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1、实验四十五实验四十五 用阿贝折射仪测量用阿贝折射仪测量折射率折射率【实验目的【实验目的】1.加深对全反射原理及其应用的理解；掌握掠加深对全反射原理及其应用的理解；掌握掠入射法测量物质的折射率。入射法测量物质的折射率。2.学习阿贝折射仪正确的调整和使用方法。学习阿贝折射仪正确的调整和使用方法。3.用阿贝折射仪测量酒精的折射率，确定酒精用阿贝折射仪测量酒精的折射率，确定酒精的浓度。的浓度。4.测量蒸馏水的折射率、平均色散及糖溶液的测量蒸馏水的折射率、平均色散及糖溶液的浓度和折射率。浓度和折射率。 【实验仪器【实验仪器】 阿贝折射仪，待测液体。阿贝折射仪，待测液体。 阿贝折射仪的结构如图阿贝折射仪的
2、结构如图45-1所示。它光学系所示。它光学系统由望远系统和读数系统组成。望远系统如图统由望远系统和读数系统组成。望远系统如图45-2所示。所示。 读数系统，如图读数系统，如图45-3所示：所示： 【实验原理【实验原理】 阿贝折射仪测量物质折射率的方法是建立在全阿贝折射仪测量物质折射率的方法是建立在全反射原理基础上的掠入射法。如图反射原理基础上的掠入射法。如图45-1所示所示， 不同折射率有不同的临界角，故一定的不同折射率有不同的临界角，故一定的 角对应角对应于一定的折射率值。根据光路原理图，可以得于一定的折射率值。根据光路原理图，可以得出以下关系：出以下关系： 若已知若已知 角和棱镜的折射率角
3、和棱镜的折射率 ，测出，测出 角就可角就可以计算出被测物质的以计算出被测物质的 值。值。iiinnsincossinsin221（45-1） 1nin【实验内容【实验内容】 1.认真阅读仪器说明书，进一步了解阿贝折射认真阅读仪器说明书，进一步了解阿贝折射仪的结构和使用方法。仪的结构和使用方法。 2. 校正阿贝折射仪进行读数。方法是用蒸流水校正阿贝折射仪进行读数。方法是用蒸流水来校正，因为蒸流水在一定温度（来校正，因为蒸流水在一定温度（ ）和一）和一定光源（钠光定光源（钠光5893 ），它的折射率为定值，），它的折射率为定值， 1.3330。 C20n 3. 3.测定液体的折射率测定液体的折射率
4、（1 1）测量前，转动棱镜锁紧扳手，打开棱镜组，）测量前，转动棱镜锁紧扳手，打开棱镜组，用脱纸棉花沾一些无水乙醇将进光棱镜及折射用脱纸棉花沾一些无水乙醇将进光棱镜及折射棱镜弦面轻轻擦洗干净。以免留有其它物质影棱镜弦面轻轻擦洗干净。以免留有其它物质影响测量精度。响测量精度。（2 2）开动恒温水箱，使棱镜组达到测量时需要的）开动恒温水箱，使棱镜组达到测量时需要的温度。（一般情况下不用，但需记下测量时室温度。（一般情况下不用，但需记下测量时室温）温）（3）用滴管把待测液体加一滴在进光棱镜磨砂）用滴管把待测液体加一滴在进光棱镜磨砂面上。合拢棱镜组后，转动棱镜锁紧扳手使棱面上。合拢棱镜组后，转动棱镜锁紧
5、扳手使棱镜组锁紧。要求液膜均匀，无气泡并充满视场，镜组锁紧。要求液膜均匀，无气泡并充满视场，待液体热平衡即可测量。待液体热平衡即可测量。（4）用白炽灯照明，调节两反光镜，使望远镜）用白炽灯照明，调节两反光镜，使望远镜与读数目镜视场明亮。与读数目镜视场明亮。（5）旋转棱镜及刻度盘转动手轮，使棱镜组转）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观察到明暗分界线动，这时在望远镜视场中可观察到明暗分界线随着上下移动，旋转阿西米棱镜手轮，使视场随着上下移动，旋转阿西米棱镜手轮，使视场中除黑白二色外无其它颜色如图中除黑白二色外无其它颜色如图45-5所示。所示。 将分界线对准十字叉丝交点，
6、读出目镜视场右将分界线对准十字叉丝交点，读出目镜视场右边所示的刻度值，即为待测液体在该温度下的边所示的刻度值，即为待测液体在该温度下的折射率折射率 ，如图，如图45-6所示。测量所示。测量6次，求出次，求出平均值。平均值。xn（6）测出三种不同液体（如蒸馏水、酒精、蔗糖）测出三种不同液体（如蒸馏水、酒精、蔗糖水等）在不同温度下的折射率（本实验仪器可测水等）在不同温度下的折射率（本实验仪器可测范围范围 ）。）。 3.测定蒸馏水的平均色散值。测定蒸馏水的平均色散值。 测定方法举例：测定方法举例： 例如：例如：20时，时， 1.3330，色散值刻度圈，色散值刻度圈上的读数为：上的读数为：C5010D
7、n按某一方向旋转：按某一方向旋转： 按相反方向旋转：按相反方向旋转： 41.741.5 41.641.6 41.641.6 41.641.7 41.741.6平均值：平均值：41.64 41.60总平均值：总平均值： Z41.62 利用内插法从色散表中查出：利用内插法从色散表中查出： 1.3330时，时， 0.024768， 0.032893， Z41.62时，时， （Z值大于值大于30时，时， 取负取负值；值；Z值小于值小于30时，取正值）。时，取正值）。 平均色散值平均色散值 0.00597DnAB5716. 0BAnnCF 实验数据：（实验数据：（1）糖水的浓度和折射率及蒸馏水的）糖水的
8、浓度和折射率及蒸馏水的折射率：折射率：123456平均糖水浓度 21.0021.0021.1021.0921.1321.0121.055糖水折射率 1.36551.36551.36571.36561.36561.36551.3656蒸馏水折射率 1.33391.33391.33381.33391.33381.33401.3339%C1n2n (21.00+21.00+21.10+21.09+21.13+21.01)/6=21.055(21.00+21.00+21.10+21.09+21.13+21.01)/6=21.0556161iiCC621() /(61)0.06CiiCC)%06. 00
9、6.21()%(%CCC611111.36566iinn162111() /(61)0.000009ininn0001. 03656. 1111nnn622111.33396iinn22624121() /(61)0.8 10ninn0001. 03339. 1222nnn（2）蒸馏水的平均色散）蒸馏水的平均色散（室温（室温21oC时蒸馏水平均色散理论值为时蒸馏水平均色散理论值为0.00597）nD1.333912345平均Z值色散刻度（正向）41.541.841.541.741.641.6241.61色散刻度（反向）41.541.541.641.641.841.600.02478 (-5)*
10、10-6*0.0039/0.001 0.02476050.03295 (-19)*10-6*0.0039/0.001 0.03287590.54543*10-4*0.61/0.1 -0.57123 平均色散nFnC 0.005980A0B0ABABBBA 平均色散值的相对误差为：平均色散值的相对误差为：%17. 0%10000597. 000597. 000598. 0【注意事项【注意事项】1.测量工作开始前，要用蒸馏水将棱镜表面冲洗测量工作开始前，要用蒸馏水将棱镜表面冲洗干净，用擦净纸轻轻将水吸干、擦净，以免在干净，用擦净纸轻轻将水吸干、擦净，以免在工作面上残留其它物质而影响测量精度工作面上
11、残留其它物质而影响测量精度2.实验前必须校正阿贝折射仪。校准之前应核对实验前必须校正阿贝折射仪。校准之前应核对标准试样与仪器编号是否一致。读数注意有效标准试样与仪器编号是否一致。读数注意有效数字的位数。数字的位数。3.阿贝棱镜质地较软，在利用滴管滴加液体时，阿贝棱镜质地较软，在利用滴管滴加液体时，不能让滴管碰到棱镜表面，以免划伤；并合棱不能让滴管碰到棱镜表面，以免划伤；并合棱镜时要防止待测液体层中存在气泡。镜时要防止待测液体层中存在气泡。【思考题【思考题】1.分析望远镜中观察到的明暗视场分界线是如分析望远镜中观察到的明暗视场分界线是如何形成的。何形成的。2.如果待测液体的折射率大于折射棱镜的折射如果待测液体的折射率大于折射棱镜的折射率，能否用掠入射法来测定其折射率？为什率，能否用掠入射法来测定其折射率？为什么？试讨论本实验所能测定的折射率的范围。么？试讨论本实验所能测定的折射率的范围。