掠入射法测液体的折射率
液体折射率测定的设计与实现报告
液体折射率测定旳设计与实现汇报班级: 学号: 姓名: 试验时间:一、摘要：掠入射法只需常用仪器分光计及附件三棱镜,可用来在线检测,仪器一般、测量简捷、精确度高, 在工业生产中有实用意义。
本试验用掠入射法测液体旳折射率, 先测出三棱镜旳顶角和i'测出三棱镜旳折射率, 深入求出液体旳折射率。
关键词: 三棱镜、明暗分界线、顶角二、引言在分光计上已经测定了三棱镜旳折射率, 测量液体折射率旳措施有诸多种, 例如牛顿环法, 等倾干涉条纹法, 分光计掠入射法, 分光计全反射法, 阿贝折射仪测量法等。
本次旳试验用旳措施是分光计掠入射法。
本试验旳重要仪器是分光计, 使用分光计也是本试验中旳重点, 本试验旳最终目旳是让我们通过已经有旳基础, 自行设计方案测出任意液体旳折射率.三、试验任务: 1.调整分光计；2.用掠入射法测出透明固液体旳折射率。
四、试验仪器:JJY型分光计、三棱镜、待测液体（水）、毛玻璃、钠光灯。
五、试验原理: 掠入射法测量液体折射率原理如图1,三棱镜ABC为等边棱镜,BC为磨砂面,虚线为被测液体,当光线BO以90°入射时,棱镜内旳折射光线为OO′,在AC面再折射,出射线为O′P,其折射角为 ,其他入射角不不小于90°旳光线旳折射角都不小于 ,因此在O ′P 光线旳右边为暗区,被测液体旳折射率n ’。
有如下关系: 22'sin sin cos sin n A n A φφ=-- （1）式中n 、A 分别为三棱镜折射率和棱镜角,其值用试验措施事先测定, 由于三棱镜折射率n 随入射光波长不一样而变化,事先可用相似光源采用掠入射法进行测定,如图2所示,根据几何关系有:12,3,23sin sin sin 'sin ,i n i i n i i i A ==+=联立消去2i 和3i ,1i =90°时,得2sin 'cos 1()sin i A n A+=+ （2）如图2, 用分光计测出三棱镜顶角和 角, 代入式(2)即可求得n 值。
实验十四 用掠入射法测定液体的折射率
实验十四用掠入射法测定液体折射率[实验目的]1、了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法；2、掌握用掠入射法测定液体的折射率。
[实验仪器与用具]分光计（JJY1’）、等边三棱镜、钠光灯(Gp20Na)、水、酒精、读数小灯、毛玻璃，毛玻璃屏,小烧杯（2个），滴管（2支）。
[仪器介绍]分光计是一种常用的的光学仪器，实际上就是一种精密的测角仪。
在几何光学实验中，主要用来测定棱镜角、光束的偏向角等等，而在物理光学实验中，加上分光元件（棱镜、光栅）即可作为分光仪器，用来观察光谱，测量光谱线的波长等。
下面介绍JJY1’型分光计的结构原理和调节方法。
一、分光计的结构分光计主要由底座、望远镜、准直管、载物台和刻度盘等几部分组成，每部分均有特定的调节螺钉，图（一）为JJY型分光计的结构外型图。
图（一）JJY型分光计的结构示意图1-平行光管狭缝锁紧螺钉；2-平行光管狭缝装置；3-平行光管狭缝调节螺钉；4-平行光管倾斜度调节螺钉；5-平行光管水平方向调节螺钉；6-平行光管，7-载物台锁紧螺钉；8-载物台；9-载物台调平螺钉；10-望远镜；11-望远镜目镜锁紧螺钉；12-望远镜目镜调焦手轮；13-小电珠；14-望远镜倾斜度调节螺钉；15-望远镜水平方向调节螺钉(背面)；16-游标盘；17-转座水平方向微调螺钉(背面)；18-游标；19-刻度盘；20-底座；21-转座与刻度盘锁定螺钉；22-转座；23-望远镜止动螺钉(背面)；24-游标盘微动螺钉；25-游标盘止动螺钉1、分光计的底座要求平稳而坚实。
在底座的中央固定着中心轴，刻度盘和游标内盘套在中心轴上，可以绕中心转轴旋转。
2、准直管固定在底座的立柱上，它是用来产生平行光的。
准直管的一端装有消色差物镜，另一端装有狭缝的套管，狭缝的宽度可在0.02~2mm范围内改变。
3、望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起，套在主刻度盘上，它是用来观察目标和确定光线进行方向的。
常用的阿贝式目镜其结构和目镜视场如图（二）所示。
用掠入射法测液体折射率
设计性实验用掠入射法测液体折射率在食品、化工、医药等生产部门,生产过程中经常要检测液体的浓度,大多数液体的折射率和浓度有一定的关系。
液体折射率常用阿贝折射计、读数显微镜等仪器进行测量,虽阿贝折射计测量精度高,但要接触式测量,是非在线检测,给生产检控带来不便。
读数显微镜虽可用在非接触式测量,但其精度不是很好,有一定的局限性,特别在医药行业浓度的精确度要求较高时，往往达不到较理想的要求。
改用掠入射法只需常用仪器分光计及附件三棱镜,可用来在线检测,仪器普通、测量简捷、准确度高，在工业生产中有实用意义。
一、设计任务1、推导出用掠入射法测液体折射率的公式2、测出液体（水）的折射率n’二、实验仪器JJY型分光计，三棱镜，待测液体（水），毛玻璃，钠光灯。
三、设计内容1、调节和使用分光计，并用分光计测量出三棱镜的折射率n和顶角A。
2、设待测液体的折射率为,三棱镜的折射率为n，测出相关量，求出n’四、预习要求1、查阅有关资料，掌握分光计的调节和使用方法。
2、掌握三棱镜的折射率和顶角A的测量方法。
3、掌握用掠入射法测液体折射率的原理和数据处理方法。
五、实验提示掠入射法测量液体折射率原理如图1,三棱镜ABC为等边棱镜,BC为磨砂面,虚线为被测液体,当光线BO以90°入射时,棱镜内的折射光线为OO′,在AC面再折射,出射线为O′P,其折射角为φ,其他入射角小于90°的光线的折射角都大于φ,所以在O′P光线的右边为暗区,被测液体的折射率n’。
有如下关系:='sin cos sinn Aφ（1）式中n、A分别为三棱镜折射率和棱镜角,其值用实验方法事先测定，由于三棱镜折射率n随入射光波长不同而改变,事先可用相同光源采用掠入射法进行测定,如图2所示,根据几何关系有:12,3,23sin sin sin 'sin ,i n i i n i i i A ==+=联立消去2i 和3i ,1i =90°时,得n = （2）如图2，用分光计测出三棱镜顶角和'i 角，代入式(2)即可求得n 值。
测液体折射率实验报告
测液体折射率实验报告一、实验目的1、掌握用掠入射法测定液体折射率的原理和方法。
2、熟悉分光计的调节和使用。
二、实验原理当光线从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射现象。
掠入射法就是基于这一原理来测量液体折射率的。
假设某种液体的折射率为 n，周围介质（通常为空气）的折射率为n0（n0 ＝ 1）。
一束光线以接近 90°的入射角从空气入射到液体表面，经过折射后进入液体。
当折射角等于 90°时，对应的入射角称为临界角ic。
根据折射定律：n0 sin ic ＝ n sin 90°因为 n0 ＝ 1，所以 n ＝ 1 ／ sin ic通过测量临界角 ic，就可以计算出液体的折射率 n。
三、实验仪器分光计、三棱镜、待测液体（例如水、酒精等）、毛玻璃屏、钠光灯。
四、实验步骤（一）分光计的调节1、粗调：调节望远镜和平行光管的俯仰调节螺钉，使望远镜和平行光管大致水平。
调节载物台的三个调节螺钉，使载物台大致水平。
2、望远镜的调节：目镜调焦：通过目镜观察，调节目镜调焦手轮，使分划板清晰。
物镜调焦：将平面反射镜置于载物台上，使反射面与望远镜光轴大致垂直。
通过目镜观察反射镜反射回来的十字像，调节望远镜物镜调焦手轮，使十字像清晰。
望远镜光轴与分光计中心轴垂直的调节：采用各半调节法，即调节载物台下的螺钉，使十字像与分划板上方的十字叉丝重合，然后旋转载物台 180°，再次调节螺钉，使十字像与十字叉丝重合，反复调节，直至无论载物台如何旋转，十字像都能与十字叉丝重合。
3、平行光管的调节：调节平行光管的俯仰调节螺钉，使平行光管大致水平。
调节平行光管狭缝宽度，使其适中。
调节平行光管焦距：将望远镜对准平行光管，调节平行光管调焦手轮，使狭缝像清晰。
（二）测量三棱镜的顶角1、将三棱镜放置在载物台上，使三棱镜的两个折射面分别与平行光管和望远镜大致垂直。
2、用自准直法测量三棱镜的顶角。
掠入射法测液体的折射率
掠入射法测液体的折射率物理学系郑巧云 2摘要：本文分别使用钠灯和汞灯作为光源利用掠入射法测量了水的折射率。
通过分光计望远镜可观察到由光线掠入射造成的明显的半荫视场，从而求出所测液体即水的折射率。
分析了掠入射法测液体的折射率的误差来源，并进行了不确定度的计算。
关键词：掠入射法、测量折射率、不确定度引言：测量液体的折射率有多种方法，掠入射法测液体的折射率，原理较简单，方法易行，本实验利用分光计和三棱镜等实验室常见仪器，仪器普通，测量简捷，可操作性强，重复性好。
实验原理光线自光密介质进入光疏介质，其入射角小于折射角。
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。
当光线一90°角入射（即掠入射）时，仍有光线进入光密介质，此时的折射角亦为临界角。
如图1所示，在一折射棱镜的AB面外充满了折射率为n的液体，已知棱镜的折射率n0>n.若用钠灯经毛玻璃散射后，从AB界面的上方照射界面。
凡入射角小于90°的光线都能折射进入棱镜，而入射角等于90°的光线乃是折射到棱镜内的最边缘（折射角最大）的一条光线，此光线以上则完全无光（因为没有入射角大于90°的光线）。
这样用望远镜从BC 面望去，在视场内，必然呈现分明的明暗两部分，若BC面外为空气，其折射率为1.根据折射定律应有：i n nsin 90sin 0=︒βαsin sin 0=n从图中可看出 i B +=∠αα-∠=B i即 ββsin cos sin sin 220B n B n --= 式中n 0及B ∠为已知，可见如果测出角β，则被测液体的折射率n 即可求出。
实验仪器分光计、等边三棱镜两块、钠灯（汞灯）、待测液体（水）等实验过程和方法（1）调整分光计，使之达到正常测量状态。
a.目镜调焦：先把目镜调焦手轮旋出，然后一面旋进，一面从目镜中观察，直到分划板刻线清晰。
实验十 用掠入射法测定液体折射率
注意事项 1．注意审查看到的现象是否准确?(如何 判断?) 2．辅助棱镜的作用是让较多的光线能投 射到液层和折射棱镜的AB面上，使观察 到的分界线更为清楚。两棱镜之间的液 层一定要均匀，不能含有气泡．滴入液 体不宜过多，避免大量渗漏在仪器上。 3．当改换另一种被测液体时，必须将棱 镜擦拭干净。
1
如果棱镜 A 90 ，则上式简化为
n n12 sin 2
(4—2)
图4—2给出了 A90 的情形，图4—2(a)、 Aic 4—2(b)分别对应于 与 两种情 Aic Aic (4—1)将有何 况．请考虑当 时，式 变化?观察的现象有何变化?
实验内容
1．将分光计调节好，包括将望远镜对无穷 远调焦，并使其光轴垂直于仪器的主轴；调 节棱镜的主截面也垂直于仪器主轴．
2．如图4—3所示，将待测液体滴l～2滴在 直角棱镜的AB面上，用90。角作为棱镜顶角 ( A )，并用另一辅助棱镜 ABC 之一个表面 AB 与AB面相合，使液体在两棱镜接触面间形成 一均荫视 场．仔细调节使半荫视场的分界线位于棱 镜台近中心处，将望远镜叉丝对准分界线， v , v2 记下两游标读数( ) 1，重复几次，取 平均值．
4 ．利用自准直方法，测出 AC 面的法线 方向，记下两游标读数( v1 , v2 )．重复几 次，取平均值，则
1 (| v1 v1 | | v2 v2 |) 2
5．将 值代入式(4—2)，计算n，进行误 差分析． 6．依同样方法，重复以上步骤，测定另一 种液体的折射率．
入射角为 2 的光线I将掠入射到AB界面而折
射进入三棱镜并射到AC面，再经折射而进入 空气．除掠入射光线I外，其他光线例如光线 Ⅱ在AB面上的入射角均小于 ，因此经三 2 棱镜折射最后进入空气时，都在光线I’的左 侧．当用望远镜对准出射光方向观察时，视 场中将看到以光线I’为分界线的明暗半荫视 场．一般地，待测物质的折射率由如下关系 式算得： n sin A n 2 sin 2 cos A sin (4—1)
液体折射率的测定
液体折射率的测定班级：机械设计103班学号：201002120719 姓名：XXXX联系方式：562826201002120824 XXXXXX实验时间：2011-11-15 摘要：分光计的实验一直是大学实验很重要的一个模块，其中液体的折射率测量设计性试验更是重中之重。
设计性试验是一种很考察人能力的实验，所以本次的液体折射率测定的实验是让我们掌握液体折射率测定的方法，以及分光计的使用。
关键词：液体折射率分光计掠入射法实验测量一、引言在分光计上已经测定了三棱镜的折射率，测量液体折射率的方法有很多种，比如牛顿环法，等倾干涉条纹法，分光计掠入射法，分光计全反射法，阿贝折射仪测量法等。
本次的试验用的方法是分光计掠入射法。
本实验的主要仪器是分光计，使用分光计也是本实验中的重点，本实验的最终目的是让我们通过已有的基础，自行设计方案测出任意液体的折射率.二、实验目的：1.掌握液体折射率测定的方法。
2.进一步熟悉分光计等仪器的使用。
三、实验仪器：1、三棱镜2、20033305JJY型分光计3、50148钠光灯四、实验原理：液体折射率的测定 ---- 掠入射法光从一种介质进入另一种介质时会发生折射现象，当入射角为某一极值（掠射）时，会产生一特殊的光学现象，能同时看到有折射光和无折射光的现象，用望远镜看到的视场是半明半暗，中间有明显的明暗分界线。
利用这现象就可以实现固体和液体折射率的测量。
1.棱镜折射率的测定用扩展光源（用钠光灯照光的大毛玻璃）照明该棱镜的折射面AB，用望远镜对棱镜的另一个折射面AC 进行观测。
在AB 界面上图中光线a 、b 、c 的入射角依次增大，而c 光线为掠入线（入射角为90°）的折射角为临界角c i 。
在棱镜中再也不可能有折射角大于c i 的光线。
在AC 界面上，出射光a 、b 、c 的出射角依次减小，以c 光线的出射角'i 为最小。
因此，用望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线。
用掠入射法测液体的折射率
用掠入射法测液体的折射率班级：学号：姓名：联系方式：实验时间：摘要：分光计是一种精确测量入射光和出射光之间偏转角度的典型光学仪器，用测量精度较高的掠入射法测液体的折射率，先测出三棱镜的顶角及其折射率，从而进一步求出液体的折射率。
关键词：分光计、掠入射法、折射率一、引言：折射率为一光学常数，是反映透明介质材料光学性质的一个重要参数。
在生产和科学研究中往往需要测定一些固体和液体的折射率。
测定透明材料折射率的方法很多，最小偏向角法和掠入射法是比较常用的两种方法。
最小偏向角法具有测量精度高、所测折射率的大小不受限制等优点。
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。
掠入射法虽然测量精度较底、被测折射率的大小受到限制，对于固体材料也需要制成试件，但是，掠入射法具有操作方便迅速、环境条件要求底等优点。
二、实验任务：1.调节分光仪使其满足测量条件。
2.用掠入射法测量出透明液体的折射率。
三、实验仪器JJY型分光仪计一台（本实验不提供平面镜），三棱镜一个，钠灯一个，黑玻璃一块，水槽一个，水。
四、实验原理1.分光仪的调节（1）目测粗调目测调节望远镜光轴﹑平行光管光轴﹑载物台平面，三者大致垂直于分光中心旋转轴。
（2）望远镜的调焦，使之能接受平行光，调节步骤如下：①目测调焦。
先通电照明，再旋转目镜调节手轮，调整目镜与分划线相对位置，使叉丝与小十字变清晰为止。
②物镜调焦。
将载物台紧贴台基，置平面镜于台上，使平面镜放置时，与平面与载物台下螺钉G2，G3连线垂直，再使望远镜光轴大致垂直平面镜，再调望远镜倾度调节螺钉，左右转动载物台，使之能看到十字反射像，然后松开调焦锁紧螺母，前后调节目镜镜筒并调节分划板与物镜相对位置，是小十字及其反射镜皆十分清晰为止，最后消除视差—微调目镜系统，眼睛左右移动时，小十字反射像与叉丝无相对位移。
（3）调节望远镜光轴及载物台面垂直于仪器中心转轴。
调节步骤如下：①旋转载物台，使平面镜前后两面反射的十字反射像皆在视场内，说明：自习调望远镜倾度调节螺钉，使之前后两面都能看到十字反射像，设其中一反射像与上十字叉丝距离为h。
液体折射率的测量
液体折射率的测量文章通过运用几何光学的原理来测量液体折射率。
主要用掠入射法和牛顿环法两种方法测量不同浓度的食盐水的折射率，通过数据分析，对比两种方法，得出掠入射法比牛顿环法测量更加准确。
标签：掠入射；牛顿环；折射率折射率是反映透明介质材料光学性质的一个重要参数，对于研究物质的性质和构造提供重要的依据；在食品、化工、医药等领域，经常要检测液体的浓度，大多数液体的浓度和折射率有一定的关系，测量液体的折射率就显得非常重要。
测量液体折射率有多种方法，掠入射法、牛顿环法是物理研究上通用的方法，原理简单、方法易操作。
本论文通过这两种方法测量不同浓度的盐水折射率，并对实验结果进行分析、比较，以得出最佳方案。
1 掠入射法测量液体的折射率1.1 实验原理将折射率为n的待测物质放在已知折射率为n1的直角棱镜的折射面AB上，且n<n1。
若以单色的扩散光源照射分界面AB时，则从图1可以看出：入射角为90°的光线I将掠入射到AB界面，而后折射进入三棱镜并射到AC面，再经折射而进入空气。
除I外，其他光线在AB面上的入射角小于90°，因此经三棱镜折射后进入空气时，都在光线I’的左侧。
当用望远镜对准出射光方向观察时，视野中将看到以光线I’为分界线的明暗半荫视场。
一般情况下，待测物质的折射率有如下关系[1]：1.2 实验内容（1）将盐水按照质量浓度配比，配制浓度分别为2%，4%，6%，8%…22%，24%。
（2）调好分光计，包括将望远镜对无穷远调焦，并使其光轴垂直于仪器的主轴；调节棱镜的主截面也垂直于仪器主轴。
（3）将待测液体滴1～2滴在直角棱镜中的AB面上，使用顶角（∠A）为90°角的棱镜，并用另一辅助棱镜A’B’C’与AB面结合，使液体在两棱镜接触面形成一均匀液层，然后置于分光计棱镜台上，如图2所示。
（4）先用眼睛在出射方向观察半荫视场。
仔细调节使半荫视场的分界线位于棱镜。
（5）台近中心处，将望远镜叉丝对准分界线，记下两游标读数（v1，v1’），重复几次，取平均值。
用掠入法测定液体折射率
代入n = sin ∠������√������12 − ������������������2������ + cos ∠������ sin ������得，n=1.334。
实验结论
1. 用掠入射法可以较为准确的测量得到透明液体的折射率； 2. 计算公式的选取与棱镜顶角与掠入射的光线第一次折射角的相对大小有关； 3. 将光源放在适当的位置可以使明暗半荫视场呈现的较为明显； 4. 半荫视野分界线有一下特点：分界线两侧分别为明场和暗场，明场有干涉条纹，小
东北师范大学物理学院基础物理实验报告
用掠入法测定液体折射率
实验目的
掌握用掠入法测定液体的折射率。
物理学院 华远杰
仪器和用具
分光计、三棱镜（两块）、单色光源（钠灯）、待测液体（水）、平面镜。
实验原理
将折射率为 n 的待测物质放在已知折射率为������1的直角棱镜的折射面 AB 上，且n < ������1。 若以单色的拓展光源照射分界面 AB 时，则从图 4-1 可以看出：
设想：可用线光源代替拓展光源进行实验。
3/3
2/3
东北师范大学物理学院基础物理实验报告
当∠A = 45������；������1 = 1.516；测得
法线方向 分界线方向
ψ 平均值
游标 1 102������15′ 游标 2 282������15′ 游标 1 128������0′ 游标 2 308������0′ 游标 1 25������45′ 游标 2 25������45′
范围移动底座时条纹的位置不变。
实验反思
一般的掠入射法是利用半荫视场的分界线作为掠入射光线的出射线，而由于使用面扩展 光源,实验过程中不可避免地导致扩展光源的部分光线和环境杂散光直接进入望远镜，从而 对观察和分辨明暗视场的分界线造成干扰，使实验中经常观察到的是一个明暗过渡带，明暗 分界线不清晰。因此以肉眼分辨分界线的确切位置，会存在较大的主观性,容易产生误差，造 成测出的最小出射角误差较大。另一方面，由于扩展光源的辐射角较小，棱镜入射面上入射 角最大的光线与最小的光线有一定的夹角，因此在棱镜出射面上观察到的是一个亮的光柱， 存在着两条半荫视场的分界线，对于找准分界线也会存在一定影响。
用掠入射法测液体折射率
用掠入射法测液体折射率光信息科学与技术摘要：本文采用类似阿贝折射仪中的掠入法测液体折射率原理，通过分光计望远镜可观察到由光线掠入射造成的明显的半明半暗视野以此测量90度入射液体并通过三棱镜的光线的偏转角并由此得到液体折射率。
关键字：掠入射法 分光计 液体折射率引言：在食品、化工、医药等生产部门,生产过程中经常要检测液体的浓度,大多数液体的折射率和浓度有一定的关系。
液体折射率常用阿贝折射计进行测量, 虽阿贝折射计测量精度高但必须有专门仪器，本实验利用分光计及三棱镜等实验室常见仪器采用类似原理进行测量，仪器普通、测量简捷、准确度较高在学习，研究与生产方面均具有一定的意义原理简述：测量液体折射率之前我们必须先测出使用的三棱镜的顶角及折射率，再测量液体的折射率，两者折射率测量原理大体相似，三棱镜的顶角测量在基本物理实验中已经做过，测出不再赘述，首先介绍三棱镜折射率的测量原理，掠入射法测三棱镜折射率的原理如图21所示。
如图1摆好实验仪器，用扩展光钠光灯源（用钠光灯照亮的毛玻璃）照明该棱镜的折射面AB ，用望远镜对棱镜的另一个折射面AC 进行观测。
在AB 界面上图中光线、、的入射角依次增大，a b c 而光线为掠入线（入射角为），对应的折射角为临界角，用望远镜看到的视场是半明半c ︒90暗的，中间有明显的明暗分界线整体移动分光计或刻度盘使钠光灯大体位于AB 光学面的延长线上，用眼睛在出射光的方向找到一个明暗相间的分界线，再将望远镜转至该方位—望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线，使竖直“+”字叉丝对准明暗相间的分界线，将刻度盘固定记下左右游标读数和。
记下转动望远镜AC 面的法线位置，记下两游标1i 2i 读数和，从而可求光线经过三棱镜的最小出射角。
在棱镜中再也不可能有折射角大于3i 4i i 的光线。
在界面上，出射光、、的出射角依次减小，以光的入射角为,出射c i AC a b c c ︒90角为最小，称为极限角。
实验十四 用掠入射法测定液体的折射率
实验十四用掠入射法测定液体折射率[实验目的]1、了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法；2、掌握用掠入射法测定液体的折射率。
[实验仪器与用具]分光计（JJY1’）、等边三棱镜、钠光灯(Gp20Na)、水、酒精、读数小灯、毛玻璃，毛玻璃屏,小烧杯（2个），滴管（2支）。
[仪器介绍]分光计是一种常用的的光学仪器，实际上就是一种精密的测角仪。
在几何光学实验中，主要用来测定棱镜角、光束的偏向角等等，而在物理光学实验中，加上分光元件（棱镜、光栅）即可作为分光仪器，用来观察光谱，测量光谱线的波长等。
下面介绍JJY1’型分光计的结构原理和调节方法。
一、分光计的结构分光计主要由底座、望远镜、准直管、载物台和刻度盘等几部分组成，每部分均有特定的调节螺钉，图（一）为JJY型分光计的结构外型图。
图（一）JJY型分光计的结构示意图1-平行光管狭缝锁紧螺钉；2-平行光管狭缝装置；3-平行光管狭缝调节螺钉；4-平行光管倾斜度调节螺钉；5-平行光管水平方向调节螺钉；6-平行光管，7-载物台锁紧螺钉；8-载物台；9-载物台调平螺钉；10-望远镜；11-望远镜目镜锁紧螺钉；12-望远镜目镜调焦手轮；13-小电珠；14-望远镜倾斜度调节螺钉；15-望远镜水平方向调节螺钉(背面)；16-游标盘；17-转座水平方向微调螺钉(背面)；18-游标；19-刻度盘；20-底座；21-转座与刻度盘锁定螺钉；22-转座；23-望远镜止动螺钉(背面)；24-游标盘微动螺钉；25-游标盘止动螺钉1、分光计的底座要求平稳而坚实。
在底座的中央固定着中心轴，刻度盘和游标内盘套在中心轴上，可以绕中心转轴旋转。
2、准直管固定在底座的立柱上，它是用来产生平行光的。
准直管的一端装有消色差物镜，另一端装有狭缝的套管，狭缝的宽度可在0.02~2mm范围内改变。
3、望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起，套在主刻度盘上，它是用来观察目标和确定光线进行方向的。
常用的阿贝式目镜其结构和目镜视场如图（二）所示。
液体折射率的测定
《液体的折射率测定》实验提要实验课题及任务《液体的折射率测定》实验课题任务方案一：光从一种介质进入另一种介质时会发生折射现象，当入射击角为某一极值（掠射）时，会产生一特殊的光学现象，能同时看到有折射光和无折射光的现象，就可以实现液体折射率的测量。
方案二：在薄膜干涉中，介质的折射率通过影响光程差造成在相同的条件下，不同介质处的干涉条纹不同的结果，经过分析比较，测量出液体的折射率。
学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《液体的折射率测定》的整体方案，内容包括：（写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。
设计要求（1）通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。
（2）选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。
（3）测量5组数据，。
（4）应该用什么方法处理数据，说明原因。
（5）实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。
实验仪器方案一：分光仪、钠光灯、毛玻璃与待测液体，方案二：读数显微镜、钠光灯、劈尖与待测液体，实验提示方案一掠入射法测介质折射率的原理如图示3-1所示。
将待测介质加工成三棱镜，用扩展光源（用钠光灯照光的大毛玻璃）照明该棱镜的折射面AB，用望远镜对棱镜的另一个折射面AC 进行观测。
在AB 界面上图中光线a 、b 、c 的入射角依次增大，而c 光线为掠入线（入射角为︒90），对应的折射角为临界角c i 。
在棱镜中再也不可能有折射角大于c i 的光线。
在AC 界面上，出射光a 、b 、c 的出射角依次减小，以c 光线的出射角'i 为最小。
因此，用望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线。
液体折射率的测定
实验报告
实验题目液体折射率的测定——用掠面入射法测定液体折射率
一、实验目的及要求
学习用掠面入射法测量酒精的折射率
二、实验仪器（规格、型号、件数）
分光仪，三棱镜，钠灯，酒精，毛玻璃片
三、实验原理及实验步骤
将折射率为n的待测物质放在已知折射率为N的直角棱镜的折射面AB 上，且n<N，当临界光线以入射角π/2掠射到AB界面而折射入三棱镜内。
临界光线折射到镜面BC后，再经折射而进入空气。
除临界光线外，其他光线在AB面上的入射角皆小于π/2。
因此经三棱镜折射最后进入空气的光线都在临界出射光线的左侧，当用望远镜对准出射方向观察时，则在视场中将看到以临界出射光线为分界线的明暗半影视场。
因此，当棱镜的折射率N为已知时，测出φ角即可得待测物质的折射率n，上述方法称为掠面入射法。
实验步骤：
1.将分光计调节好。
2．找到棱镜BC平面的法线方向，记下左右两边的读数
3．点燃钠灯，使光折线沿AB掠面入射，待测酒精滴在棱镜的AB面上。
4．固定棱镜台，转动望远镜，找到视野中明暗半影视场分界线的确切位置，，记下两游标读数。
5.φ= 半影视场与BC面法线的夹角，以φ值代入，求n。
四、实验数据记录、数据处理。
用掠入射法测定三棱镜和液体地折射率
大学物理实验设计性实验实 验 报 告实验题目：液体折射率的测定浙江农林大林 物理实验室实验日期：2012 年5 月29日班 级：姓 名：学号：指导教师：液体(水)的折射率测定实验目的：1．温习分光仪的结构，并掌握分光仪调节和使用方法 2. 学习用掠入射法测定三棱镜和待测液体的折射率 实验仪器分光仪，钠光灯，毛玻璃，待测液体（水），三棱镜 实验原理：1.分光仪的调节（1）目测粗调 目测调节望远镜光轴﹑平行光管光轴﹑载物台平面，三者大致垂直于分光中心旋转轴。
目测是重要的一部，是进一步细调的基础，可以缩短调整时间。
（2）望远镜的调焦，使之能接受平行光，调节步骤如下： 1.目测调焦 2.物镜调焦（3）调节望远镜光轴及载物台面垂直于仪器中心转轴。
2.调节载物台下G2或G3两螺钉之一，使此h 缩短为h ／2，在调节望远镜倾度调节螺钉，使十字反射像与十字叉丝重合。
3.旋转载物台，用“各半”调节法使另一反射面的十字反射像与“上十字叉丝”重合，这需要2，3两步反复调整数次，要细心，耐心。
4.将载物台转动90°后放在载物台，调节载物台下螺钉G1，使十字反射像与上十字叉丝重合。
2.用掠入射法测三棱镜的折射率掠入射法测三棱镜折射率的原理如图23-1所示。
按照图23-1摆好实验仪器，用扩展光钠光灯源（用钠光灯照亮的毛玻璃）照明该棱镜的折射面AB ，用望远镜对棱镜的另一个折射面AC 进行观测。
在AB 界面上图中光线a 、b 、c 的入射角依次增大，而c 光线为掠入线（入射角为︒90），对应的折射角为临界角，用望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线整体移动分光计或刻度盘使钠光灯大体位于AB 光学面的延长线上，用眼睛在出射光的方向找到一个明暗相间的分界线，再将望远镜转至该方位—望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线，使竖直“+”字叉丝对准明暗相间的分界线，将刻度盘固定记下左右游标读数1i 和2i 。
液体折射率
用掠入射法测液体折射率 班级 学号 姓名 联系方式实验时间摘要：本文采用类似阿贝折射仪中的掠入法测液体折射率原理，通过分光计望远镜可观察到由光线掠入射造成的明显的半明半暗视野以此测量90度入射液体并通过三棱镜的光线的偏转角并由此得到液体折射率。
关键字：掠入射法 分光计 液体折射率引言：在食品、化工、医药等生产部门,生产过程中经常要检测液体的浓度,大多数液体的折射率和浓度有一定的关系。
液体折射率常用阿贝折射计进行测量, 虽阿贝折射计测量精度高但必须有专门仪器，本实验利用分光计及三棱镜等实验室常见仪器采用类似原理进行测量，仪器普通、测量简捷、准确度较高在学习，研究与生产方面均具有一定的意义实验任务：复习分光计的调节方法学习用掠入射法测液体折射率。
实验仪器：分光计 钠灯 三棱镜 毛玻璃 待测液体 实验原理：测量液体折射率之前我们必须先测出使用的三棱镜的顶角及折射率，再测量液体的折射率，两者折射率测量原理大体相似，三棱镜的顶角测量在基本物理实验中已经做过，测出不再赘述，首先介绍三棱镜折射率的测量原理，掠入射法测三棱镜折射率的原理如图21所示。
如图1摆好实验仪器，用扩展光钠光灯源（用钠光灯照亮的毛玻璃）照明该棱镜的折射面AB ，用望远镜对棱镜的另一个折射面AC 进行观测。
在AB 界面上图中光线a 、b 、c 的入射角依次增大，而c 光线为掠入线（入射角为 90），对应的折射角为临界角，用望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线整体移动分光计或刻度盘使钠光灯大体位于AB 光学面的延长线上，用眼睛在出射光的方向找到一个明暗相间的分界线，再将望远镜转至该方位—望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线，使竖直“+”字叉丝对准明暗相间的分界线，将刻度盘固定记下左右游标读数1i 和2i 。
记下转动望远镜AC 面的法线位置，记下两游标读数3i 和4i ，从而可求光线经过三棱镜的最小出射角i 。
在棱镜中再也不可能有折射角大于c i 的光线。
液体折射率的测定——用掠面入射法测定液体折射率试验目的学习用
液体折射率的测定——用掠面入射法测定液体折射率
实验目的：学习用掠面入射法酒精的折射率
实验仪器：分光仪，三棱镜，钠灯，酒精，毛玻璃片
将折射率为n的待测物质放在已知折射率为N的直角棱镜的折射面AB上，且n<N，当光线以入射角π/2掠射到AB界面而折射入三棱镜内。
光线“1”折射到镜面BC后，再经折射而进入空气。
除光线“1”外，其他光线在AB面上的入射角皆小于π/2。
因此经三棱镜折射最后进入空气的光线(例如光线“2”)都在光线“1”的左侧，当用望远镜对准出射方向观察时，则在视场中将看到以光线“1”为分界线的明暗半影视场。
因此，当棱镜的折射率N为已知时，测出φ角即可得待测物质的折射率n，上述方法称为掠面入射法。
实验步骤：
1.将分光计调节好。
2．找到棱镜BC平面的法线方向，记下左右两边的读数
3．点燃钠灯，使光折线沿AB掠面入射，待测酒精滴在棱镜的AB面上。
4．固定棱镜台，转动望远镜，找到视野中明暗半影视场分界线的确切位置，，记下两游标读数。
5.φ=半影视—BC面法线，以φ值代入，求n。
实验数据记录
分光计读数左右
BC面法线
半影视场分界位置
φ=半影视—BC面法线
n。
实验五 用掠射法测定透明介质的折射率
实验五 用掠射法测定透明介质的折射率实验目的１．掌握用掠射法测定液体的折射率。
２．了解阿贝折射仪的工作原理，熟悉其使用方法。
实验仪器分光仪，阿贝折射仪，三棱镜两块，钠灯，水、酒精等待测液体，读数小灯，毛玻璃。
实验原理１．用掠入射法测定液体折射率将折射率为n 的待测物质，放在已知折射率为n 1（n ＜n 1）的直角棱镜的折射面AB 上，若以单色的扩展光源照射分界面AB ，则入射角为π/2的光线Ⅰ将掠射到AB 界面而折射进入三棱镜内，其折射角i c 应为临界角。
从图5—5—1可以看出应满足关系 1sin n ni c = 当光线Ⅰ射到AC 面，再经折射而进入空气时，设在AC 面上的入射角为φ，折射角为ϕ，则有 φϕsin sin 1n = （5－5－1）除入射光线Ⅰ外，其他光线如光线Ⅱ在AB 面上的入射角均小于π/2，因此，经三棱镜折射最后进入空气时，都在光线Ⅰ＇的左侧。
当用望远镜对准出射光方向观察时，在视场中将看到以光线Ⅰ＇为分界线的明暗半荫视场，如图5—5—1所示。
当三棱镜的棱镜角A 大于角i c 时，由图5—5—2可以看出，A 、i c 和角φ有如下关系φ+=c i A （5－5－2）将（5－5－1）和（5－5－2）式消去i c 和φ。
若棱镜角A 等于90度，可得ϕ221sin −=n n （5－5－3）若棱镜角A 不等于90度，可得ϕϕsin cos sin sin 221⋅−−=A n A n （5－5－4）I II因此，当直角棱镜的折射率n 1为已知时，测出ϕ角后便可计算出待物质的折射率n 。
上述测定折射率的方法称为掠入射法，是应用全反射原理。
２．用阿贝折射计测定透明介质的折射率阿贝折射仪是测量固体和液体折射率的常用仪器，同时，还可测量出不同温度时的折射率。
测量范围为1.3～1.7，可以直接读出折射率的值，操作简便，测量比较准确，精度为0.0003。
测量液体时所需样品很少，测量固体时对样品的加工要求不高。
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)2
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Ⅰ A
n B
iα β
n0
暗
C明
图1
从图中可看出
B i i B
nsin 90 n0sin i n0 sin sin
即
n sin B n02 sin2 cosBsin
式中 n0 及 B 为已知，可见如果测出角β，则被测液体的折射率 n 即可求 出。
实验仪器
分光计、等边三棱镜两块、钠灯（汞灯）、待测液体（水）等
线，再将望远镜转至该方位—望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有
明显的明暗分界线，使竖直“+”字叉丝对准明暗相间的分界线，将刻度
盘固定记下左右游标读数 1 和 2 。
（4）转动望远镜，使镜筒对准 BC 面，用自准法测出 BC 面的发现方向，
记下两读数 3
和4
。根据
1 3
2
1
4
2 计算
，便可
计算出被测液体（水）的折射率 n。
如图 1 所示，在一折射棱镜的 AB 面外充满了折射率为 n 的液体，已知 棱镜的折射率 n0>n.若用钠灯经毛玻璃散射后，从 AB 界面的上方照射界 面。凡入射角小于 90°的光线都能折射进入棱镜，而入射角等于 90°的 光线乃是折射到棱镜内的最边缘（折射角最大）的一条光线，此光线以上 则完全无光（因为没有入射角大于 90°的光线）。这样用望远镜从 BC 面 望去，在视场内，必然呈现分明的明暗两部分，若 BC 面外为空气，其折 射率为 1.根据折射定律应有：
十字像位 置 十字窗口
（2）当分光计调节好后 a.取少许水，滴在等边三棱镜的一光面 AB 上，将另一辅助棱镜的 毛面紧贴在面 AB 上，让水在两棱镜面间形成一均匀薄膜。然后把 它放在分光计的载物台上，并用钠灯从 AB 线的上方照亮液膜。如 图（十一）所示。
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（3）用眼睛在出射光的方向上（即图中的 BC 面）找到一个明暗的分界
数据测量和结果分析
一． 使用钠灯测水的折射率
A． 用掠入射法测玻璃折射率
1
2
3
4
1 150°27′ 330°30′ 121° 301° -29°28′30″
2 150°27′ 330°30′ 121° 301° -29°28′30″ 3 150°27′ 330°30′ 121°1′ 301° -29°28′
根据 n0 1 (cosB sin )2
sin B
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=1.5205
显然这个结果更是我们所希望的，那么得到的β究竟该怎么算呢？为
什么相同的数据处理得到的却是不同的结果,我将进行如下探讨：
1） 实验原理中推导条件为：
nsin 90 n0sin i n0 sin sin B i
i B
较简单，方法易行，本实验利用分光计和三棱镜等实验室常见仪器，仪器 普通，测量简捷，可操作性强，重复性好。
实验原理
光线自光密介质进入光疏介质，其入射角小于折射角。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。当光线一 90°角 入射（即掠入射）时，仍有光线进入光密介质，此时的折射角亦为临界角。
=1.00004
显然这个结果是错的。
若数据处理为
1
2
3
4 β
1 150°27′ 330°30′ 121° 301° 29°28′30″
2 150°27′ 330°30′ 121° 301° 29°28′30″
3 150°27′ 330°30′ 121°1′ 301° 29°28′
°
= 1 {29°28′30″+29°28′30″＋29°28′} 3 =29°28′20″
实验过程和方法
（1）调整分光计，使之达到正常测量状态。a.目镜调焦：先把目镜调
焦手轮旋出，然后一面旋进，一面从目镜中观察，直到分划板刻线清晰。
如图 2 所示。
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图 2 十字准线
图 3 绿十字像
b．望远镜调焦： 在载物台上放置平面镜，使其反射面正对望远镜。旋转载物台，改变 平面镜的水平方位，则可以在目镜中看到平面镜反射回的一亮十字像， 再利用载物台的调平螺栓和望远镜的俯仰调节螺栓，把亮十字线调到 与分划板上方的十字线重合且无视差为止。
代入上式
1 3
2
1
4
2
所计算的β值一定为负。是
不能将β值代入 n0 1 (cosB sin )2 中计算玻璃的折射率，故
sin B
表一中所算的 n0=1.00004 是错误的。
2）
若我们要按
1 3 1
2
4 2 计算β，那么我们要修正公式
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n0
1 (cosB sin sin B
掠入射法测液体的折射率
物理学系 郑巧云 201111141916 摘要：本文分别使用钠灯和汞灯作为光源利用掠入射法测量了水的折射
率。通过分光计望远镜可观察到由光线掠入射造成的明显的半荫视场，从 而求出所测液体即水的折射率。分析了掠入射法测液体的折射率的误差来 源，并进行了不确定度的计算。
关键词：掠入射法、测量折射率、不确定度 引言：测量液体的折射率有多种方法，掠入射法测液体的折射率，原理
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根据
1 3
2
1
4
2 计算β，见表一
= 1 {-29°28′30″-29°28′30″-29°28′}
3
=-29°28′20″
再根据实验原理中所推公式：
n sin B n02 sin2 cosBsin
式中 n=1（空气中），B 为 60°，带入有：
n0 1 (cosB sin )2 sin B
条件中β肯定为正
Ⅰ A
n B
i
α
β
n0
暗
C
明
在表一中数据若继续根据
1 3 1
2
4
2 计算，其中当望远镜中央竖线与半荫分界线
重合，读数记为 1 和 2 ，测 BC 面法线方向时，读数记为 3 和 4 。
此时从上图中可看到：半荫分界线是在 BC 面的发现方向的左侧。当测
完半荫分界线后，继续往前转动望远镜，所测得的 3 一定小于 1 。即 3 ＜ 1 ， 4 ＜ 2 。
c.调节望远镜轴垂直于载物台光轴。 把三棱镜放到载物台上，转动载物台，使三棱镜的一个光学面正对望远 镜，通过调节望远镜的俯仰螺栓和载物台的调平螺栓可在目镜中看到清 晰的亮十字像，然后再找到棱镜第二个光学面的反射的像。使用“渐进 法”让两个光学面反射的亮十字像都和上方水平线重合为止。如图（八） 所示。