其分界线对应于以角出射的光 线标的目的

  一、 尝试目标 4.4 阿贝折射仪 生医 5 朱仁骏 2005013032 组号: 1 2007 年 01 月 03 日 (1) 加深理解全反射道理及其使用; (2) 操纵仪器仿单完成丈量使命; (3) 通过丈量几种液体的折射率和平均色散,学会阿贝折射仪的 利用。 二、 尝试道理 (1) 阿贝折射仪的光学系统 阿贝折射仪由望远系统和读数系统构成,如图1所示。 待测液体放置正在进光棱镜 9 和折射棱镜之间,构成液层。 10 11 阿贝折射仪采用白光照明, 12 光经反射后进入进光棱镜, 13 经磨砂面漫反射后以各类 标的目的进入折射棱镜。阿米西 14 棱镜起抵消待测物体和折 8 7 6 5 4 3 2 1 射棱镜发生的色散的感化。 读数系统由小反射镜、毛玻 璃、刻度盘等构成。 [1] 图1 阿贝折射仪的光学系统 1-反射镜;2-进光棱镜;3-折射棱镜; 4-阿米西棱镜;5-千里镜物镜;6-望 远镜分划板;7-千里镜目镜;8-读数 镜目镜;9-读数镜分划板;10-读数镜 物镜;11-转向棱镜;12-刻度盘;13毛玻璃;14-小反射镜;E-待测样品 (2) 操纵全反射丈量折射率的道理 设待测液体的折射率为,折射棱镜的折射率为1,如 图2所示。若1 ,按照折射定律,沿掠入射的光线经 面 折 射 后 以 全 反 射 临 界 角 进 入 折 射 棱镜,然后以折射角 2 1 从 面 出射 至空 气。 ′ 1′′ 以此光线′ 入 射 角 小 于 90°的 入 图2 全反射道理图 射光线经面折射后的折射角都小于临界角,且均正在这条 光线下方,并且没有“入射角”大于90°的入射光线进入折 射棱镜。因而,用阿贝折射仪的千里镜瞄准出射光线察看时, 就会看到明暗分明的视场,其分界线对应于以角出射的光 线标的目的。分歧的折射率的物体有分歧的临界角,因此出射角 也分歧。 由折射定律 = 1 sin 1 sin = sin 则 1 cos = 12 ? sin2 [2] 考虑到 = ? a,则 = 1 sin ? = 1 sin cos ? cos sin = sin 12 ? sin2 ? cos sin b 若和1已知,则测出角就能够计较的值。阿贝折射 仪的刻度盘上间接刻有取角对应的值,不必计较。只需用 尺度块校准刻度盘的读数后,可间接从刻度盘上读出的值。 因为阿米西棱镜是按让谱线曲通的前提设想的,故用阿贝 折射仪测得的折射率是待测物体对谱线)的折 射率 。 丈量物质的平均色散时,还需从阿贝折射仪的色散值刻 度圈读出刻度值,值取视场消色时阿米西棱镜的转角有 关。按照 值查出和的值,按照值查出值后,用下式 计较平均色散 ? = + 丈量通明固体的折射率和平均色散时,先将固体系体例成具 有两个互成90°的抛光面试件,并用折射率液将此试件粘着 正在折射棱镜的面上,此时不消透光棱镜。 丈量糖溶液浓度时,只需从左侧标尺间接读出百分浓度 即可。 a&b 当对应于明暗分界线的光线呈现正在折射棱镜面法线的光线′′ ), = + ,且cos 前的减号应变为加号。 [3] 三、 尝试仪器 阿贝折射仪、待测液体 四、 尝试步调 (1) 用尺度块校准刻度盘读数 将尺度块( 已知)的抛光面加一滴接触液(溴代萘), 贴正在折射棱镜的弦面上。让尺度块的另一抛光面领受入射光 线。调理阿米西棱镜组,使视场中除口角二色外无其它颜色。 当读数镜读数为尺度块折射率 时,察看千里镜明暗分界 线能否正在十字叉丝核心,若是不是,动弹示值调理螺钉使明 暗分界线) 测定蒸馏水和酒精的折射率和平均色散 丈量前,先用无水酒精洁净进光棱镜和折射棱镜的弦面, 免得残留其它物质影响丈量精度。用滴管把待测液体滴一滴 正在进光棱镜的磨砂面上,锁紧棱镜组后,要求液膜平均,无 气泡且充满整个视场。 丈量时,调理反光镜,使千里镜内视场敞亮。扭转棱镜 及刻度盘动弹手轮,使棱镜组动弹,这时正在千里镜视场中可 察到明暗分界线随之挪动,扭转阿米西棱镜手轮,使视场中 除口角二色外无其它颜色。 将明暗分界线瞄准十字叉丝中点,即可读出响应的折射 率值 。 [4] 再从阿贝折射仪的色散值刻度圈读出刻度值,按照 值查出值。并按照 值查出和的值。若是对应值正在表上 没有列出,则用线) 测定糖溶液的折射率和浓度 用同样的方式测出糖溶液的折射率,从左侧标尺间接读 出糖溶液的百分浓度。 留意事项 (1) 每次改换待测液体,都必需先洁净棱镜概况,待无水酒精蒸 发干后再添加待测液体 (2) 避免滴管碰着棱镜,防止磨损棱镜。 (3) 接触液不需太多,免得棱镜滑落损坏。 (4) 丈量酒精等易挥发液体的折射率时,正在测定过程中需用滴管 正在棱镜组侧面的小孔内加以弥补。 [5] 五、 数据记实 (1) 测定蒸馏水和酒精的折射率和平均色散 尺度块 = 1.51637 1 2 3 4 5 6 蒸馏水 1.3336 1.3339 1.3338 1.3336 1.3333 1.3334 酒精 1.3642 1.3640 1.3643 1.3645 1.3641 1.3644 从阿贝折射仪的色散值刻度圈读出刻度值 蒸馏水 = 43.9 (2) 测定糖溶液的折射率和浓度 酒精 = 43.9 1 2 3 4 5 6 浓度/% 1.3419 1.3420 1.3420 1.3419 1.3418 1.3420 6.05 6.10 6.15 6.05 6.00 6.10 1 = 6 = 1.3419 = 8.2 × 10?5 Δ仪 = 0.0005 ∴ Δ = 2 + Δ2仪 = 8.2 × 10?5 2 + 5 × 10?4 2 = 5 × 10?4 = . ± . 1 = 6 = 6.08% = 0.052 Δ仪 = 0.25 ∴ Δ = 2 + Δ2仪 = 0.052 2 + 0.25 2 = 0.28 = . ± . % [6] 六、 数据处置 (1) 蒸馏水的折射率 1 = 6 = 1.3336 = 2.3 × 10?4 Δ仪 = 0.0005 Δ = 2 + Δ2仪 = 0.00023 2 + 0.0005 2 = 0.0006 = . ± . 按照 和查出 = 0.02350 , = 0.02676 , = ?0.665 ∴ ? = + = 0.02350 + 0.02676 × ?0.665 = . × ? (2) 酒精的折射率 1 = 6 = 1.3643 = 1.9 × 10?4 Δ仪 = 0.0005 Δ = 2 + Δ2仪 = 0.00019 2 + 0.0005 2 = 0.0005 = . ± . 按照 和查出 = 0.02341 , = 0.02611 , = ?0.665 ∴ ? = + = 0.02341 + 0.02611 × ?0.665 = . × ? [7] 七、 问题会商 (1) 阿贝折射仪利用什么光源?所测得的折射率是对哪条谱线 的折射率?为什么? 答:阿贝折射仪利用白光光源,能够用天然光,也能够用白炽灯 光。所测得的折射率是待测物体对谱线)的折 射率 。由于阿米西棱镜是按照让谱线曲通(方向角为零) 设想的,阿米西棱镜能抵消谱线因为待测物体和折射棱镜 发生的色散,其余谱线颠末阿米西棱镜后,因为色散,不克不及 曲通,不克不及进入望远系统目镜。 (2) 折射率液起什么感化?对其折射率有何要求?为什么? 答:折射率液的感化是使待测样品取折射棱镜概况构成优良的 光学接触,没有空地,且有必然粘性。若设折射率液的折射 率为2,待测试件折射率为 的线 。不然 由折射定律,掠入射到待测试件光学概况的光线将无法折射 进入折射率液,更无法进入折射棱镜进而达到望远系统目镜 了,如许便无法丈量待测试件的折射率了。 (3) 正在什么前提下对应于 明暗分界线的光线取 面 法 线 沉 合 ? 正在 什 么 条 件 下 正在 面 法线,取如光线 折射光线取面法线] 所对应的角为正值,由几何干系,有 = + ? = ? 以 = 为分界,此时对应明暗分界线的光线刚好取 面 法 线 沉 合 ( 即 光 线′′′ ), 此 时 = sin = sin 。 当 1 sin 时, , 0,此光线) 此次尝试的一些感触感染 此次尝试的次要挑和来自于依托仿单进修和利用新 仪器完成尝试使命。因为以前没有接触过阿贝折射仪,正在预 习的过程中比力难料想到尝试中可能呈现的问题。但通过网 络等体例,我找到了一些弥补材料,也查到了阿贝折射仪的 图片,对尝试有了一个全体的把握,尝试过程中还比力成功。 从仪器设想的角度考虑,老是让利用者读数越简单越好。 并且阿贝折射仪的功能很是,所以读数很容易,只需找 到明暗分界线,便能间接读得成果。但领会仪器的道理能够 使具体操做变得更,出格是正在碰到问题(好比找不到明 暗分界线等等)的时候能有办决问题。 别的,仪器的调养很是主要,此次尝试之前,可能因为 前一组没有将仪器清洗清洁,阿贝折射仪的进光棱镜和折射 棱镜粘到一路了,很难分隔。如许很容易损坏仪器,也对后 续丈量带来一些麻烦。所以养成优良的尝试习惯,尝试后复 原仪器,无论对仪器调养仍是对后续的尝试者都是很主要的。 [9]