液體折射率的測量

液體折射率的測量第1頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六用分光儀測液體折射率1、掌握用掠入法測定液體折射率。2、進(jìn)一步研究學(xué)習(xí)顯微鏡、分光計(jì)等儀器的使用。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡?頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六二、實(shí)驗(yàn)儀器分光儀鈉光燈直角棱鏡(兩塊)毛玻璃與待測液體第3頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六三、實(shí)驗(yàn)原理1.光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，其入射角i的正弦跟折射角r

的正弦之比，被定義為光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2時(shí)的相對折射率，即

n12=sini/sinr

（1）介質(zhì)相對于真空的折射率叫做介質(zhì)的絕對折射率。若以n1、n2分別表示介質(zhì)1和介質(zhì)2絕對折射率，則介質(zhì)2相對介質(zhì)1的折射率n12=n2/n1第4頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六2.如果介質(zhì)1是空氣，由于空氣的絕對折射率僅為1.00028（20℃時(shí)），所以可以近似的將空氣的相對折射率看為1。為了測出待測液體的折射率，先測量三棱鏡的折射率然后再間接測量待測液體的折射率第5頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六由折射率的定義可以知道：sini1=nsini2nsini3=sini3又由幾何關(guān)系可以知道，從以上三式消去和得

折射率的計(jì)算簡化為公式：第6頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六3.液體折射率同樣使用極限法測量。在折射率和頂角都已知的棱鏡面上，涂一層待測液體，再用另一個(gè)棱鏡或毛玻璃片將液體夾住，從擴(kuò)展光源射出來的光經(jīng)過液層進(jìn)入棱鏡再折射其中一部分光線在通過液體時(shí)，傳播方向平行于液體與棱鏡的交界面（如圖－2所示），即掠入射于設(shè)液體的折射率為，三棱鏡的折射率為，若有，則有如下關(guān)系：此式為用直角棱鏡測出的液體的折射率第7頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六四、實(shí)驗(yàn)步驟1.調(diào)節(jié)分光計(jì)并測量三棱鏡的頂角。2.測極限角。3.測液體折射率在洗凈的棱鏡面滴一、二滴蒸餾水，再貼上一片毛玻璃，使水形成均勻薄膜（液體不宜過多，以免弄濕分光計(jì)，毛玻璃片和棱鏡之間的液層要均勻，不能有氣泡）。調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡和光源的位置，測i

，重復(fù)五次。第8頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)思路：用劈尖干涉對比法測液體折射率。即在不改變劈尖膜的條件下,同時(shí)測得空氣膜和液體膜的干涉條紋寬度

,從而可方便地求出液體的折射率。實(shí)驗(yàn)儀器：讀數(shù)顯微鏡，自制劈尖（用了折射率為1.56~1.60玻璃片），鈉光燈（589.0nm），待測液體（蒸餾水），細(xì)絲，滴管第9頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)光近乎垂直的照射到折射率為n,且劈角θ很小的透明劈尖上時(shí),在整個(gè)視場內(nèi)光線的入射角可視為不變的常數(shù),則反射光在相遇點(diǎn)的相位差只決定于產(chǎn)生該反射的薄膜厚度.薄膜上厚度相同的地方反射光所產(chǎn)生的光程差相同,因此,等厚干涉條紋的形狀是薄膜上等厚度點(diǎn)的軌跡。在劈尖的干涉中,干涉圖樣是平行于交棱的一組明暗相間、等寬、等間距的直條紋.第10頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六利用劈尖的干涉現(xiàn)象可測量液體的折射率.如圖1所示,在A、B兩塊平板玻璃間滴入幾滴液體,并在平板玻璃的一端夾入一直絲,使兩塊平板玻璃間形成角度很小的液體膜,當(dāng)波長為λ的單色光垂直照射到玻璃板上時(shí),由液體膜上、下表面反射光的光程差以及干涉的極亮條件由下式?jīng)Q定：△=2n液h+λ/2=kλ,k=1,2,3……第11頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六△=2n液h+λ/2=kλk=1,2,3……式中,h為某一極大值（亮紋）所在處的液體膜厚度,k為干涉級(jí)次.若第k級(jí)和第k+1級(jí)干涉條紋所在處的膜的厚度分別為h1和h2,則有:第12頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六兩相鄰條紋所在處的厚度差為：設(shè)條紋間距為Δx,則由上式可知,A、B板間的夾角第13頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六同理：只需保證θ不變，n空=1，將兩式相除化簡即可得：第14頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六要想保證θ不變：把另一片光學(xué)玻璃壓到滴水的光學(xué)玻璃上,則兩塊光學(xué)玻璃間形成了液體膜.將載有液體的劈尖放到顯微鏡的載物臺(tái)上,調(diào)節(jié)手輪,使顯微鏡由低向高緩慢移動(dòng),直至在目鏡中看到清晰的干涉條紋為止.由于液體膜壓得不會(huì)很均勻,故在視場中的某個(gè)地方會(huì)出現(xiàn)一小塊空氣膜,其干涉花樣如圖2所示.在同一劈尖膜的條件下,可利用視場中的干涉現(xiàn)象,分別測出液體膜的干涉條紋寬度Δx液和空氣膜的干涉條紋寬度Δx空。（即只需一次實(shí)驗(yàn)就可測出Δx液和Δx空，θ必然相等）第15頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)的可取之處：1、采用了兩種不