HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY
物理实验报告
实验题目: 阿贝折射仪的使用
姓 名:
物理实验教学中心
实 验 报 告
实 验 报 告
一、实验名称:阿贝折射仪的使用
二、实验目的:
1、了解阿贝折射仪光学系统的结构及其工作原理。
2、学会使用阿贝折射仪的一般方法。
3、测定几种常见液体的折射率与平均色散。
三、实验仪器:
2WA-J阿贝折射仪,纯净水及酒精溶液,带有滴管的试剂瓶两个,脱脂棉等。(光学结构示意图和机械结构示意图在书上)
四、实验原理:
当光线从光密介质进入光疏介质时,入射角会小于折射角。改变入射角可使折射角达到90°,此时的入射角称为临界角。2WA-J 阿贝折射仪测定折射率的工作即利用了测定临界角的原理。如下图示:
当入射光自待测液体中以90°入射时,在折射棱镜中的折射角α就是临界角αc 。该光线再经一次折射后,进入望远系统的出射角记为i。当入射光以小于90°的不同角度入射时,所有的出射角都将大于i。于是望远镜中的视场被分为明暗两个部分,二者之间的分界线即为临界角所对应的位置。记待测液体的折射率为n1,折射棱镜ABCD的折射率为n2,且有n1<n2。依折射定律有
(1)
(2)
由平面几何学可知
,
则有
将其代入(1)得
由(2)得
则
由公式(2)可知
将已知的棱镜折射角j及棱镜材料折射率n2、测得的临界角 i 的正弦值sini,即可算得待测液体的折射率n1。将此计算结果在分划板上制成折射率标尺,在测量时即可直接从分划板上读出测得的折射率值。
五、实验数据记录及处理:
表一(纯净水)
表二(纯净水)
表三(纯净水) 室温 22℃
注:
表四(酒精)
表五(酒精)
表六 (酒精) 室温22℃
表七(纯净水不同温度下的折射率)
思考题
如果待测液体的折射率n 大于折射棱镜的折射率N,能否测定n?
答:不能,入射光线在入射角增加到90度前已发生全反射现象。
燕山大学
常见光学仪器原理及使用实验报告
题目: 阿贝折射仪
学院(系):信息科学与工程学院
年级专业: 09级光电子1班
学 号: xxxxxxxxxxxx
学生姓名: xxxx
指导教师: xxxxx
一. 实验目的
阿贝折射仪是能测定透明、半透明液体或固体的折射率nD和平均色散nF-nC的仪器(其中以测透明液体为主),如仪器上接恒温器,则可测定温度为0℃-70℃内的折射率nD。 折射率和平均色散是物质的重要光学常数之一,能借以了解物质的光学性能、纯度、及色散大小等。
二. 实验仪器
阿贝折射仪
三. 实验原理
折射仪的基本原理即为折射定律:n1,n1n2为交界面的两侧的两种介质的折射率。
若光线从光密介质进入光疏介质,入射角小于折射角,改变入射角可以使折射达到90°,此时的入射角称为临界角,本仪器测定折射率是基于测定临界角的原理。
当不同角度光线射入AB面时,其折射都大于Ⅰ,如果用一望远镜对出射光线视察,可以看到望远镜视场被分为明暗两部分,二者之间有明显分界线。明暗分界处即为临界角的位置。
四.仪器矫正
仪器定期进行校准,或对测量数据有怀疑时,也可以对仪器进行校准。校准用蒸馏水或玻璃标准块。如测量数据与标准有误差,可用钟表螺丝刀通过色散校正手轮中的小孔,小心旋转里面的螺钉,使分划板上交叉线上下移动,然后再进行测量,直到测数符合要求为止。样品为标准块时,测数要符合标准块上所标定的数据
五.实验步骤
(1)测定透明半透明液体
将被测液体用干净滴管加在折射棱镜表面,并将进光棱镜盖上,用手轮锁紧,要求液层均匀,充满视场,无气泡。打开遮光板,合上反射镜,调节目镜视度,使十字线成象清晰,此时旋转手轮并在目镜视场中找到明暗分界线的位置,再旋转手轮使分界线不带任何彩色,微调手轮,使分界线位于十字线的中心,再适当转动聚光镜此时目镜视场下方显示示值即为被测液体的折射率。
(2)阿贝折射仪测定透明固体
被测物体上需要有一个平整的抛光面,把进光棱镜打开,在折射棱镜的抛光面上加1~2滴溴代萘,并将被测物体的抛光面擦干净放上去,使其接触良好,此时便可在目镜
视场中寻找分界线,瞄准和读数的操作方法如前所述。
(3)测定半透明固体
被测半透明固体上也需要有一个平整的抛光面。测量时将固体的抛光面用溴代萘沾在折射棱镜上,打开反射镜并调整角度利用反射光束测量,具体操作方法同上。
(4)测量蔗糖内糖量浓度
操作与测量液体折射率时相同,此时读数可直接从视场中示值上半部读出,即为蔗糖溶液含糖量浓度的百分数。
(5)阿贝折射仪测定平均色散值
基本操作方法与测量折射率时相同,只是以两个不同方向转动色散调节手轮时,使视场中明暗分界线无彩色为止,此时需记下每次在色散值刻度圈上指示的刻度值Z,取其平均值,再记下其折射率nD。根据折射率nD值,在阿贝折射仪色散表的同一横行中找出A和B值(若nD在表中二数值中间时用内插法求得)。再根据Z值在表中查出相应的б值。当Z﹥30时取负值,当Z﹤30时取正值,按照所求出的A、B、值代入色散公式 就可求出平均色散值。
(6)若需测量在不同温度时的折射率,将温度计旋入温度计座中,接上恒温器通水管,把恒温器的温度调节到所需测量温度,接通循环水,待温度稳定十分钟后,即可测量。
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