面的法线成角，当转

5、动棱镜角后，使明暗分界面通过望远镜中十字线的交点，这时从望远镜中可看到半明半暗的视场，如图11－5c所示。因在阿贝折射仪中直接刻出了与角所对应的折射率，所以使用时可从仪器上直接读数而无需计算，阿贝折射仪对折射率的测量范围是1.3000至1.7000。【实验仪器】阿贝折射仪、待测酒精、蒸馏水、滴管(若干)。【实验步骤】一、校准仪器（一）用蒸馏水校准1．将棱镜锁紧板手松开，将棱镜擦干净（注意：用无水酒精或其他易挥发溶剂，用镜头纸擦干）。2．用滴管将2～3滴蒸馏水滴入两棱镜中间，合上并锁紧。3．调节棱镜转动手轮2，使折射率读数恰为1.3

6、330。4．从测量镜筒中观察黑白分界线是否与叉丝交点重合。若不重合，则调节刻度调节螺丝，使叉丝交点准确地和分界线重合。若视场出现色散，可调节阿米西棱镜手轮至色散消失。二、测定酒精的折射率1．将进光棱镜和折光棱镜擦干净。2．滴2～3滴待测液体在进光棱镜的磨砂面上，并锁紧。（若溶液易挥发，须在棱镜组侧面的一个小孔内加以补充）。3．旋转手轮2，在测量镜筒中将观察到黑白分界线在上下移动（若有彩色，则转动手轮10消除色散，使分界线黑白分明），至视场中黑白分界线与叉丝交点重合为止。4．在读数镜筒中，读出分划板中横线在右边刻度所指示的数据，即为

7、待测液体的折射率,并记录。5．重复测量三次，求折射率的平均值【数据处理】项目 数据 次数平均值绝对误差平均绝对误差测量结果1     2  3  【误差分析】1．能否用阿贝折射仪来测折射率大于折光棱镜折射率的液体？为什么？答：不能，因为阿贝折射仪是根据临界角设计的。倘若你改变折射率的条件，即把棱镜看作光疏介质，则不能形成明区和暗区，你只能看到明区2为什么实验测得的折射率和实际的折射率不一样？答：因为数据读取存在读取误差，数据处理的时候也存在绝对误差和相对误差。