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1、液体折射率的测量液体折射率的测量第1页，共17页，编辑于2022年，星期日用分光仪测液体折射率用分光仪测液体折射率1、掌握用掠入法测定液体折射率。2、进一步研究学习显微镜、分光计等仪器的使用。一、实验目的一、实验目的第2页，共17页，编辑于2022年，星期日二、实验仪器二、实验仪器分光仪钠光灯直角棱镜(两块)毛玻璃与待测液体第3页，共17页，编辑于2022年，星期日三、实验原理1.光从一种介质进入另一种介质时，其入射角 i的正弦跟折射角r 的正弦之比，被定义为光从介质1进入介质2时的相对折射率，即 n12=sin i/sin r （1）介质相对于真空的折射率叫做介质的 绝对折射率。若以n1、n
2、2分别表示介质1和介质2绝对折射率，则介质2相对介质1的折射率 n12=n2/n1第4页，共17页，编辑于2022年，星期日2.如果介质1是空气，由于空气的绝对折射率仅为1.00028（20时），所以可以近似的将空气的相对折射率看为1。为了测出待测液体的折射率，先测量三棱镜的折射率然后再间接测量待测液体的折射率第5页，共17页，编辑于2022年，星期日由折射率的定义可以知道：sin i1=nsini2 nsin i3=sin i3又由几何关系可以知道，从以上三式消去和得 折射率的计算简化为公式：第6页，共17页，编辑于2022年，星期日3.液体折射率同样使用极限法测量。在折射率和顶角都已知的棱
3、镜面上，涂一层待测液体，再用另一个棱镜或毛玻璃片将液体夹住，从扩展光源射出来的光经过液层进入棱镜再折射其中一部分光线在通过液体时，传播方向平行于液体与棱镜的交界面（如图2所示），即掠入射于设液体的折射率为，三棱镜的折射率为，若有，则有如下关系：此式为用直角棱镜测出的液体的折射率第7页，共17页，编辑于2022年，星期日四、实验步骤四、实验步骤1.调节分光计并测量三棱镜的顶角。2.测极限角。3.测液体折射率 在洗净的棱镜面滴一、二滴蒸馏水，再贴上一片毛玻璃，使水形成均匀薄膜（液体不宜过多，以免弄湿分光计，毛玻璃片和棱镜之间的液层要均匀，不能有气泡）。调节望远镜和光源的位置，测i，重复五次。第8页
4、，共17页，编辑于2022年，星期日实验思路：用劈尖干涉对比法劈尖干涉对比法测液体折射率。即在不改变劈尖膜的条件下,同时测得空气膜和液体膜的干涉条纹宽度干涉条纹宽度,从而可方便地求出液体的折射率。实验仪器：读数显微镜，自制劈尖（用了折射率为1.561.60玻璃片），钠光灯（589.0nm），待测液体（蒸馏水），细丝，滴管第9页，共17页，编辑于2022年，星期日实验原理实验原理当光近乎垂直的照射到折射率为n,且劈角很小的透明劈尖上时,在整个视场内光线的入射角可视为不变的常数,则反射光在相遇点的相位差只决定于产生该反射的薄膜厚度.薄膜上厚度相同的地方反射光所产生的光程差相同,因此,等厚干涉条纹的
5、形状是薄膜上等厚度点的轨迹。在劈尖的干涉中,干涉图样是平行于交棱的一组明暗相间、等宽、等间距的直条纹.第10页，共17页，编辑于2022年，星期日利用劈尖的干涉现象可测量液体的折射率.如图1所示,在A、B两块平板玻璃间滴入几滴液体,并在平板玻璃的一端夹入一直丝,使两块平板玻璃间形成角度很小的液体膜,当波长为的单色光垂直照射到玻璃板上时,由液体膜上、下表面反射光的光程差以及干涉的极亮条件由下式决定：=2n液h+/2=k,k=1,2,3 第11页，共17页，编辑于2022年，星期日=2n液h+/2=k k=1,2,3 式中,h 为某一极大值（亮纹）所在处的液体膜厚度,k 为干涉级次.若第 k 级和
6、第 k+1 级干涉条纹所在处的膜的厚度分别为 h1和 h2,则有:第12页，共17页，编辑于2022年，星期日两相邻条纹所在处的厚度差为：设条纹间距为x,则由上式可知,A、B 板间的夹角第13页，共17页，编辑于2022年，星期日同理：只需保证不变，n空=1，将两式相除化简即可得：第14页，共17页，编辑于2022年，星期日要想保证不变：把另一片光学玻璃压到滴水的光学玻璃上,则两块光学玻璃间形成了液体膜.将载有液体的劈尖放到显微镜的载物台上,调节手轮,使显微镜由低向高缓慢移动,直至在目镜中看到清晰的干涉条纹为止.由于液体膜压得不会很均匀,故在视场中的某个地方会出现一小块空气膜,其干涉花样如图2所示.在同一劈尖膜的条件下同一劈尖膜的条件下,可利用视场中的干涉现象可利用视场中的干涉现象,分别分别测出液体膜的干涉条纹宽度测出液体膜的干涉条纹宽度x液和空气膜的干涉条纹宽度液和空气膜的干涉条纹宽度x空。空。（即只需一次实验就可测出x液和x空，必然相等）第15页，共17页，编辑于2022年，星期日实验的可取之处：1、采用了两种不同的方法测液体折射率2、通过不同的方法可以形成对比，最 后得出最佳一种方法第16页，共17页，编辑于2022年，星期日THANK YOU第17页，共17页，编辑于2022年，星期日