测量固体、液体折射率

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1、测量固体、液体折射率实验报告一、实验目的与实验仪器1.实验目的（1）学会使用读数显微镜测量固体和液体的 折射率。（2）学会使用全反射法测量液体的折射率。l=j|=|（3）学会使用阿贝尔折射仪测量液体和固体 的折射率。2.实验仪器读数显微镜、待测折射率玻璃板、涂有红漆的 玻璃片、小烧杯、底部涂有红漆标记的玻璃培养 皿、全反射法测量液体折射率仪、钠光灯望远镜 阿贝尔折射仪、温度计、银粉、酒精、溴代萘。二、实验原理1. 用读数显微镜测量液体和固体的折射率如图，透明介质中某物体 S1 发出的光经过空 气和透明介质界面发生折射，在 S2 位置成像。 当入射角i1和折射角i2很小时，有sin - tan

2、= _sin - tan = _由折射定律知_ = _ = _将空气折射率n2=1带入可得ni =式中S3S1为透明介质厚度,S3S2为物体成像距介11质表面距离，即像的高度。2.全反射法测液体折射率在密封的两玻璃片中间的空气层放入一种液体中，当光通过后在各个面发生折射，由折射定 律可以得出：nLSina =它邱=nASini式中 nL、nG、nA 分别为液体、玻璃、空气的折射率。当0足够大时，光线将在由玻璃射入空 气时发生全反射，即i=90,又由于nA=1。只要A测出正好达到全反射状态下的入射角即可计算出到液体的折射率，由折射定律：nLsina=nGsinp = 1即液体折射率nL =上图便

3、是用全反射法测量液体折射率的装置。T 为望远镜；S 为盛待测液体的容器； P 为中间有空气的玻璃系统， R 为刻度盘。调节仪器 后，转动刻度盘，当望远镜 视场中一半明亮一 半昏暗时即达到全反射临界角。和液体折射率 如图所示阿贝折射 仪原理图，透明介质中 光线以入射角a入射 到直角玻璃棱镜 ABC 的AB面,进入棱镜中, 再出射到空气中。C1式中 nD、nG、nA 分别为透明介质、玻璃、空气GA由折射定律：的折射率。由几何关系可得：a=y +p ,取空气折射nA=1,可得:当n=90 时，折射角p最大卩0( sinp0=nD/nG)，而Y为最小值，导致i为最小值*此时上式可写为：此时对应的出射角

4、最小，即视场中的明暗分界线正好对应掠射光线。三、实验步骤1. 用读数显微镜测量水和玻璃的折射率（1）将涂有红漆标记的玻璃片放置到读数显微 镜的载物台上，用钠光灯照亮，并调节读数显微 镜的物距使得能够清楚地看到玻璃片上的红漆 标记，记下此时读数显微镜的镜筒位置读数 S1；（2）在涂有红漆标记的玻璃片上放上待测折射 率的玻璃板（开始时其上不放任何物质） ，再 次调节物距到能够看清玻璃板上的红漆标记，并 记下此时读数显微镜的镜筒位置读数 S2 ；（3）在待测玻璃板上放少许银粉，调节物距到 能够看清玻璃板上的银粉，记下此时读数显微镜 的镜筒位置读数 S3；（4）对 S1、S2、S3 重复测量几次，玻璃

5、折射 率及其误差；（5）盛水的器皿是一个底部涂有红漆标记的玻 璃培养皿， 测量方法与上述测量玻璃折射率的 方法相同。2. 全反射法测水的折射率将待测折射率的水注入方形杯S中，钠光从S的一个窗口入射，用望远镜自另一个窗口观察穿过水的光。转动刻度盘R,使明暗分界线对准望远 镜叉丝，记下R上的读数卩,这时玻璃片在P 位置，如右图；在转动玻璃片至P使明暗分 界线对准叉丝，记下R上的数据 2由右图可得：a_则nL = _3阿贝折射仪测量水和酒精折射率（1）测量水和酒精的折射率 打开钠灯，调节望远镜，使目镜的叉丝清晰。打开棱镜组，在照明棱镜粗糙面上滴几滴水，然 后与折射棱镜合并， 转动手轮柄使望远镜中的

6、明暗分界线与叉丝交点重合，读出刻度盘上的读 数。取下照明棱镜，擦干净水，涂上酒精，重复 上述操作。（2）测量玻璃的折射率取下照明棱镜，将待测的玻璃片表面用酒精擦 干净，在玻璃片的一面薄薄地涂上一层a -溴代 萘，然后沿折射棱镜斜面由下向上推，使玻璃片 与折射棱镜紧贴。加入 a -溴代萘目的是使玻璃 与棱镜间没有空气，不发生全反射，其对折射角 无影响。调节手轮，读出玻璃折射率。测量后清洗玻璃和棱镜上的a 溴代萘。四、数据处理1.用读数显微镜测量水和玻璃的折射率（1）玻璃的折射率123平均S3S1/mm5.14.94.95.0S3S2/mm3.13.13.03.1折射率1.61玻璃的折射率nl =

7、 = = 1.61S2= 0.015mm2U(S3S1)0.3mm2 = 0.005mm2X(S3S2)U(S3S2)0.2mm0.088U(n) = 0.088x1.61 = 0.14则玻璃的折射率n1= 1.61 0.142）水的折射率123S S/mm3 18.57.66.7S S/mm3 26.45.65.0折射率1.331.361.34则室 n =1.34查资料得知室温下水的折射率约为 1.33，则相 对误差：5= x100 = 0.752.全反射法测水的折射率123鸣（P位 置）21.821.722.0% （P 位置）108.0108.4108.2a =43.143.443.1折射

8、率1.461.461.46n1.46查资料得知室温下水的折射率约为 1.33，则相 对误差：5= x100 = 9.8123水折射率1.33561.33601.3361酒精折 射率1.36511.36491.36503. 阿贝折射仪测量水和酒精折射率1 ）则室温下水的折射率：n = = 13359査资料得知室温下水的折射率约为1.3330，则相对误差：5= x100 = 0.222）则室温下酒精的折射率：n= = 1.3650査资料得知室温下酒精的折射率约为 1.361（只 査到三位），则相对误差：5= x100 = 0.29五、分析讨论（提示：分析讨论不少于 400字）1.结果分析读数显微镜

9、法和阿贝折射仪测出的液体折射 率相对误差很小，而全反射法测液体折射率实验 中，计算水的折射率误差为 9.8%，与实际相差 较大。可能有以下情况造成误差：调节时平面法线与望远镜光轴不平行；望远 镜和主轴不垂直；我们使用的望远镜没有十字 分划线，这对判断明暗分界线的位置造成较大困 难，引起人眼观察引起的视觉误差以及读数误 差。因为我们需要计算玻璃2.思考题（1）利用读数显微镜 测量玻璃折射率时，玻 璃片厚一点还是薄一点 好？答：玻璃片厚一点好。片的厚度S3S1和像的高度s3s2,如果玻璃片厚一点，则读数显微镜镜筒移动的距离便会大一些，则出现的误差更小。（2）读数显微镜镜筒向上调节时，若发现已经 过了聚焦点，能否往回拧旋钮重新聚焦？答：不行，由于螺旋测量装置的内螺纹与外螺 纹之间有间隙,故不同旋转方向所对应的读数必 有差别。因此在使用读数显微镜进行长度测量时 应使十字准线沿同一个方向前进，中途不要倒 退，从而消除螺距误差。六、实验结论1.折射率是物质重要的光学参数之一，在许多领 域都有通过折射率计算物质的其他属性，因此掌 握折射率的测量方法十分重要； 2.读数显微镜法、全反射法、阿贝折射仪法分别 是三种不同的测量固体或液体折射率方法，它们 都利用了光在穿越不同介质时会发生折射的原 理。七、原始数据要求与提示：此处将原始数据拍成照片贴图即 可）