液体折射率的测定
液体折射率测定的设计与实现报告
液体折射率测定旳设计与实现汇报班级: 学号: 姓名: 试验时间:一、摘要：掠入射法只需常用仪器分光计及附件三棱镜,可用来在线检测,仪器一般、测量简捷、精确度高, 在工业生产中有实用意义。
本试验用掠入射法测液体旳折射率, 先测出三棱镜旳顶角和i'测出三棱镜旳折射率, 深入求出液体旳折射率。
关键词: 三棱镜、明暗分界线、顶角二、引言在分光计上已经测定了三棱镜旳折射率, 测量液体折射率旳措施有诸多种, 例如牛顿环法, 等倾干涉条纹法, 分光计掠入射法, 分光计全反射法, 阿贝折射仪测量法等。
本次旳试验用旳措施是分光计掠入射法。
本试验旳重要仪器是分光计, 使用分光计也是本试验中旳重点, 本试验旳最终目旳是让我们通过已经有旳基础, 自行设计方案测出任意液体旳折射率.三、试验任务: 1.调整分光计；2.用掠入射法测出透明固液体旳折射率。
四、试验仪器:JJY型分光计、三棱镜、待测液体（水）、毛玻璃、钠光灯。
五、试验原理: 掠入射法测量液体折射率原理如图1,三棱镜ABC为等边棱镜,BC为磨砂面,虚线为被测液体,当光线BO以90°入射时,棱镜内旳折射光线为OO′,在AC面再折射,出射线为O′P,其折射角为 ,其他入射角不不小于90°旳光线旳折射角都不小于 ,因此在O ′P 光线旳右边为暗区,被测液体旳折射率n ’。
有如下关系: 22'sin sin cos sin n A n A φφ=-- （1）式中n 、A 分别为三棱镜折射率和棱镜角,其值用试验措施事先测定, 由于三棱镜折射率n 随入射光波长不一样而变化,事先可用相似光源采用掠入射法进行测定,如图2所示,根据几何关系有:12,3,23sin sin sin 'sin ,i n i i n i i i A ==+=联立消去2i 和3i ,1i =90°时,得2sin 'cos 1()sin i A n A+=+ （2）如图2, 用分光计测出三棱镜顶角和 角, 代入式(2)即可求得n 值。
《液体折射率测定》
实验题目：液体折射率测定《液体折射率测定的设计与实现》实验任务1．调节分光计满足测量条件2．用掠入射法或最小偏向角法测量出透明液体的折射率实验要求⑴通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。
⑵选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。
⑶测量5组数据，。
⑷应该用什么方法处理数据，说明原因。
⑸实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。
实验仪器分光计哦（不提供平面镜）、钠光灯、三棱镜、黑玻璃、水槽、水实验提示掠入射法测介质折射率的原理如图示3-1所示。
将待测介质加工成三棱镜，用扩展光源（用钠光灯照光的大毛玻璃）照明该棱镜的折射面AB，用望远镜对棱镜的另一个折射面AC进行观测。
在AB界面上图中光线a、b、c的入射角依次增大，而c光线为掠入线（入射角为︒90），对应的折射角为临界角c i 。
在棱镜中再也不可能有折射角大于c i 的光线。
在AC 界面上，出射光a 、b 、c 的出射角依次减小，以c 光线的出射角'i 为最小。
因此，用望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线。
证明：棱镜的折射率1n 与棱镜顶角A 、最小出射角'i 有如下关系：21sin cos 'sin 1⎪⎭⎫⎝⎛++=A A i n若在AB 面加折射率为n 的待测液体，上述关系又如何。
评分参考(10分)⑴ 正确写出实验原理和计算公式，2分。
⑵ 正确的写出测量方法，1分。
⑶ 写出实验内容及步骤，1分。
⑷ 正确的联接仪器、正确操作仪器，2分。
⑸ 正确的测量数据，1.5分。
⑹ 写出完整的实验报告，2.5分。
(其中实验数据处理，1分；实验结果，0.5分；整体结构，1分)学时分配实验验收，4学时，在实验室内完成；教师指导(开放实验室)和开题报告1学时。
液体折射率的测量
液体折射率的测量液体折射率的测量是物理学和化学学科中重要的实验内容之一。
折射率是衡量光线在穿过透明媒介的时候偏转程度的物理量。
液体折射率的测量可以应用于纯度检测、浓度测量、材料鉴定、光学仪器的制造等方面。
下面将对液体折射率的测量方法、实验步骤和误差分析进行介绍。
液体折射率的测量方法主要包括折射法、反射法、干涉法等。
其中，折射法是最常用的液体折射率测量方法之一。
1.折射法折射法是将光线从空气穿入液体中，通过测量光线在空气和液体之间的偏转程度来计算液体折射率的方法。
具体步骤如下：1）调整环境：将两个平行的透明玻璃(或石英)板架起，两板间距离相等并不小于液体的深度，使板的表面洁净、平整、不弯曲，且平板正对平板。
调节射线平行光源的位置，使其光线垂直于透明玻璃板。
在某一个特定的角度Θ下发射一束光线，使它从玻璃中穿过到达液体表面上方形成一个照射角Θi (即入射角);从液体表面向玻璃中发过一束光线，使它在玻璃中形成一个折射角Θr(即折射角)。
此时，只有当Θi和Θr之间满足Snell定律时，光线才不会偏折，即：n1SinΘ1=n2SinΘ2其中，n1是空气的折射率，n2是液体的折射率。
2）测量灵敏度：根据施密特—哈特公式。
令： n= sin （（Θ+ΔΘ）/2）/sin（ΔΘ/2）式中n为折射率，ΔΘ为实验中的调节角度，这种方法可以提高测量精度。
3）求解折射率：通过测量光线入射角和折射角，利用Snell定律计算液体折射率。
2.反射法反射法是利用液体和其表面的反射面之间的光线反射和退射特性计算液体折射率的方法。
具体步骤如下：1）根据费马原理计算入射角：根据液体和表面反射的角度，根据费马原理计算出光线的入射角度。
2）测量反射角：反射角等于入射角，可以通过测量反射角来得到折射角。
3.干涉法1）制备等厚样品：将液体倒入两块平行的透明玻璃(或石英)板之间，调节两块板的间距和液体表面的平齐度，制备出一块等厚样品。
2）测量光程差：在液体上方通过一束P波的单色平行光，利用干涉现象测量出光线在从液体中穿过时的光程差。
液体折射率和平均色散的测定(实验报告)
液体折射率和平均色散的测定(实验报告)实验目的：1.熟悉使用菲涅尔角法测定不同液体的折射率。
2.通过实验，了解折射率与波长的关系，进而得出液体的平均色散。
实验原理：折射率是物质对光传播速度的影响程度，根据过去研究发现，当入射角为接近零度时，折射率与菲涅尔反射角度之间的关系为（n1-1）×cotθi=(n2-1/n2)×cotθt其中，n1和n2是入射介质和出射介质的折射率，θi和θt分别是入射角和透射角。
在本实验中，将入射介质定为空气，视为折射率为1的介质，因此上式可以改写成n2=sin (θi+θr) / sin θi即n2=tan[(θi+θr)/2]/tan(θi/2)具体地，通过调节入射角，使反射光和透射光之间呈现出最小反射，最大透射的状态；此时，θi+θr=90°，可以得到n2=2/tan(θi/2)液体中的折射率可以通过测量不同液体中的入射角θi和出射角θt，可以利用上面的公式计算出来。
而平均色散指折射率随波长的变化率，它可以通过测量不同波长（通过滤色片实现）光的折射率而得到。
利用柯西(Cauchy)公式，将不同波长下的折射率进行拟合，就可以得到液体的平均色散。
实验设备：入射角仪（菲涅尔反射角法）,液体样品,光源,滤色片。
实验过程：1.首先，测量出空气的折射率。
将光源对准仪器，移动样品盘拨开液体，使仪器读数为角度0，这时的角度即为在空气中入射角θi，利用菲涅尔反射和折射的现象，可得出折射角θt，接着求取空气的平均折射率n1，该值为1.00000。
2.测量其他液体的折射率。
分别取不同的液体倒入样品盘中，测量它们的折射率。
每次测量前，确定样品盘的初始位置为θi=0。
将入射光源对准仪器上的刻度，调整样品盘，使液体表面与水平面成一个光滑的浅凹面，对准光源，通过滑动样品盘，调整出光和反光几乎无差别的状态，可得出此时的角度φ。
根据上述原理计算出折射率n。
3.测量液体的折射率随波长的变化。
液体折射率的测定
【实验步骤】
(3) 清洗与校正仪器 打开辅助棱镜，滴2～3滴丙酮，合 上棱镜，片刻后打开棱镜，用擦镜纸轻轻将丙酮吸干，再 改用蒸馏水重复上述操作2次。然后滴2～3滴蒸馏水于镜面 上，合上棱镜，转动左侧刻度盘，使读数镜内标尺读数置 于蒸馏水在此温度下的折射率（nD20＝1.3330）。调节反射 镜，使测量望远镜中的视场最亮，调节测量镜，使视场最 清晰。转动消色散手柄，消除色散。再调节校正螺丝，使 明暗交界线和视场中的×线中心对齐。
(5) 结束工作 测定结束后，用丙酮将镜面清洗干净，并用擦镜纸 吸干。拆下连接恒温槽的胶管和温度计，排尽金属套中的水， 将阿贝折射仪擦拭干净，装入盒中。
【数据记录】
(1) 数据记录 将实验中测得各项数据填入下表
(1) 将实验测定的折射率数据填入下表：
测定温度
℃
组成
未知样
0 20 % 40 % 60 % 80 % 100 %
丙酮（A.R.） 乙醇（A.R.） 蒸馏水 擦镜纸
【实验装置图】
(此处点击视频链接)
阿贝折射仪结构示意图
1－读数目镜；2－测量目镜；3,3'－循环恒温水龙头； 4－消色散旋柄；5－测量棱镜； 6－辅助棱镜；7－平面反射镜；8－温度计； 9－加液槽；10－校正螺丝；11－刻度盘罩
【实验步骤】
(1) 配制不同组成的溶液 配制乙醇含量(体积分数)分别 为0、20 %、40 %、60 %、80 %、100 %的乙醇-丙酮溶液 各20 mL ，混匀后分装在6只滴瓶中，贴上标签，按1～6 顺序编号。
【实验步骤】
(4) 测定溶液的折射率 打开棱镜，用1号溶液清洗镜面二次。干 燥后滴加2～3滴该溶液，闭合棱镜。转动刻度盘，直至在测量 望远镜中观测到的视场出现半明半暗视野。转动消色散手柄， 使视场内呈现一个清晰的明暗分线，消除色散。再次小心转动 刻度盘使明暗分界线正好处在×线交点上，从读数镜中读出折 射率值。重复测定2次，读数差值不能超过±0.0002。以同样 方法依次测定2～6号溶液和未知组成的混合液的折射率。
试验十-液体折射率的测定
3—8 液体折射率的测定折射率是物质的一种重要光学常数。
在生产和科学研究的许多部门中都会遇到折射率的测量问题。
物质的折射率和光的波长有关，平时所说的折射率是指对钠黄光（nm 3.589=λ）的折射率。
本实验要求掌握液体折射率的测量方法；了解用掠入法测定折射率的原理；了解阿贝折射计的工作原理，并掌握其使用方法。
一、[仪器及用具]阿贝折射计、蒸馏水、酒精、光源（钠光灯）二、[实验原理]当把折射率为n 的待测物质放在已知折射率为N 的直角棱镜的折射面AB 上，且N n <。
若以单色的扩展光源照射分界面AB 时，则从图3—8—1可以看出，入射角为2π的光线，将掠射到AB 界面而折射进入三棱镜内。
显然，其折射角i '应为临界角，因而满足下面的关系式：Nn i ='sin （3-8-1） 当光线1射到AC 面时，再经过折射而进入空气，设在AC 面上的入射角为ψ，折射角为ϕ，则有：ψϕsin sin N = （3-8-2）除光线1外，其他光线例如光线2在AB 面上的入射角均小于2π。
因此，经三棱镜折射最后进入空气时，都在光线1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1为分界线的半暗半明视场，如图3—8—1所示。
由图3—8—1可以看出三棱镜的棱镜角A （当i A '>时）与角i '及角ψ有如下关系：ψ+'=i A （3-8-3）应用上式，并从（3-8-1）和（3-8-2）两式中消去i '和ψ后可得：ϕϕsin cos sin sin 22A N A n --= （3-8-4）图3—8—12 ′如果棱镜角090=A ，则： ϕ22sin -=N n因此，当直角棱镜的折射率N 为已知时，测出ϕ角即可算出待测物质的折射率n 。
上述测定折射率的方法称为掠入法。
应用阿贝折射计测定透明液体或固体的折射率的方法，就是应用掠入法，它是基于全反射的原理。
用分光计测量液体折射率
用分光计测量液体折射率引言分光计是一种常用的实验仪器，用于测量物质的折射率。
测量液体的折射率是分光计的常见应用之一。
本文将介绍如何使用分光计来测量液体的折射率，并提供详细的步骤和操作注意事项。
材料清单在进行液体折射率测量实验之前，需要准备以下材料：•分光计（包括光源、样品池、检测器等）•液体样品•温度计•数据记录工具（如笔记本或电脑）实验步骤1.准备工作–将分光计放置在平稳的台面上，并确保其处于水平状态。
–打开分光计电源，并等待其启动。
–在样品池中加入适量的液体样品，注意不要超过样品池的容量。
–将温度计浸入液体样品中，并记录当前的温度值。
2.设置分光计参数–使用分光计的控制面板或软件，设置合适的波长范围。
一般来说，可在可见光波段选取一个合适的波长。
–设置分光计的入射光强度和检测器的增益，确保光线适中，不过量也不太弱。
3.检测样品光线传播–将样品池放入分光计中，并确保光线能够顺利通过样品池中的液体。
–启动分光计测量功能，并记录测量结果。
分光计将会输出样品的透射光强度信息。
4.温度校正–根据实验所用液体的特性，获取其温度-折射率曲线。
这通常可以在相关文献中找到，或通过实验数据拟合获得。
–使用温度计测量的温度值，根据温度-折射率曲线确定液体的折射率，并进行校正。
5.数据处理–将记录的透射光强度数据转换为液体的折射率数据，根据经过的样品长度等参数进行换算。
–使用数据记录工具整理和分析测量结果，并进行必要的图表绘制。
实验注意事项•在操作分光计之前，确保对其进行了正确的校准和调试。
•尽量避免使用具有强吸附性或反射性的样品容器，以减小测量误差。
•注意保持样品池和液体样品的清洁，避免灰尘或杂质的干扰。
•实验过程中要保持稳定的温度条件，避免温度变化对测量结果的影响。
•可以进行多次测量，计算平均值以减小实验误差。
结论使用分光计测量液体折射率是一种常见的实验方法。
通过准备好实验材料，设置合适的分光计参数，进行样品光线传播和温度校正，最后对测量结果进行处理和分析，可以得到准确的液体折射率数据。
测量液体折射率实验报告
测量液体折射率实验报告测量液体折射率实验报告引言：折射率是光线在不同介质中传播时的性质之一，它是描述光线在介质中传播速度变化的指标。
测量液体折射率是物理实验中常见的实验之一，通过实验可以了解不同液体的折射率特性，并且掌握测量方法和技巧。
本实验旨在通过测量液体的折射率，探究光在液体中传播的规律。
实验步骤：1. 实验器材准备：实验所需的器材包括：光源、凸透镜、直尺、液体样品、白纸等。
2. 准备液体样品：选择不同的液体样品，如水、酒精、油等，并准备好相应的容器。
3. 设置实验装置：将光源置于一侧，通过凸透镜将光线聚焦，使其通过液体样品后射到白纸上。
4. 测量光线的折射角：在白纸上标出入射光线和折射光线的位置，并测量它们与法线的夹角。
5. 计算折射率：根据测得的入射角和折射角，利用折射定律计算出液体的折射率。
实验结果：通过实验测得不同液体的折射率如下：1. 水：折射率为1.332. 酒精：折射率为1.363. 油：折射率为1.47讨论与分析：从实验结果可以看出，不同液体的折射率是不同的。
这是因为不同液体的分子结构和密度不同，导致光在其中传播的速度也不同，从而产生了不同的折射率。
在本实验中，我们使用了凸透镜将光线聚焦，这是因为凸透镜能够将光线折射并使其聚焦到一个点上。
通过测量入射光线和折射光线与法线的夹角，我们可以根据折射定律计算出液体的折射率。
折射定律表明，入射光线、折射光线和法线三者在同一平面上，且满足折射率的关系式：n1*sinθ1 = n2*sinθ2，其中n1和n2分别为两个介质的折射率，θ1和θ2为入射角和折射角。
通过本实验，我们不仅了解了液体的折射率特性，还掌握了测量液体折射率的方法和技巧。
在实际应用中，测量液体折射率常用于确定液体的成分和浓度，以及研究光在液体中的传播规律。
例如，在药学领域中，测量药物溶液的折射率可以帮助确定药物的浓度，从而对药物进行质量控制和分析。
结论：通过测量不同液体的折射率，我们可以得出结论：不同液体的折射率是不同的，这是由于液体的分子结构和密度不同导致的。
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液体折射率的测定
班级 学号 姓名 实验
时间
摘要：根据光的折射定律，提出了用掠入射法简捷，精确
地测量液体折射率的方法.利用分光计和简单的器件,通
过一次测量精确地求得液体折射率.该方法简捷，准确度
高，可用于生产在线检测，在实际生产中有应用价值.
关键字：掠入射法；液体折射率
引言：
在食品、化工，医药等生产等生产部门，生产过程中经常要检测液体的浓度，大多数液
体的折射率和浓度有一定的关系.液体折射率常用阿贝折射计、读数显微镜等仪器进行测量.
虽然阿贝折射计精度高，但要接触式测量，是非在线检测，给生产检控带来不便.读数显微
镜虽可用在非接触式测量，但其精度不是很好，有一定的局限性，特别在医药行业浓度的精
确度要求较高时往往达不到较理想的要求.改用掠入法只需常用仪器分光计及附件三棱镜，
可用来在线检测，仪器普通、测量简捷、精确度高，在工业生产中有实用意义.
原理简述:
1.用掠入射法测三棱镜的折射率
掠入射法测三棱镜折射率
的原理如图①所示.
按照图①摆好实验仪器，
用扩展光钠光灯源（用钠光灯
照亮的毛玻璃）照明该棱镜的
折射面AB ，用望远镜对棱镜 图① 掠入射法测三棱镜折射率的原理
的另一个折射面AC 进行观测.
在AB 界面上图中光线a 、b 、c 的入射角依次增大,而c 光线为掠入线（入射角为︒90），
对应的折射角为临界角，用望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线整体
移动分光计或刻度盘使钠光灯大体位于AB 光学面的延长线上，用眼睛在出射光的方向找到
一个明暗相间的分界线，再将望远镜转至该方位—望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有
明显的明暗分界线，使竖直“+”字叉丝对准明暗相间的分界线，将刻度盘固定记下左右游
标读数1i 和2i .记下转动望远镜AC 面的法线位置，记下两游标读数3i 和4i ，从而可求光线经
过三棱镜的最小出射角i 。
在棱镜中再也不可能有折射角大于c i 的光线.在AC 界面上，出射
光a 、b 、c 的出射角依次减小，以c 光的入射角为︒90,出射角'i 为最小，称为极限角。
因
此，用用望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线.
证明如下：其中棱镜的折射率n 与棱镜顶角A 、最小出射角i .
当一束光以入射角i 射入三棱镜一光面上，由光折射定律可得：
三棱镜的折射率
n =1/sin A 222sin sin (sin cos sin )i A i A ϕ++由图②可得到几何关系
,r r A +=
当入射光平行界面入射时，入射角i =90，代入化简可得 图②
2.液体折射率的测量原理
将一、二滴被测液体均匀地滴在毛玻璃的表面，然后贴在三棱镜的AB 面上(此动作要
轻，不要使三棱镜位置发生移动)，使液体形成一均匀的薄膜(液体不用过多，过多就用吸脂
棉吸收).整体移动分光计或刻度盘使钠光灯大体位于AB 光学面的延长线上，用眼睛在出射
光的方向找到一个明暗相间的分界线，再将望远镜转至该方位—望远镜看到的视场是半明半
暗的，中间有明显的明暗分界线，使竖直“+”字叉丝对准明暗相间的分界线，将刻度盘固
定，记下左右游标读数1ϕ和2ϕ.记下转动望远镜AC 面的法
线位置，记下两游标读数3ϕ和4ϕ，从而可求光线经过待测
液体的出射极限角ϕ.当钠光灯扩展光的光线以90°掠入射
时，证明如下：由图③可以看出,入射角为π/2的光线1,将
射到AB 界面而折射进入三棱镜内.显然,其折射角α应为临
界角.因而满足关系式 图③ 液体折射率的测量原理
sin α = x n / n （1）
当光线1射到AC 面,再经折射而进入空气时,设在AC 面上的入射角为ϕ,折射角为β,
有
sin ϕ=n sin β （2）
除光线1外,其他光线如光线2，光线3在AB 面上的入射角均小于π/2,因此经三棱镜折射最
后进入空气时,都在光线1左侧.当用望远镜对准出射光线方向观察时,视场中将看到以光线1
为分界线的明暗相间半明半暗的视场,如图②所示.
由图②可以看出,三棱镜的棱镜角A 与α及角β有几何关系可得： α+β = A
利用上式,并从（1）和（2）两式中消去α和β,得
ϕϕsin cos sin sin 22A n A n x --=
上式中，n 为棱镜的折射率，ϕ为极限角.
2
sin cos 'sin 1⎪⎭
⎫ ⎝⎛++=A A i n
3.实验内容及步骤：
(1)按照分光计调节要求和方法,调节分光计.
(2)用掠入射法测量出1i ，2i ，3i ，4i ，利用公式求出极限角i ，重复测量5次，求极限角平均值和不确定度并由此计算所给三棱镜的折射率n 、不确定度U(n).
(3)如图③所示摆好实验仪器,将待测液体滴在三棱镜的AB 面上,并用另一毛玻璃A 'B '的一个表面A 'B '与AB 面相结合,使液体在两棱镜接触面间形成一均匀液膜,然后置于分光计载物平台上.
(4)点亮钠光灯,旋转载物平台或望远镜,在出射光方向AC 面找到半荫视场分界线，利用自准直的调节方法, 使“+”字像与上叉丝中心重合，将刻度盘固定，记下左右游标读数1ϕ和2ϕ，测出AC 面的法线方向(即使望远镜的光轴垂直于AC 面)，使望远镜叉丝对准分界线,记下两窗口（即两游标）的读数3ϕ和4ϕ.
(5)由公式计算出ϕ，重复测量5次,求ϕ平均值与不确定度.
(6)利用（3）式子求出液体折射率x n 、不确定度U(x n )、相对不确定度Ur(x n ). 原始数据
数据记录及处理
4.误差分析。