大学物理实验实验18 用阿贝折射仪测液体的折射率

实验目的
① 学习一种测液体折射率的方法。
② 学习正确使用阿贝折射仪。
实验仪器
实验原理
• 阿贝折射仪是测量透明、半透明液体或固 体折射率的仪器，还可用来测定液体的色 散及测溶液中溶质的含量等。由于它使用 简便、精度较高（仪器误差为10−4），在 生产中和实验室经常用到。但测量范围有 限（nD=1.3到nD=1.7）是其缺点。 • 其测量原理如图所示。
• 若阿贝折射仪未经校准，是否影响测量的精度？其准确度如何？ • 测液体的折射率时，还应知道哪些客观条件？
测量方法：
放置方式
8
实验内容与步骤
• 清晰棱镜和校准片。 • 把校准片用溴代萘粘与棱镜中央。 • 使自然光射入棱镜调节反射玻璃。
• 调节使显微镜中的读数与校准片的折射率相故在测时应将仪器与恒温器接通。 但一般测量，也可不用恒温器，但须记下当时的室温。 • 因折射率与光波长有关，在测量时，应用单色光源。但在无单 色光源时，可用白光测量。这样误差较大，测量完毕应注明此 情况。
• 我们所用待测液体是蒸馏水和酒精，按上述作法各测8次，取其
算术平均值为测量结果，并算出平均绝对误差和相对误差。
思考题
• 如何防止校准片跌打？ • 简述阿贝折射仪测折射率的原理，用其他方法能否测得折射率？ • 为什么观察明暗分界线时要用望远镜，而读数时却用显微镜？
• 用阿贝折射仪如何测透明固体的折射率？
用阿贝折射仪测液体的折射率
物理实验教学中心
实验背景
• 阿贝折射仪是能测定透明、半透明液体或固体 的折射率和平均色散的仪器（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℃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、纯度及色散大小等。阿贝折射仪操 作简单、使用方便，广泛用于制糖、制药、饮 料、石油、食品、化工工业生产、科研教学部 门的检测分析中。
由上述公式可得
即
根据简单的三角函数及不等式的概念可知，对于小于90°的下列二式成立。
二不等式相减，得
联立以上各式可得：
因而
所以，当入射角i最大时（掠射时），出射角i。为最小，即出射角没有小于i。的，入射光 线以一切可以的入射角向AB面投射时，则从已对无穷远聚焦的望远镜中观察AC面上的出 射光时，视场一部分是暗的，一部分是亮的，其明暗分界线，就是掠射光由棱镜射出所形 成的。如果N与A已知，并测出i，即可得n。 为了测量液体的折射率，在阿贝折射仪上有一对折射系数很大的等边直角棱镜，待测液体 放在两棱镜相合的弦面上（见图）。 棱镜I的斜边是毛面，它可给出各种角度的入射光线，入射角为90°的光线在液体中向棱镜 I掠射，再被棱镜Ⅱ折射进入空气，此掠射光线经棱镜射出时，其出射角i。最小，其出射 方向形成了视场中的明暗界线。而对不同折射率的待测液体i。角的大小亦不同，反之i。 角大小不同，就对应着液体折射的不同。 在仪器上有一个与棱镜连动的刻度盘，当转动棱镜，使其明暗分界线落在望远镜中十字叉 丝的交点时，则可直接从刻度盘上读出对应于该i。角的液体折射率。