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用掠入射法测定透明介质 ( 液体 ) 的折射率. 实验目的. 学习掌握用掠入射法测定液体的折射率 .. 实验仪器. 分光计,三棱镜,单色光源 ( 钠灯 ) ,待测液体 ( 水、酒精 ) ,毛玻璃屏.. 实验原理. 将折射率为 n 的待测物质放在已知折射率为的直角棱镜的折射面 AB 上,且 .若以单色的扩展光源照射分界面 AB 时,则从图 1 可以看出:入射角为 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.. (b). ( a ). 图 2. 图 1.
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实验目的 学习掌握用掠入射法测定液体的折射率.
实验仪器 分光计,三棱镜,单色光源(钠灯),待测液体(水、酒精),毛玻璃屏.
实验原理 • 将折射率为n的待测物质放在已知折射率为的直角棱镜的折射面AB上,且 .若以单色的扩展光源照射分界面AB时,则从图1可以看出:入射角为 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. (b) (a) 图2 图1
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 ,因此经三棱镜折射最后进入空气时,都在光线 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 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: • 如果棱镜 ,则上式简化为 • 图2给出了 的情形,图2(a)、2(b)分别对应于 与 两种情况.请考虑当 时,计算折射率公式将有何变化?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转轴;调节棱镜的主截面也垂直于仪器主轴. • 2.按图3所示,将待测液体滴1~2滴在直角棱镜的AB面上,用900角作为棱镜顶角( ),并用另一辅助棱镜 之一个表面 与AB面相合,使液体在两棱镜接触面问形成一均匀液层,然后置于分光计棱镜台上. • 3.先用眼睛在出射方向观察半荫视场.仔细调节
图3 • 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,记下两游标读数( ),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( ).重复几次,取平均值,则 5.将 值代入公式,计算 ,进行误差分析.
注意事项 • 注意审查看到的现象是否准确?(如何判断?) • 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。 • 当改换另一种被测液体时,必须将棱镜擦试干净。
思考 • 怎样应用掠入射法测定玻璃棱镜的折射率?简要说明实验方法,并推导折射率的计算公式.