阿贝折射仪介质折射率

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测量气体,液体,固体的折射率

测量气体,液体,固体的折射率

一.实验的目的和意义1 .通过阿贝折射仪测水,糖水,玻璃的折射率,掌握阿贝折射仪的使用,同时了解掠入射法测定液体折射率,反射法和掠入法测固体折射率,即掌握使用阿贝折射仪测定物质折射率的方法,另外通过对葡萄糖溶液折射率的测定,确定其浓度。

2.通过自行搭建干涉装置,掌握分振幅法产生双光束以实现干涉的原理,观察非定域干涉条纹,掌握用干涉条纹计数法测量空气折射率的原理与方法。

3.通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象,更新了液体折射率的测试方法,使牛顿环的应用更加丰富,开拓了物理实验的新视野。

二.实验基础知识与实验原理1.阿贝折射仪是测物质折射率的专用仪器,他能快速而准确地测出透明液体,半透明液体或固体材料的折射率。

阿贝折射仪的光学系统由望远系统和读数系统组成,应用阿贝折射仪测量物质的折射率的方法是建立在全反射原理基础上的掠入射法,其中液体折射率由掠入射法测定而固体折射率由掠入法和反射法测定。

图 1 望远系统读数系统读书系统光路图图 2(阿贝折射仪)2.牛顿环测液体折射率,其中牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象,能充分显示光的波动性。

本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象,更新了液体折射率的测试方法,使牛顿环的应用更加丰富,开拓了物理实验的新视野。

图3(牛顿环)牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象,能充分显示光的波动性。

本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象,更新了液体折射率的测试方法,使牛顿环的应用更加丰富,开拓了物理实验的新视野。

设计原理当以波长为x 的钠黄光垂直照射到平凸透镜上时,由液体膜上,下表面反射光的光程差以及干涉相消。

即暗纹条件:)1......)(2,1,0(2/)12(2/2=+=+=n n ne λλδ 式中e 为某一暗纹中心,所在处的液体膜厚度,k 为干涉级次。

利用图中的几何关系,可得:R r e 2/2= (r 为条纹半径),代入(1)式,有图4......)2,1,0(2/)12(2//2=+=+=n n R nr λλδ (2)则暗纹半径......)2,1,0(/==n k nR r k λ (3)若取暗纹观察,则第m ,k 级对应的暗环半径的平方nmR r m /2λ= (4) knR r n /2λ= (5)两式相减得平凸透镜的曲率半径)/()(22n m n r r R n m --= (6)观察牛顿环时我们也将会发现牛顿环中心由于形变,灰尘,水等的影响,中心不是一点,而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑。

4用阿贝折射仪测定透明介质的折射率

4用阿贝折射仪测定透明介质的折射率

用阿贝折射仪测液体的折射率折射率是透明材料的一个重要光学常数。

测定透明材料折射率的方法很多,全反射法是其中之一。

全反射法具有测量方便快捷,对环境要求不高,不需要单色光源等特点。

然而,因全反射法属于比较测量,故其测量准确度不高(大约Δn=3×104),被测材料的折射率的大小受到限制(约为1.3~1.7),且对固体材料还需制成试件。

尽管如此,在一些精度要求不高的测量中,全反射法仍被广泛使用。

阿贝折射仪就是根据全反射原理制成的一种专门用于测量透明或半透明液体和固体折射率及色散率的仪器,它还可用来测量糖溶液的含糖浓度。

它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、科研机构及学校的常用仪器。

一、实验目的1.加深对全反射原理的理解,掌握应用方法。

2.通过对几种液体折射率的测量,学会使用阿贝折射仪。

二、教学重、难点重点:实验原理的理解阿贝折射仪的结构难点:阿贝折射仪的结构三、实验原理由全反射定律可知,当光线从光密媒质进入光疏媒质时,若入射角为某个特定角,其折射角可达90o,此入射角称为全反射临界角。

反之,当光线以90o入射角自光疏媒质进入光密媒质时,其折射角即为全反射临界角。

如图所示,在进光棱镜A‵B‵C‵与折射棱镜ABC之间均匀充满折射率为n x的液体。

设折射棱镜的折射率为n1,且n1>n x,光线进入进光棱镜后被磨砂面A‵B‵漫反射为各种方向的光线通过待测液体后射向折射棱镜。

沿AB面掠射的光线(入射角i=90o)经界面AB折射后以全反射临界角α进入折射棱镜,又以折射角β从BC 面出射至空气中。

所有入射角小于90o的光线都能折射进入折射棱镜,经AB 面折射后的折射角都小于临界角α。

而所有入射角大于90o的光线都被棱镜的金属外壳挡住,不能进入折射棱镜。

因此,入射角等于90o的光线是折射到棱镜内的所有光线中最靠边(折射角最大)的一条光线)图中1-1‵光线),其他光线均在该光线的下方(图中2-2‵光线),在此光线以上则完全无光。

阿贝折射仪测介质折射率

阿贝折射仪测介质折射率

阿贝折射仪测介质折射率
阿贝折射仪是一种基于光学原理的仪器,用于测量材料的折射率。

它由一束光经过一
个介质并在另一侧出射,观察光线的偏转角度来计算介质的折射率。

其原理是基于斯涅耳
公式:n2=sin(i)/sin(r),其中n2是介质的折射率,i是入射光线与法线的夹角,r是折
射光线与法线的夹角。

阿贝折射仪主要由下列部分构成:光源、准直器、透镜、偏振镜、交叉像纸、两个法兰、望远镜、控制旋钮等。

首先在光源的作用下,光线通过准直器成为平行光线,经透镜
聚焦后通过待测物表面,再被偏振镜分成s光和p光,分别折射后被交叉像纸上的标尺形
成像点。

通过旋转测量样品,观察图纸上的像点移动,最终可得到样品的折射率。

在实际操作中,首先使用严密的测量程序校准仪器,确保仪器的精确度和可靠性。


后根据测量样品的特点选择合适的光源和透镜,并保持其光路的稳定。

在测量之前,要将
样品的表面清洁干净,避免任何可能对光路产生影响的污垢或气泡。

在测量中,要注意以下几点:首先,应该测量多个不同角度的值,并取平均值来获得
更准确的结果。

其次,要注意避免任何可能干扰测量的因素,如光线的漂移或震动。

最后,在测量结束后,要将仪器恢复到初始状态,以备下一次使用。

总之,阿贝折射仪是一种有效测量介质折射率的仪器,它在材料科学,化学,生物学
等领域得到了广泛的应用。

通过合理的操作和精确的校准,可以获得高精度和可靠的测量
数据,为科研和实际生产提供有力支持。

阿贝折射仪doc

阿贝折射仪doc

实验用阿贝折射仪测介质折射率折射率是透明材料的一个重要光学常数。

测定透明材料折射率的方法很多如全反射法和最小偏向角法最小偏向角法具有测量精度高、被测折射率的大小不受限制、不需要已知折射率的标准试件而能直接测出被测材料的折射率等优点。

但是被测材料要制成棱镜而且对棱镜的技术条件要求高不便快速测量。

全反射法具有测量方便快捷对环境要求不高不需要单色光源等特点。

然而因全反射法属于比较测量故其测量准确度不高大约Δn3×10-4被测材料折射率的范围受到限制约为1.30001.7000且对固体材料还需制成试件。

尽管如此在一些精度要求不高的测量中全反射法仍被广泛使用。

阿贝折射仪就是根据全反射原理制成的一种专门用于测量透明或半透明液体和固体折射率及色散率的仪器它还可用来测量糖溶液的含糖浓度。

它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、科研机构及学校的常用仪器。

【实验目的】1、加深对全反射原理的理解。

2、了解阿贝折射仪的结构和测量原理。

3、学习用阿贝折射仪测透明介质折射率及蔗糖溶液的浓度。

【实验仪器】WZA型阿贝折射仪、标准玻璃块一块、折射率液溴代萘一瓶、待测液自来水酒精蔗糖溶液、滴管、脱脂棉及擦镜纸等。

【实验原理】阿贝折射仪是根据全反射原理设计的有透射光掠入射与反射光全反射两种使用方法。

一测定液体的折射率若待测物为透明液体一般用透射光即掠入射方法来测定其折射率nx。

阿贝折射仪中的阿贝棱镜组由两个直角棱镜折射率n组成一个是进光棱镜它的弦面是磨砂的其作用是形成均匀的扩展面光源。

另一个是折射棱镜。

待测液体nxn夹在两棱镜的弦面之间形成薄膜。

如图4所示光先射入进光棱镜由其磨砂弦面AB产生漫射光穿过液层进入折射棱镜图中ABC。

因此到达液体和折射棱镜的接触面AB面上任意一点的诸光线具有各种不同的入射角最大的入射角是i90度这种方向的入射称为掠入射。

设掠入射光线经棱镜两次折射后从AC面以角出射若xnn则由折射定律得sinsinxnin 1 sinsinn 2 其中为AB面上的折射角为AC面上的入射角。

用阿贝折射计测透明介质的折射率

用阿贝折射计测透明介质的折射率

由(2)得
cos
2 n2 sin 2 i n2
实验原理 2

2 n2 (1 cos 2 ) sin 2 i 2 n2 n2 cos 2 sin 2 i 2 n2 sin 2 i 2 n2
cos
sin i sin n2
将已知的棱镜折射角 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

n1 sin 90 n2 sin (1) n2 sin sin i
实验原理
由平面几何学可知 则有


代入(1)得
n1 n2 sin( ) n2 (sin cos cos sin )
2 n2 sin 2 sin 2 i 2 n2 (1 cos 2 ) sin 2 i 2 2 n2 n2 cos 2 sin 2 i
望远镜视场
读数镜视场 调节该棱镜 可使读数
镜视场明 亮
两个明亮的视场
实验步骤
2. 调节望远镜系统中的目镜,看清分划板上的 刻度线(X型准线)。 3. 转动锁紧手柄,把棱镜组打开,用酒精将棱镜 表面擦洗干净 。
目镜
4. 将被测酒精用滴管注 入照明棱镜的磨砂面上, 使之均匀铺满一层。 5. 合上棱镜,转动棱镜 手轮使照明望远镜中见 到“半荫视场”。
锁紧手柄
打开的棱 镜表面
实验步骤
6. 转动消色散棱镜手轮直至能看到很清晰的暗区 边缘为止,再调节手轮使暗区边缘恰好与十字线 叉丝重合,刻度盘上显示的数值即为被测酒精的 折射率。
7. 按照以上步骤,测量自来水的折射率。 8.计算所测值的不确定度。

阿贝折射仪测液体折射率

阿贝折射仪测液体折射率

阿贝折射仪测液体折射率折射率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、及浓度大小等。

在分光计的使用实验中将给出固体(玻璃)折射率的测定方法,本实验采用阿贝折射计测定液体折射率。

实 验 目 的(1) 学习用掠入射法测量液体折射率的原理;(2) 了解阿贝折射计的结构和工作原理,学会使用该仪器测量液体的折射率。

实 验 仪 器阿贝折射计,滴管,蒸馏水,无水酒精,少许脱脂棉,待测液体(水)。

实 验 原 理光线从光密介质进入光疏介质,入射角小于折射角。

逐渐加大入射角,可使折射角达到90︒。

折射角等于90︒时的入射角称为临界角。

反过来,若光线自光疏介质进入光密介质,入射角大于折射角。

当光线以90︒角入射(掠射)时仍有光线进入光密介质,此时的折射角亦为临界角。

本实验测量折射率的原理及阿贝折射计的工作原理,就是基于测定全反射临界角的原理。

1.掠入射法测量液体的折射率如图2.1所示,在一折射棱镜的AB 面上充满了折射率为 n 的液体,棱镜的折射率N n >。

若以单色的扩展光源照射分界面AB 时,从图2.1可看出:入射角为90︒的光线1将掠射到AB 界面而折射进入三棱镜内。

显然,光线1经折射面AB 后的折射角i '正如发生全反射时的临界角,因而满足 sin n i N'= (2.1) 当掠入射光线1经折射到A C面再经折射而进入空气时,设在AC 面上的入射角为ψ,折射角为φ,则有ψϕsin sin N = (2.2)除掠入射光线1外,其它光线如光线2在AB 面上的入射角均小于90︒,因此经三棱镜折射,最后从AC 面折射进入空气时,都在光线1'的左侧。

由于入射角i 不可能比90︒大,因而在三棱镜内不可能出现比临界角i '大的光线,即AC 面上出射的光线中,没有比ϕ角小的折射光线,故称ϕ为极限角。

当用望远镜对准AC 面观察时,视场中将看到明暗两部分,其分界线就是 90=i 的掠入射引起的极限角方向。

用阿贝折射仪测石英晶体的折射率

用阿贝折射仪测石英晶体的折射率

用阿贝折射仪测石英晶体的折射率实验目的: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. 学会石英晶体折射率的测定;实验原理:折射率是透明材料的重要光学常数。

测量透明材料折射率的方法很多。

最小偏向角法具有测量精度高、被测折射率的大小不受限制、不需要已知折射率的标准试件而能直接测出被测材料的折射率等优点。

但是,被测材料要制成棱镜,而且对棱镜的技术条件要求高,不便快速测量。

全反射法属于比较测量,虽然测量准确度较低(大约Δn D =3×10-4),被测折射率的大小受到限制(n D 大约为1.3—1.7),对于固体材料也需要制成试件,但是全反射法具有操作方便迅速、环境条件要求低、不需要单色光源等优点。

阿贝折射仪就是利用全反射法制成的、专门用于测量透明或半透明液体的固体折射率及平均色散n F —n C 的仪器,它还能测量糖溶液的含糖浓度。

它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、研究单位和学校的常用设备之一。

应用阿贝折射仪测量物质的折射率的方法是建立在全反射原理基础上的掠入射法。

如图1所示。

光由折射率为n 的介质射入折射率为N 的介质时,由折射定律知,入射角i 与折射角r 有以下关系:如果n <N ,即光由光疏介质射入光密介质时,折射光靠近法线,亦即r <i 。

入射角可取由0°到90°的任何一数值,由式(1)折射角亦具有对应的某个数值。

当入射角达最大值i =90°时,折射角达最大值r =r c 。

此时的入光线称掠射光线,对应的折射角r c称为折射临界角或又称全反射角,以此代入(1)式得已知N 值,则测出折射临界角r c,即可算出待测介质的折射率n 。

实验中常用直角三棱镜(已知N 的介质)进行测量。

如图(2)掠射光线由待测折射率为n 的介质入射到折射率为N 的直角三棱镜ABC 中,产生折射临界角r c,然后以出射角i 0射入折射率为1的空气中。

阿贝折射仪测定物质折射率

阿贝折射仪测定物质折射率

实验十一 阿贝折射仪测定物质折射率[实验目的]1.了解阿贝折射仪的原理,学会阿贝折射仪的调整和使用方法。

2.掌握使用阿贝折射仪测定物质折射率的方法。

3.通过对葡萄糖溶液折射率的测定,确定其浓度。

[实验器材]阿贝折射仪、待测液体(若干)、葡萄糖溶液(若干不同浓度值)、无水酒精(若干)、蒸馏水(若干)、镜头纸、滴管(三支)。

[仪器描述]1.阿贝折射仪的外形结构如图11-1所示。

图11-1 阿贝折射仪2.阿贝折射仪由测量系统和读数系统两部分组成,如图11-2所示。

图11-2 阿贝折射仪测量、读数系统图11-3 阿贝折射仪的读数测量系统:光线由反光镜18进入进光棱镜16,经过被测液体后射入折光棱镜15,再经过两个阿米西棱镜14、13,以消除色散,然后由物镜12将黑白分界线成像于分划板11(内有十字叉丝)上,经目镜9放大后成像于观察者眼中。

读数系统:光线由小反光镜4照明刻度盘3,经转向棱镜5及物镜6将刻度成像于分划板7上,再经目镜8放大成像后以供观察。

刻度盘和棱镜组是同轴的,旋转手轮2可同时转动棱镜组和刻度盘。

在测量镜筒视场中如出现彩色区域,使分界不够明显,可旋转阿米西棱镜手轮10,以调整棱镜的位置,抵消色散现象,至黑白分界明显,调节2使叉丝交点与分界线重合。

此时在读数镜筒分划板中的横线在右边刻度所指示的数值即为待测液体的折射率,如图11-3所示。

对于糖溶液,还可以从分划板中的横线在左边刻度所指示的数据,得出该糖溶液中含糖量浓度百分数。

由于液体折射率随温度而变化,测量时需记录液体的温度,本仪器备有温度计插孔和恒温插头。

[实验原理]阿贝折射仪是药物鉴定中常用的分析仪器,主要用于测定透明液体的折射率。

折射率是物质的重要光学常数之一,可借以了解该物质的光学性能、纯度和浓度等。

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21n n >,则21θθ<。

阿贝折射仪测介质折射率实验报告

阿贝折射仪测介质折射率实验报告

阿贝折射仪测介质折射率实验报告实验目的,通过使用阿贝折射仪测量不同介质的折射率,掌握折射仪的使用方法,了解不同介质的折射率对光线传播的影响。

实验仪器,阿贝折射仪、各种介质样品、光源。

实验原理,阿贝折射仪是一种用来测量透明介质折射率的仪器,它利用光的折射定律来测量介质的折射率。

当光线从空气射入介质中时,会发生折射现象,其折射角与入射角之间的关系可以用折射率来描述。

通过测量不同介质的折射角和入射角,可以计算出介质的折射率。

实验步骤:1. 准备工作,将阿贝折射仪放置在水平台上,并调整好仪器的位置,使其处于水平状态。

准备好各种介质样品和光源。

2. 测量空气的折射率,首先将光源打开,使光线垂直射入阿贝折射仪,记录下入射角和折射角的数值。

通过计算可以得到空气的折射率。

3. 测量其他介质的折射率,依次将不同介质样品放入阿贝折射仪中,重复步骤2,测量不同介质的折射率。

4. 数据处理,将实验测得的入射角和折射角数据代入折射率公式中,计算出各种介质的折射率。

实验结果与分析:通过实验测得的数据,我们可以得出不同介质的折射率如下:空气,折射率为1.0003。

水,折射率为1.333。

玻璃,折射率为1.5。

通过对比不同介质的折射率,我们可以发现不同介质对光线的折射能力是不同的。

折射率越大的介质,光线在其中传播时的偏折程度越大。

这也是为什么我们在看水中的物体时会觉得物体位置发生了偏移的原因。

实验总结:通过本次实验,我们掌握了使用阿贝折射仪测量介质折射率的方法,了解了不同介质的折射率对光线传播的影响。

同时,通过实验数据的分析,我们也加深了对折射现象的理解。

在今后的学习和实验中,我们可以运用这些知识,更好地理解光的传播规律,为我们的科学研究和生产实践提供更多的帮助。

实验中可能存在的误差:在实际操作中,由于环境条件、仪器精度等因素的影响,实验测得的数据可能会存在一定的误差。

为了减小误差,我们在操作时需要尽量保持仪器的稳定,准确记录数据,并进行多次测量取平均值,以提高实验数据的准确性。

测量气体,液体,固体的折射率

测量气体,液体,固体的折射率

一.实验的目的和意义1 .通过阿贝折射仪测水,糖水,玻璃的折射率,掌握阿贝折射仪的使用,同时了解掠入射法测定液体折射率,反射法和掠入法测固体折射率,即掌握使用阿贝折射仪测定物质折射率的方法,另外通过对葡萄糖溶液折射率的测定,确定其浓度。

2.通过自行搭建干涉装置,掌握分振幅法产生双光束以实现干涉的原理,观察非定域干涉条纹,掌握用干涉条纹计数法测量空气折射率的原理与方法。

3.通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象,更新了液体折射率的测试方法,使牛顿环的应用更加丰富,开拓了物理实验的新视野。

二.实验基础知识与实验原理1.阿贝折射仪是测物质折射率的专用仪器,他能快速而准确地测出透明液体,半透明液体或固体材料的折射率。

阿贝折射仪的光学系统由望远系统和读数系统组成,应用阿贝折射仪测量物质的折射率的方法是建立在全反射原理基础上的掠入射法,其中液体折射率由掠入射法测定而固体折射率由掠入法和反射法测定。

图 1 望远系统读数系统读书系统光路图图 2(阿贝折射仪)2.牛顿环测液体折射率,其中牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象,能充分显示光的波动性。

本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象,更新了液体折射率的测试方法,使牛顿环的应用更加丰富,开拓了物理实验的新视野。

图3(牛顿环)牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象,能充分显示光的波动性。

本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象,更新了液体折射率的测试方法,使牛顿环的应用更加丰富,开拓了物理实验的新视野。

设计原理当以波长为x 的钠黄光垂直照射到平凸透镜上时,由液体膜上,下表面反射光的光程差以及干涉相消。

即暗纹条件:)1......)(2,1,0(2/)12(2/2=+=+=n n ne λλδ 式中e 为某一暗纹中心,所在处的液体膜厚度,k 为干涉级次。

利用图中的几何关系,可得:R r e 2/2= (r 为条纹半径),代入(1)式,有图4......)2,1,0(2/)12(2//2=+=+=n n R nr λλδ (2)则暗纹半径......)2,1,0(/==n k nR r k λ (3)若取暗纹观察,则第m ,k 级对应的暗环半径的平方nmR r m /2λ= (4) knR r n /2λ= (5)两式相减得平凸透镜的曲率半径)/()(22n m n r r R n m --= (6)观察牛顿环时我们也将会发现牛顿环中心由于形变,灰尘,水等的影响,中心不是一点,而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑。

用阿贝折射仪测量折射率

用阿贝折射仪测量折射率
对于蔗糖溶液除了测出其折 射率之外,还能同时读出其含糖 浓度的百分数。
思考题
1、为何会出现半影视场? 2、试分析半实验测量误差的主要来源。
当利用望远镜在方向观察可以看到视场一半亮一半暗, 称作半影视场,明暗分界处即为临界位置,可从读数盘上直 接读出待测样品的折射率n1。
折射率测量过程
拧紧折射棱镜的锁紧手柄,将待测液体注入折射棱镜侧 面的小孔内;
调整光线入射方向,转动棱镜手轮观察半影视场,使明 分界线与望远镜叉丝交点重合,从读数镜筒中读出液体折 射率。
用阿贝折射仪测量折射率 • 了解阿贝折射仪的测量原理 • 利用阿贝折射仪测量透明液体的折射率
阿贝折射仪原理——光的全反射
当一束含有不同方向的漫反射光照射待测样品时,由于 待测样品折射率n1小于标准棱镜折射率n2,光线3入射角为900, 折射角为i 3,最后以出射角3从AC面射出。其它光线经AC面 的出射角将大于3 。

【精】阿贝折射仪测定物质折射率

【精】阿贝折射仪测定物质折射率

阿贝折射仪测定物质折射率实验目的1. 要了解阿贝折射仪的结构和测量原理,熟悉使用方法。

2. 掌握使用阿贝折射仪测定物质折射率的方法。

3. 用阿贝折射仪测量液体(不同温度下)的折射率和固体折射率。

实验仪器阿贝折射仪、待测液体(若干)、葡萄糖溶液(若干不同浓度值)、无水酒精(若干)、蒸馏水(若干)、镜头纸、滴管(三支)。

实验原理:折射仪的基本原理即为折射定律:2211sin n sin n αα=, n 1,n 2为交界面的两侧的两种介质的折射率(图一)。

1α为入射角,2α为折射角。

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角达到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。

图二中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观察,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。

见图三所示,明暗分界处即为临界角的位置。

图一 图二 图三图二中ABCD 为一折射棱镜,其折射率为n 2。

AB 面上面是被测物体。

(透明固体或液体)其折射率为n 1,由折射定律得:22o 1sin n 90sin n α∙=∙ (1)i sin sin n 2=∙β (2)βα+=Φ 则βα-Φ=代入(1)式得:)sin cos cos (sin n )sin(n n 221βββΦ-Φ=-Φ= (3)由(2)式得:i sin sin n 2222=β 推出 22222n i sin n cos )(-=β 代入(3)式得:sini cos i sin n sin n 2221Φ--Φ=棱镜之折射角Φ与折射率n 2均已知。

当测的临界角i 时,即可换算的被测物体之折射率n 1。

实验步骤1. 在开始测定前,必须先用蒸馏水或用标准试样校对读数。

2. 每次测定工作之前及进行示值校准时必须将进光棱镜的毛面,折射棱镜的抛光面及标准试样的抛光面,用无水酒精与乙醚(1:1)的混合液和脱脂棉花轻擦干净,以免留有其他物质,影响成相清晰度和测量准确度。

阿贝折射仪介质折射率

阿贝折射仪介质折射率

阿贝折射仪测介质折射率折射率是透明材料的一个重要光学常数。

测定透明材料折射率的方法很多,如全反射法和最小偏向角法,最小偏向角法具有测量精度高、被测折射率的大小不受限制、不需要已知折射率的标准试件而能直接测出被测材料的折射率等优点。

但是,被测材料要制成棱镜,而且对棱镜的技术条件要求高,不便快速测量。

全反射法具有测量方便快捷,对环境要求不高,不需要单色光源等特点。

然而,因全反射法属于比较测量,故其测量准确度不高(大约Δn=3 ×10-4),被测材料的折射率的大小受到限制(约为1.3~1.7),且对固体材料还需制成试件。

尽管如此,在一些精度要求不高的测量中,全反射法仍被广泛使用。

阿贝折射仪就是根据全反射原理制成的一种专门用于测量透明或半透明液体和固体折射率及色散率的仪器,它还可用来测量糖溶液的含糖浓度。

它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、科研机构及学校的常用仪器。

【实验目的】1.加深对全反射原理的理解,掌握应用方法。

2.了解阿贝折射仪的结构和测量原理,熟悉其使用方法。

3.通过对糖溶液折射率的测定确定其锤度。

【实验仪器】WAY阿贝折射仪、待测液(蒸馏水,无水乙醇,糖溶液)、滴管、脱脂棉【实验原理】一、仪器描述阿贝折射仪是测量物质折射率的专用仪器,它能快速而准确地测出透明、半透明液体或固体材料的折射率(测量范围一般为1.4-1.7),它还可以与恒温、测温装置连用,测定折射率与温度的变化关系。

阿贝折射仪的光学系统由望远系统和读数系统组成,如图1所示。

望远系统。

光线进入进光棱镜1与折射棱镜2之间有一微小均匀的间隙,被测液体就放在此空隙内。

当光线(太阳光或日光灯)射入进光棱镜1时便在磨砂面上产生漫反射,使被测液层内有各种不同角度的入射光,经折射棱镜2产生一束折射角均大于出射角度i的光线。

由摆动反射镜3将此束光线射入消色散棱镜组4,此消色散棱镜组是由一对等色散阿米西棱镜组成,其作用是可获得一可变色散来抵消由于折射棱镜对不同被测物体所产生的色散。

用阿贝折射仪测量溶液折射率

用阿贝折射仪测量溶液折射率

用阿贝折射仪测定溶液折射率 阿贝折射仪是利用全反射原理制成的,能测定透明、半透明液体或固体的折射率和平均色散(其中以测透明液体为主)。

许多纯物质都具有一定的折射率,如果其中含有杂质则折射率将发生变化,出现偏差,杂质越多,偏差越大。

因此通过折射率的测定,可以测定液体物质的浓度(可溶性物质的重量占总重量的百分比,锤度)。

如仪器上接恒温器,则可测定温度为0℃~50℃内的折射率。

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、浓度及色散大小等。

阿贝折射仪结构简单,样品用量少,测试方便快捷,是常用的分析测试仪器。

【实验目的】1.了解阿贝折射仪的原理,学会阿贝折射仪的调整和使用方法。

2.掌握使用阿贝折射仪测定物质折射率的方法。

3.测量不同浓度溶液的折射率。

【实验器材】阿贝折射仪、待测液体(不同浓度蔗糖溶液)、带滴管的滴定瓶【实验原理】1. 实验原理阿贝折射仪的基本原理为折射定律:1122sin sin n n αα=1n ,2n 为交界面两侧的两种介质的折射率(图一),1α为入射角,2α为折射角。

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角达到90°,此时的入射角称为临界角,本仪器测定折射率就是基于测临界角的原理。

图一图二中当不同的角度光线射入AB 面时。

其折射角都大于i ,如果用一望远镜对出射光线观察,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。

见图三所示,明暗分界线为临界角的位置。

图二中ABCD 为一折射棱镜,其折射率为2n 。

AB 面上面是被测物体。

图二图三(透明固体或液体)其折射率为1n ,由折射定律得:12sin90sin n n α︒= (1)2sin sin n i β= (2)αβΦ=+则αβ=Φ−代入(1)式得:()12sin n n β=Φ−B()2sin cos cos sin n ββ=Φ−Φ (3)由(2)式得:2222sin sin n i β=()22221cos sin n i β−=222222cos sin n n i β−= ()22222cos sin /n i n β=− 代入(3)式得:()2212sin sin cos sin n n i i =Φ−−Φ棱镜之折射角Φ与折射率2n 均已知。

用阿贝折射仪测量折射率

用阿贝折射仪测量折射率

用阿贝折射仪测量折射率折射率是透明材料的重要光学常数。

测量透明材料折射率的方法很多。

最小偏向角法具有测量精度高、被测折射率的大小不受限制、不需要已知折射率的标准试件而能直接测出被测材料的折射率等优点。

但是,被测材料要制成棱镜,而且对棱镜的技术条件要求高,不便快速测量。

全反射法属于比较测量,虽然测量准确度较低(大约Δn D =3×10-4),被测折射率的大小受到限制(n D 大约为1.3—1.7),对于固体材料也需要制成试件,但是全反射法具有操作方便迅速、环境条件要求低、不需要单色光源等优点。

阿贝折射仪就是利用全反射法制成的、专门用于测量透明或半透明液体的固体折射率及平均色散n F —n C 的仪器,它还能测量糖溶液的含糖浓度。

它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、研究单位和学校的常用设备之一。

【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. 通过对酒精折射率的测定,确定酒精的浓度;4. 通过对不同温度下水折射率的测定,了解水的折射率随温度的变化关系。

【实验原理】 应用阿贝折射仪测量物质的折射率的方法是建立在全反射原理基础上的掠入射法。

如图1所示。

光由折射率为n 的介质射入折射率为N 的介质时,由折射定律知,入射角i 与折射角r 有以下关系:nsini =N sinr (1)如果n <N ,即光由光疏介质射入光密介质时,折射光靠近法线,亦即r <i 。

入射角可取由0°到90°的任何一数值,由式(1)折射角亦具有对应的某个数值。

当入射角达最大值i =90°时,折射角达最大值r =r c 。

此时的入光线称掠射光线,对应的折射角r c 称为折射临界角或又称全反射角,以此代入(1)式得(2)⎭⎬⎫==°c c r N n r N n sin sin 90sin 已知N 值,则测出折射临界角r c ,即可算出待测介质的折射率n 。

阿贝折射仪测介质折射率实验报告

阿贝折射仪测介质折射率实验报告

阿贝折射仪测介质折射率实验报告实验目的,通过使用阿贝折射仪测量不同介质的折射率,掌握实验原理和操作方法,加深对光的折射现象的理解。

实验仪器与原理,阿贝折射仪是一种用来测量透明物质折射率的仪器。

其原理是利用光的折射现象和斯涅尔定律,通过测量透明介质的折射角和入射角,计算出介质的折射率。

实验步骤:1. 将阿贝折射仪放在水平桌面上,调整仪器使其水平。

2. 打开光源,调节光源位置,使其垂直入射到折射仪的刻度盘上。

3. 在折射仪的刻度盘上找到零刻度位置,将测量介质(如水、玻璃等)放在刻度盘上,并固定好。

4. 调节望远镜,使其对准刻度盘上的刻度线。

5. 观察望远镜中的刻度线,移动望远镜,使其对准测量介质的刻度线。

6. 记录望远镜的刻度读数,分别记录入射角和折射角的刻度读数。

7. 换不同的介质,重复步骤3-6,记录不同介质的入射角和折射角的刻度读数。

实验数据处理:根据斯涅尔定律,可以得到折射率n的计算公式为,n = sin(入射角)/sin(折射角)。

根据实验记录的入射角和折射角的刻度读数,可以计算出不同介质的折射率。

实验结果与分析:根据实验数据处理得到的结果,我们可以得到不同介质的折射率。

通过比较实验结果和标准值,可以分析实验中可能存在的误差,并对实验结果进行修正和改进。

实验结论:通过本次实验,我们成功使用阿贝折射仪测量了不同介质的折射率,掌握了实验原理和操作方法。

同时,也加深了对光的折射现象的理解。

实验结果对于理论知识的验证具有重要意义。

实验中可能存在的误差和改进:在实验过程中,可能存在仪器误差、操作误差等因素,导致实验结果与标准值有一定偏差。

在以后的实验中,可以通过提高仪器精度、加强操作规范等方式,减小误差,提高实验结果的准确性和可靠性。

总结:本次实验不仅加深了对光的折射现象的理解,还提高了我们的实验操作能力和数据处理能力。

通过不断的实验实践,我们可以更好地理解和应用光学知识,为今后的学习和科研打下坚实的基础。

阿贝折射仪原理

阿贝折射仪原理

阿贝折射仪原理阿贝折射仪是一种用来测量液体折射率的仪器,它是由德国物理学家恩斯特·阿贝于19世纪末发明的。

阿贝折射仪的原理基于光在不同介质中传播时发生折射的现象,通过测量光线在被测液体中的折射角,可以计算出液体的折射率。

本文将介绍阿贝折射仪的原理及其工作过程。

首先,我们来了解一下光的折射现象。

当光线从一种介质射入另一种介质时,由于介质的密度不同,光线会发生折射。

根据斯涅尔定律,入射角、折射角和介质折射率之间存在着一定的关系,即sin(i)/sin(r)=n,其中i为入射角,r为折射角,n 为介质的折射率。

利用这个关系,我们可以通过测量折射角来确定介质的折射率。

阿贝折射仪的结构比较简单,主要由光源、准直器、样品池、望远镜等部分组成。

工作时,首先将被测液体注入样品池中,然后通过准直器使光线垂直射入样品池,光线经过液体后被望远镜观察到,这时可以测量出光线的折射角。

根据斯涅尔定律,结合已知的入射角,即可计算出液体的折射率。

在实际使用中,为了提高测量的准确性,通常会进行一些校正和修正。

比如,可以使用空气或水来校正仪器的零点,以确保测量的准确性。

此外,还可以通过使用标准溶液来进行修正,以校准仪器的测量范围。

总的来说,阿贝折射仪利用光的折射原理来测量液体的折射率,其原理简单而有效。

通过测量光线在液体中的折射角,结合斯涅尔定律,可以准确地计算出液体的折射率。

在实际应用中,阿贝折射仪被广泛用于化学、生物、医药等领域,是一种非常重要的实验仪器。

总结一下,阿贝折射仪原理基于光的折射现象,通过测量光线在被测液体中的折射角来计算液体的折射率。

在实际使用中,需要进行一些校正和修正来确保测量的准确性。

阿贝折射仪在化学、生物、医药等领域有着广泛的应用,是一种非常重要的实验仪器。

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阿贝折射仪测介质折射率折射率是透明材料的一个重要光学常数。

测定透明材料折射率的方法很多,如全反射法和最小偏向角法,最小偏向角法具有测量精度高、被测折射率的大小不受限制、不需要已知折射率的标准试件而能直接测出被测材料的折射率等优点。

但是,被测材料要制成棱镜,而且对棱镜的技术条件要求高,不便快速测量。

全反射法具有测量方便快捷,对环境要求不高,不需要单色光源等特点。

然而,因全反射法属于比较测量,故其测量准确度不高(大约Δn=3 ×10-4),被测材料的折射率的大小受到限制(约为1.3~1.7),且对固体材料还需制成试件。

尽管如此,在一些精度要求不高的测量中,全反射法仍被广泛使用。

阿贝折射仪就是根据全反射原理制成的一种专门用于测量透明或半透明液体和固体折射率及色散率的仪器,它还可用来测量糖溶液的含糖浓度。

它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、科研机构及学校的常用仪器。

【实验目的】1.加深对全反射原理的理解,掌握应用方法。

2.了解阿贝折射仪的结构和测量原理,熟悉其使用方法。

3.通过对糖溶液折射率的测定确定其锤度。

【实验仪器】WAY阿贝折射仪、待测液(蒸馏水,无水乙醇,糖溶液)、滴管、脱脂棉【实验原理】一、仪器描述阿贝折射仪是测量物质折射率的专用仪器,它能快速而准确地测出透明、半透明液体或固体材料的折射率(测量范围一般为1.4-1.7),它还可以与恒温、测温装置连用,测定折射率与温度的变化关系。

阿贝折射仪的光学系统由望远系统和读数系统组成,如图1所示。

望远系统。

光线进入进光棱镜1与折射棱镜2之间有一微小均匀的间隙,被测液体就放在此空隙内。

当光线(太阳光或日光灯)射入进光棱镜1时便在磨砂面上产生漫反射,使被测液层内有各种不同角度的入射光,经折射棱镜2产生一束折射角均大于出射角度i的光线。

由摆动反射镜3将此束光线射入消色散棱镜组4,此消色散棱镜组是由一对等色散阿米西棱镜组成,其作用是可获得一可变色散来抵消由于折射棱镜对不同被测物体所产生的色散。

再由望远镜5将此明暗分界线成像于分划板 7上,分划板上有十字分划线,通过目镜8能看到如图2上部分所示的象。

读数系统。

光线经聚光镜12照明刻度板11(刻度板与摆动反射镜3连成一体....同时绕刻度中心作回转运动)。

通过反射镜10,读数物镜9,平行棱镜6将刻度板上不同部位折射率示值成象于分划板7上(见图2)图 1 望远系统读数系统光路图1.进光棱镜2.折射棱镜3.摆动反光镜4.消色散棱镜组5.望远物镜组6.平行棱镜7.分划板8.目镜9.读数物镜10反光镜11.刻度盘12.聚光镜图 2读数镜视场中右边为液体折射率刻度,左边为蔗糖溶液质量分数(锤度Brix)(0-95%,刻度)图3仪器结构图1反射镜2棱镜座连接转轴3遮光板5进光棱座6色散调节手轮7色散值刻度圈8目镜9盖板10锁紧手轮11折射标棱镜座12照明刻度聚光镜13温度计座 14底座15折射率刻度手轮17壳体18恒温器接头 二、实验原理阿贝折射仪是根据全反射原理设计的,有透射光(掠入射)与反射光(全反射)两种使用方法。

(一)测定液体的折射率若待测物为透明浓体,一般用透射光即掠入射方法来测量其折射率n x 。

阿贝折射仪中的阿贝棱镜组由两个直角角棱镜(折射串率为n)组成,一个是进光棱镜,它的弦面是磨砂的,其作用是形成均匀的扩展面光源。

另一个是折射棱镜。

待测液体(n x <n)夹在两棱镜的弦面之间,形成薄膜。

如图4所示,图 4光先射入进光棱镜,由其磨砂弦面A ,B ,产生漫射光穿过液层进入折射棱镜(图中ABC)。

因此到达液体和折射棱镜的接触面(AB 面)上任意一点E 的诸光线(如1,2,3等)具有各种不同的入射角,最大的入射角是90度。

,这种方向的入射称为掠入射。

对不同方向入射光中的某条光线,设它以入射角i 射向AB 面,经棱镜两次折射后,从AC 面以'ϕ角出射,若x n n <,则由折射定律得sin sin x n i n =α 1) sin sin n 'β=ϕ 2)其中α为AB 面上的折射角,β为AC 面上的入射角。

由图4得棱镜顶角A 与α角及β角的关系为A =α+β则 A α=-β代入1)式得sin sin()(sin cos cos sin )x n i n A n A A =-β=β-β 3)由2)式得222sin sin n 'β=ϕ 即222(1cos sin n '-β)=ϕ2222cos sin n n '-β=ϕ则cos β=代入3)式得:sin sin cos sin x n i A '=ϕ从图4可以看出,对于光线“1”,有i →90》,sini →1,sin 'ϕ→sin ϕ,则上式变为sin cos sin x n A =ϕ因此,若折射棱镜的折射率n 、折射顶角95已知,只要测出出射角ϕ即可求出待测液体的折射率x n 。

若A =α-β,这时出射光线与顶角A 在AC 面法线的同侧,上式变为sin cos sin x n A =ϕ阿贝折射仪是如何测量与光线“1”相对应的出射角ϕ呢?由图4可知。

除光线“1”外,其它光线“2”、“3”等在AB 面上的入射角皆小于90度。

因此当扩展光源的光线从各个方向射向AB 面时,凡入射角小于90度的光线,经棱镜折射后的出射角必大于角而偏折于“1’”的左侧形成亮视场。

而“1”的另一测因无光线而形成暗场。

显然,明暗视场的分界线就是掠入射光束“1”的出射方向(“1’”)。

阿贝折射镜标出了与ϕ角对应的折射率值,测量时只要使明暗分界线与望远镜叉丝交点对准,就可从视场中折射率刻度读出n x 值。

(二)、测定固体的折射率若待测固体有两个互成90度角的抛光面,则可用透射光测定其折射率,如图5所示,在待测固体和折射棱镜AB 面上滴一滴接触液(其折射率为n 2,要求n 2>n x ),一般用折射率较高的溴代苯),扩展光源发出的光直接进入待测固体(不用进入光棱镜),经过接触液进入折射棱镜,其中一部分光线在通过待测固体时,传播方向平行于固体与接触液的交界面。

当2x n n n <<x 、n 时,同理,由折射定律和几何关系可得待测固体折射率为sin cos sin x n A =ϕ当出射光线与顶角A 分居于AC 面法线两侧时,公式取“-”号,反之,若在同侧时,公式取“+”号。

由于折射棱镜的n 和A 均已知,只要测出光线掠入射经过待测固体时,由棱镜AC 面上出射极限角ϕ,由上式即可算出待测固体的折射率。

用阿贝折射仪测量时,只要明暗分界线与望远镜叉丝交点对准,就可直接读出n x 值。

接触液的存在并不影响n x 的测量,但只要求折射率2x n n >。

接触液的作用是使得待测样品面和折射棱镜面形成良好的光学接触,没有空隙且有粘附性。

此外,用反射光测定折射率的原理如图6所示,光由折射棱镜的磨砂面BC 进入,此时BC 面就成为一个扩展面光源,到达AB 面(与待测物质的接触面)上任意一点的诸光线具有不同的入射角,凡入射角大于临界角arcsin)xc n i n=(者,皆全反射,再经AC 面射出,用望远镜对准ϕ角方向,同样观察到明暗视场,但明暗差别不如透射光,而且明暗相对透射法测量颠倒。

用反射光测量固体的折射率时,只需一个抛光面图 5 图 6任何物质的折射率都与测量时使用的光波的波长有关。

阿贝折射仪因此有光补偿装置(阿米西棱镜组),所以测量时可用白光光源,且测量结果相当于对钠黄光(λ=589.3nm )的折射率(即n D )。

另外,液体的折射率还与温度有关,因此若仪器接上恒温器,则可测定温度为0℃-50℃内的折射率即n D 。

【实验内容与步骤】 测定液体的折射率1. 用脱脂棉沾酒精将进光棱镜和折射棱镜擦拭干净,干燥后使用。

避免因残留有其他物质,而影响测量结果。

2. 用滴管将少许待测液滴在折射棱镜的表面上,并将进光棱镜盖上,旋紧棱镜锁紧手轮10锁紧,待测液在中间形成一层均匀无气泡的液膜。

3. 打开进光棱镜上的遮光板,关闭折射棱镜上遮光板用透射光测量,旋转折射率刻度调节手轮15找到明暗分界线使之大致对准十字叉丝的交点。

然后旋转阿米西棱镜手轮6,消除视场中出现的色彩,使视场中只有黑白分界线。

4. 再次微调手轮15,使明暗分界线正对十字线中心。

此时,目镜视场中折射率刻度示值即为被测液体的折射率。

读取数据时首先沿正方向旋转棱镜转动手轮(如向前),调节到位后,记录一个数据。

然后继续沿正方向旋转一小段后,再沿反方向(向后)旋转棱镜转动手轮,调节到位后,又记录一个数据。

取两个数据的平均值为一次测量值。

5. 分别测定蒸馏水、无水乙醇和糖溶液的折射率各6次。

关闭进光棱镜遮光板,打开折射棱镜遮光板用反射光法测量三种溶液折射率各6次。

测量糖溶液时,还要同时测出其锤度。

6.对透射光法和反射光法测定两组数据各求平均值和不确定度。

【注意事项】1.使用仪器前应先检查进光棱镜的磨砂面、折射棱镜及标准玻璃块的光学面是否干净,如有污迹用酒精棉擦拭干净。

2.用标准块校准仪器读数时,所用折射率液不宜太多,使折射率液均匀布满接触面即可。

过多的折射率液易堆积于标准块的棱尖处,既影响明暗分界线的清晰度,又容易造成标准块从折射棱镜上掉落而损坏。

3.在加入的折射率液或待测液中,应防止留有气泡,以免影响测量结果。

4.读取数据时,首先沿正方向旋转棱镜转动手轮(如向前),调节到位后,记录一个数据。

然后继续沿正方向旋转一小段后,再沿反方向(向后)旋转棱镜转动手轮,调节到位后,又记录一个数据。

取两个数据的平均值为一次测量值。

5.实验过程中要注意爱护光学器件,不允许用手触摸光学器件的光学面,避免剧烈振动和碰撞。

6.仪器使用完毕后,要将棱镜表面及标准块擦拭干净,目镜套上镜头保护纸,放入盒内。

【数据记录及处理】测定液体的折射率环境温度t= ℃u=S=平均值n=nAnBn unc合成不确定度n u = 测量结果n u n n =±= ±平均值n = n An u =S = Bn u nc 合成不确定度n u = 测量结果n u n n =±= ±【思考题】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? 2. 进光棱镜的工作面为什么要磨砂?3. 溴代苯溶液起何作用?对其折射率有何要求?4. 阿贝折射仪测定折射率的原理是什么?若待测物质折射率大于折射棱镜的折射率,能否测量?为什么?并写出本实验测定折射率的范围。

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