大学物理液体的折射率测定
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评分: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
班级:
姓名:学号:
指导教师:
《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。
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
⑴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。
⑵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。
⑶测量5组数据,。
⑷应该用什么方法处理数据,说明原因。
⑸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
分光仪、钠光灯、毛玻璃与待测液体
实验提示
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
i。在棱镜中再也不可能有折射角为掠入线(入射角为
90),对应的折射角为临界角
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光线的出射角大于
c
'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。证n与棱镜顶角A、最小出射角'i有如下关系:
明:棱镜的折射率
1
2
1sin cos 'sin 1⎪⎭
⎫
⎝⎛++=A A i n
若在AB 面加折射率为n 的待测液体,上述关系又如何。
评分参考(10分)
⑴ 正确写出实验原理和计算公式,2分。 ⑵ 正确的写出测量方法,1分。 ⑶ 写出实验内容及步骤,1分。
⑷ 正确的联接仪器、正确操作仪器,2分。 ⑸ 正确的测量数据,1.5分。
⑹ 写出完整的实验报告,2.5分。(其中实验数据处理,1分;实验结果,0.5分;整体结构,1分)
学时分配
实验验收,4学时,在实验室内完成;教师指导(开放实验室)和开题报告1学时。
提交整体设计方案时间
学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案,要求电子版。用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里。
实验题目:液体折射率测定 实验目的:
1. 进一步加深对分光计的认识,掌握调整和使用分光计的方法
2. 掌握用掠入射法测量棱镜折射率。 3 掌握用掠入射法测液体折射率。
实验仪器:
分光仪、钠光灯、毛玻璃与待测液体,
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。棱镜的折射率1n 与棱镜顶角A 、最小出射角'i 即极限角,有如下关系
2
1
sin cos 'sin 1⎪⎭
⎫ ⎝⎛++=A A i n
由于A =60°,由公式可知:只要测出极限角i ′,就可以计算棱镜的折射率。 测出明暗分界线方向以及AC 面的法线方向,这两个方向间的夹角就是i ′。
明暗分界线C 方向及AC 面的法线方向测量方法
将棱镜置于载物平台上。先用眼睛直接观察平行光经棱镜折射后的出射方向,再将望远镜转至该出射方向,使在望远镜中清楚地看见由汞灯发出的光经棱镜后的 光线。然后缓慢地转动载物平台,让入射光线与AB 面调至确定折射光线移动方的转折位置,然后固定平台。转动望远镜,使双十字叉丝的竖直线对准折射光线,记录与望远镜在该明暗光线分界位置(即C 光线)相应的两个游标读数2r 和'2r 再转动望远镜,使双十字叉丝竖直线对准平行光的狭缝像,记录与AC 面垂直的光线角度相应的两游标读数1r 和'1r
( (2r -1r )+('2r -'1r )
2
在测量望远镜转过的角度时,要注意游标是否经过了刻度盘的零点。如果 过了,则必须在相应的读数上加上360°后再计算 2.液体折射率的测定 将折射率为n 的待测液体,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
1
sin n n
i c =
i ′=
明暗
I
II 1
n C
B
A
ϕ
φ
c
i i
n
'
I '
II 1
55——图