阿贝折射仪技术报告

计量标准技术报告

计量标准名称   阿贝折射仪检定装置     

计量标准负责人                           

建标单位名称(公章)                           

填    写    日    期       20##-06-19       


   

一、建立计量标准的目的……………………………………………………………(  )

二、计量标准的工作原理及其组成…………………………………………………(  )

三、计量标准器及主要配套设备……………………………………………………(  )

四、计量标准的主要技术指标………………………………………………………(  )

五、环境条件…………………………………………………………………………(  )

六、计量标准的量值溯源和传递框图………………………………………………(  )

七、计量标准的重复性试验…………………………………………………………(  )

八、计量标准的稳定性考核…………………………………………………………(  )

九、检定或校准结果的测量不确定度评定…………………………………………(  )

十、检定或校准结果的验证…………………………………………………………(  )

十一、结论……………………………………………………………………………(  )

十一、附加说明………………………………………………………………………(  )









 

第二篇:阿贝折射仪实验报告

一、  实验目的


4.4   阿贝折射仪

生医 6 徐亮

  2006013149

         组号:1

       20## 年 01 月 03 日


(1)  加深理解全反射原理及其应用;

(2)  练习利用仪器说明书完成测量任务;

(3)  通过测量几种液体的折射率和平均色散,学会阿贝折射仪的 使用。

二、  实验原理

(1)  阿贝折射仪的光学系统 阿贝折射仪由望远系统和读数系统组成,如图1所示。

待 测 液 体 放 置 在 进 光 棱 镜     9                                8                             7

和折射棱镜之间,形成液层。   10                                                                6

11                                                                5

阿贝折射仪采用白光照明,     12                                                                4

光经反射后进入进光棱镜,     13

3

经 磨 砂 面 漫 反 射 后 以 各 种

?                    2

方向进入折射棱镜。阿米西       14

1

棱 镜 起 抵 消 待 测 物 体 和 折


射棱镜产生的色散的作用。

读数系统由小反射镜、毛玻 璃、刻度盘等组成。


图1  阿贝折射仪的光学系统

1-反射镜;2-进光棱镜;3-折射棱镜;

4-阿米西棱镜;5-望远镜物镜;6-望 远镜分划板;7-望远镜目镜;8-读数 镜目镜;9-读数镜分划板;10-读数镜 物镜;11-转向棱镜;12-刻度盘;13-

毛玻璃;14-小反射镜;E-待测样品


[1]


(2)  利用全反射测量折射率的原理

设待测液体的折射率为?,折射棱镜的折射率为?1 ,如 图2所示。若?1  > ?,根据折射定律,沿??掠入射的光线经

?? 面折射后以全反


射临界角? 进入折射 棱镜,然后以折射角? 从?? 面出射至空气。


2

?

?           ?1


?′     ?

?

?

?


?

1′′


以此光线为界,所有

入射角小于 90°的入


1

?

2′

图2  全反射原理图


射光线经??面折射后的折射角都小于临界角,且均在这条

光线下方,而且没有“入射角”大于90°的入射光线进入折 射棱镜。因此,用阿贝折射仪的望远镜对准出射光线观察时, 就会看到明暗分明的视场,其分界线对应于以?角出射的光

线方向。不同的折射率的物体有不同的临界角,因而出射角

也不同。 由折射定律

? = ?1 sin ?

?1 sin ? = sin ?

?1 cos ? =     ?2  ? sin2 ?

[2]


考虑到? = ? ? ?a,则

? = ?1 sin  ? ? ?

= ?1   sin ? cos ? ? cos ? sin ?

= sin ?     ?2  ? sin2 ? ? cos ? sin ? b

若?和?1 已知,则测出?角就可以计算?的值。阿贝折射 仪的刻度盘上直接刻有与?角对应的?值,不必计算。只要用 标准块校准刻度盘的读数后,可直接从刻度盘上读出?的值。

由于阿米西棱镜是按让?谱线直通的条件设计的,故用阿贝 折射仪测得的折射率是待测物体对?谱线(589.3??)的折 射率?? 。

测量物质的平均色散时,还需从阿贝折射仪的色散值刻

度圈读出刻度值?,?值与视场消色时阿米西棱镜的转角有 关。根据?? 值查出?和?的值,根据?值查出?值后,用下式 计算平均色散

??  ? ??  = ? + ??

测量透明固体的折射率和平均色散时,先将固体制成具 有两个互成90°的抛光面试件,并用折射率液将此试件粘着 在折射棱镜的??面上,此时不用透光棱镜。

测量糖溶液浓度时,只需从右侧标尺直接读出百分浓度

即可。

a&b  当对应于明暗分界线的光线出现在折射棱镜??面法线右侧时(对应图2的光线1′′ ),? = ? + ?,且cos ?

前的减号应变为加号。

[3]


三、  实验仪器

阿贝折射仪、待测液体

四、  实验步骤

(1)  用标准块校准刻度盘读数

将标准块(?? 已知)的抛光面加一滴接触液(溴代萘), 贴在折射棱镜的弦面上。让标准块的另一抛光面接收入射光

线。调节阿米西棱镜组,使视场中除黑白二色外无其它颜色。

当读数镜读数为标准块折射率?? 时,观察望远镜明暗分界 线是否在十字叉丝中心,如果不是,转动示值调节螺钉使明 暗分界线调至中央。

(2)  测定蒸馏水和酒精的折射率和平均色散 测量前,先用无水酒精清洁进光棱镜和折射棱镜的弦面,

以免残留其它物质影响测量精度。用滴管把待测液体滴一滴 在进光棱镜的磨砂面上,锁紧棱镜组后,要求液膜均匀,无 气泡且充满整个视场。

测量时,调节反光镜,使望远镜内视场明亮。旋转棱镜 及刻度盘转动手轮,使棱镜组转动,这时在望远镜视场中可 察到明暗分界线随之移动,旋转阿米西棱镜手轮,使视场中 除黑白二色外无其它颜色。

将明暗分界线对准十字叉丝中点,即可读出相应的折射 率值?? 。

[4]


再从阿贝折射仪的色散值刻度圈读出刻度值?,根据?

值查出?值。并根据?? 值查出?和?的值。如果对应值在表上 没有列出,则用线性内插法求出。

(3)  测定糖溶液的折射率和浓度 用同样的方法测出糖溶液的折射率,从右侧标尺直接读

出糖溶液的百分浓度。

注意事项

(1)  每次更换待测液体,都必须先清洁棱镜表面,待无水酒精蒸 发干后再添加待测液体

(2)  避免滴管碰到棱镜,防止磨损棱镜。

(3)  接触液不需太多,以免棱镜滑落损坏。

(4)  测量酒精等易挥发液体的折射率时,在测定过程中需用滴管 在棱镜组侧面的小孔内加以补充。

[5]


五、  数据记录

(1)  测定蒸馏水和酒精的折射率和平均色散 标准块??  = 1.51637

从阿贝折射仪的色散值刻度圈读出刻度值?

?蒸馏水  = 43.9                           ?酒精  = 43.9

(2)  测定糖溶液的折射率和浓度

1

??  = 6       ???   = 1.3419

??  = 8.2 × 10?5              Δ仪  = 0.0005


2            2                                         ?5   2


?4   2                        ?4


∴ Δ? ?   =   ??  + Δ仪  =       8.2 × 10


+   5 × 10


= 5 × 10


??  = ?. ???? ± ?. ????


1

? =    

6


??  = 6.08%


??  = 0.052         Δ仪  = 0.25

2           2

∴ Δ?  =   ??  + Δ仪  =       0.052  2  +   0.25  2  = 0.28

? =   ?. ?? ± ?. ??  %

[6]


六、  数据处理

(1)  蒸馏水的折射率

1

??  = 6      ???   = 1.3336

?4


?? ?   = 2.3 × 10


Δ仪  = 0.0005


2              2                                          2                                2


Δ? ?   =   ?? ?  + Δ仪  =      0.00023


+   0.0005


= 0.0006



根据?? 和?查出


??  = ?. ???? ± ?. ????


? = 0.02350  ,   ? = 0.02676  ,    ? =  ?0.665

∴  ??  ? ??  = ? + ?? = 0.02350 + 0.02676 ×   ?0.665

= ?. ? × ????

(2)  酒精的折射率

1

??  = 6      ???   = 1.3643

?4


?? ?   = 1.9 × 10


Δ仪  = 0.0005


2              2                                          2                                2


Δ? ?   =    ?? ?  + Δ仪  =      0.00019


+   0.0005


= 0.0005



根据?? 和?查出


??  = ?. ???? ± ?. ????


? = 0.02341 ,     ? = 0.02611 ,      ? = ?0.665

∴  ??  ? ??  = ? + ?? = 0.02341 + 0.02611 ×   ?0.665

= ?. ? × ????

[7]


七、  问题讨论

(1)  阿贝折射仪使用什么光源?所测得的折射率是对哪条谱线 的折射率?为什么?

答:阿贝折射仪使用白光光源,可以用自然光,也可以用白炽灯 光。所测得的折射率是待测物体对?谱线(589.3??)的折

射率?? 。因为阿米西棱镜是按照让?谱线直通(偏向角为零)

设计的,阿米西棱镜能抵消?谱线由于待测物体和折射棱镜 产生的色散,其余谱线经过阿米西棱镜后,由于色散,不能 直通,不能进入望远系统目镜。

(2)  折射率液起什么作用?对其折射率有何要求?为什么? 答:折射率液的作用是使待测样品与折射棱镜表面形成良好的

光学接触,没有空隙,且有一定粘性。若设折射率液的折射

率为?2 ,待测试件折射率为?? 的话,则要求?2  > ?? 。否则 由折射定律,掠入射到待测试件光学表面的光线将无法折射 进入折射率液,更无法进入折射棱镜进而到达望远系统目镜 了,这样便无法测量待测试件的折射率了。


(3)  在什么条件下对应于

明暗分界线的光线与

?? 面法线重合?在 什么条件下在 ?? 面 法线的右方?


?

?           ?1


?′     ?

?

?

?

1′

?


?

1′′


1′′′


答:根据图3,取如光线1′                       图3   折射光线与?? 面法线的各种关

[8]


所对应的?角为正值,由几何关系,有

? = ? + ? ? ? = ? ? ?

以? = ?为分界,此时对应明暗分界线的光线恰好与??

面 法 线 重合 (即光线 1′′′  ), 此时 ?   = sin ? = sin ? 。 当

? 1

     > sin ?时,? > ?,? < 0,此光线在??面法线的右方(光

? 1

线1′′ )。

(4)  这次实验的一些感受 这次实验的主要挑战来自于依靠说明书学习和使用新

仪器完成实验任务。由于以前没有接触过阿贝折射仪,在预 习的过程中比较难预想到实验中可能出现的问题。但通过网 络等方式,我找到了一些补充资料,也查到了阿贝折射仪的 图片,对实验有了一个整体的把握,实验过程中还比较顺利。 从仪器设计的角度考虑,总是让使用者读数越简单越好。

而且阿贝折射仪的功能非常专一,所以读数很容易,只要找 到明暗分界线,便能直接读得结果。但了解仪器的原理可以 使具体操作变得更理性,特别是在遇到问题(比如找不到明 暗分界线等等)的时候能有办法解决问题。

另外,仪器的保养非常重要,这次实验之前,可能由于 前一组没有将仪器清洗干净,阿贝折射仪的进光棱镜和折射 棱镜粘到一起了,很难分开。这样很容易损坏仪器,也对后 续测量带来一些麻烦。所以养成良好的实验习惯,实验后复 原仪器,无论对仪器保养还是对后续的实验者都是很重要的。

[9]