实验31用折射极限法测液体的折射率模板.doc

试验 31 用折射极限法测液体折射率
折射极限法是测定透明固体和液体折射率基础方法之一。 本试验使用分光计测量, 含有便于了解其原理直观性。 在实际测量工作中, 为了提升测量速度和正确度, 常采取专门仪器, 如阿贝折射计或泼夫里许折射计等。
[学习关键]
掌握用折射极限法测固体和液体折射率原理和方法;
深入练习分光计调整和使用方法;
了解阿贝折射仪工作原理和结构;
学习用阿贝折射仪测定液体和固体折射率。
[试验原理]
一．折射极限法测定折射率
光从一个介质进入另一个介质时, 其入射角i正弦跟折射角r正弦之比, 被定义为光从介质1进入介质2时相对折射率n12, 即
（5-31-1）
介质相对于真空折射率叫做介质绝对折射率。 若以n1、 n2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折射率为
n12 = n2 / n1 （5-31-2）
假如介质 1是空气, 因为空气绝对折射率仅为 28 (20℃时) 则在正确度要求许可范围内能够认为介质相对于空气折射率就是介质绝对折射率。 又因物质折射率和经过物质光波波长相关, 通常所指折射率仅是对钠黄光而言, 用nD表示, 有时也略去下标D, 泛用n表示之。 本试验测量就是介质相对于空气折射率。
图 5-30-13
B
C
A
为了测量透明固体材料折射率, 能够把样品做成三棱镜, 图5-30-l3所表示。 入射光经过三棱镜两次折射, 出射后改变了原来方向, 由折射定律可知
又由几何关系可知 r1＋r2 = α （即顶角A）从以上三式消去r1和r2得
(5-31-3)
所以, 只要测出入射角i1、 出射角i2和三棱角顶角α即可算出折射率n。
不过要测量三个角度, 不仅测量和计算比较麻烦, 还会带来较大误差。 假如用平行光以90°角入射, 角il就无须测量了。 可是要使平行光束正确地以90°角入射并不好做。 假如不用平行光, 只要在光源前加一块毛玻璃, 使光线向各方散射成为扩展光源, 而且使它大致在AB延长线上, 同时遮住射向BC面光, 那么总能够得到以90°角入射光线。 这光线出射角i2最小, 称折射极限角。 从扩展光源射向AB面光线, 凡入射角小于90°, 其出射角必大于折射极限角。 这么, 当面对AC面看出射光时, 就会发觉在极限角方位有一明暗视场分界, 图5-31-l所表示。 把望远镜叉丝对准明暗视场分界, 便能够测定出射极限方位, 再利用自准法测出棱镜面法线方向, 就得到极限角i2这种方法称折射极限法。
i2
图 5-31-1 极限方位有一明暗视场分界
r2
A
B
C
i1
r1
α
将i1＝90°代入式（5-31-3）折射率计算简化为