文档介绍：材料物理性能课程实验报告
专业班级:材料物理08级1班
姓名: 林作亮
学号: 08470101
指导教师: 王念
【实验目的】
1. 掌握用掠入射法测定物质的折射率;
2. 学会阿贝折射仪的调整和使用方法;
3. 测定酒精的折射率;
【实验原理】
当光从一种媒质进入到另一种媒质时,在两种媒质的分界面上,会发生反射和折射现象,如图11-4所示。在折射现象中有:
显然,若,则。其中绝对折射率较大的媒质称为光密媒质,较小的称为光疏媒质。当光线从光密媒质进入光疏媒质时,折射角恒大于入射角,且随的增大而增大,当入射角增大到某一数值而使时,则发生全反射现象。入射角称为临界角。
图11-4 光在两种媒质界面上
的反射和折射现象图11-5 阿贝折射仪原理图
阿贝折射仪就是根据全反射原理而制成的。其主要部分是由一直角进光棱镜ABC和另一直角折光棱镜DEF组成,在两棱镜间放入待测液体,如图11-5a所示。进光棱镜的一个表面AB为磨砂面,从反光镜M射入进光棱镜的光照亮了整个磨砂面,由于磨砂面的漫反射,使液层内有各种不同方向的入射光。
假设入射光为单色光,图中入射光线AO(入射点O实际是在靠近E点处)的入射角为最大,由于液层很薄,这个最大入射角非常接近直角。设待测液体的折射率小于折光棱镜的折射率,则在待测液体与折光棱镜界面上入射光线AO和法线的夹角近似,而折射光线OR和法线的夹角为,由光路的可逆性可知,此折射角即为临界角。
根据折射定律:,即
(11-1)
可见临界角的大小取决于待测液体的折射率及折光棱镜的折射率。
当OR光线射出折射棱镜进入空气(其折射率)时,又要发生一次折射,设此时的入射角为,折射角为(或称出射角),则根据折射定律得
(11-2)
根据三角形的外角等于不相邻两内角之和的几何原理,由△ORE,得
(11-3)
将式11-1、11-2、11-3联立,解得
(11-4)
式中棱镜的棱角和折射率均为定值,因此用阿贝折射仪测出角后,就可算出液体的折射率。
在所有入射到折射棱镜DE面的入射光线中,光线AO的入射角等于已经达到了最大的极限值,因此其出射角也是出射光线的极限值,凡入射光线的入射角小于,在折射棱镜中的折射角必小于,从而其出射角也必小于。由此可见,以RT为分界线,在RT的右侧可以有出射光线,在RT的左侧不可能有出射光线,见图11-5a。必须指出图11-5a所示的只是棱镜的一个纵截面,若考虑折射棱镜整体,光线在整个折射棱镜中传播的情况,就会出现如图11-5b所示的明暗分界面RR’T’T。在RR’T’T面的右侧有光,在RR’T’T面的左侧无光,这分界面与棱镜顶面的法线成角,当转动棱镜角后,使明暗分界面通过望远镜中十字线的交点,这时从望远镜中可看到半明半暗的视场,如图11-5c所示。因在阿贝折射仪中直接刻出了与角所对应的折射率,所以使用时可从仪器上直接读数而无需计算,。
【实验仪器】
阿贝折射仪、待测酒精、蒸馏水、滴管(若干)。
【实验步骤】
一、校准仪器
(一)用蒸馏水校准
,将棱镜擦干净(注意:用无水酒精或其他易挥发溶剂,用镜头纸擦干)。
~3滴蒸馏水滴入两棱镜中间,合上