实验十二 液态有机化合物折光率的测定

一、实验目的

学习有机化合物折光率的测定；

学习Abbe折光仪的使用方法。

二、实验原理

sin?

根据折射定律：n=sin?

化合物折射率随入射光线波长不同而变，也随温度不同而变，温度每上升10，折光率下降（3.5-5.5）×10-4，常用nDt来表示。液体物质具有特定的

折光率。

三、实验仪器与药品

Abbe折光仪、超级恒温水浴锅、丙酮、乙醇、擦镜纸

四、实验步骤

1、1、介绍Abbe折光仪的构造（1.3000-1.7000）

2、2、介绍超级恒温水浴锅的构造

3、3、Abbe折光仪的使用与维护

A、校正: Abbe折光仪校正后才能用来测定

校正的方法：将Abbe折光仪置于清洁干净的台面上，在棱镜外套上装好温度计，连接好超级恒温水浴锅，通入恒温水，一般为200C或250C，当恒温后，松开锁钮，开启下面棱镜，使其镜面处于水平位置，滴入1-2滴丙酮于镜面上，合上棱镜，促使难挥发的污物溢走，再打开棱镜，用丝巾或擦镜纸轻轻拭擦镜面，但不能用滤纸，特别是严禁油手或汗手触及光学零件。

用标准折光玻璃块校正:

打开棱镜，用少许1-溴代萘（n=1.66）置光滑棱镜上，玻璃块就粘附于镜面上，使+玻璃块直接对准反射镜，转动左面刻度盘，使读数镜内标尺读数为标准玻璃块读数，调节反射镜，使入射光进入棱镜组，从测量望远镜中观察，使视场最清晰，转动消色散镜调节器，消除色散。再用一特制小螺丝刀旋转右面镜筒下方的方型螺旋，使明暗界线和“十”字交叉重合，校正工作结束。

B、测定

准备工作做好后，打开棱镜，用滴管把待测液体2-3滴均匀滴在磨砂棱镜上，要求液体充满整个视场。关紧棱镜，转动反射镜，使视场最亮。轻轻转动左面刻度盘，并在右镜筒内找到明暗分界或彩色光带，再转动消色调节器，至看到一个明晰分界线，转动左面刻度盘，是分界线对准“十”字交叉点上，并读折光率。重复2-3次。

…… …… 余下全文

                   西安理工大学实验报告

实验目的：

1．了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法；

2．掌握测定棱镜角的方法；

3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。

实验仪器：

分光计（JJY型1’），双面镜，钠灯，三棱镜。

实验原理：

  三棱镜如图1 所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。

 

图1三棱镜示意图

  1．反射法测三棱镜顶角

    如图2 所示，一束平行光入射于三棱镜，经过AB面和AC面反射的光线分别沿和方位射出，和方向的夹角记为，由几何学关系可知：

     ………(1)

图2反射法测顶角

2．最小偏向角法测三棱镜玻璃的折射率

假设有一束单色平行光LD入射到棱镜上，经过两次折射后沿ER方向射出，则入射光线LD与出射光线ER间的夹角称为偏向角，如图3所示。

        图3最小偏向角的测定

转动三棱镜，改变入射光对光学面AC的入射角，出射光线的方向ER也随之改变，即偏向角发生变化。沿偏向角减小的方向继续缓慢转动三棱镜，使偏向角逐渐减小；当转到某个位置时，若再继续沿此方向转动，偏向角又将逐渐增大，此位置时偏向角达到最小值，测出最小偏向角。可以证明棱镜材料的折射率与顶角及最小偏向角的关系式为

…………(2)

实验中，利用分光镜测出三棱镜的顶角及最小偏向角，即可由上式算出棱镜材料的折射率。

…… …… 余下全文

物理实验报告测定三棱镜折射率

【实验目的】 

利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率； 

【实验仪器】 

分光计，玻璃三棱镜，钠光灯。 

【实验原理】 

最小偏向角法是测定三棱镜折射率的基本方法之一，如图10所示，三角形?ABC?表示玻璃三棱镜的横截面，AB和 AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角a称为三棱镜的顶角；BC?为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。假设某一波长的光线?LD?入射到棱镜的?AB?面上，经过两次折射后沿?ER?方向射出，则入射线?LD?与出射线?ER?的夹角? ?称为偏向角。 


图10 三棱镜的折射 

由图10中的几何关系，可得偏向角 

(3) 

因为顶角a满足 ，则 

(4) 

对于给定的三棱镜来说，角a是固定的， 随 和 而变化。其中 与 、 、 依次相关，因此 实际上是 的函数，偏向角 也就仅随 而变化。在实验中可观察到，当 变化时，偏向角 有一极小值，称为最小偏向角。理论上可以证明，当 时， 具有最小值。显然这时入射光和出射光的方向相对于三棱镜是对称的，如图11所示。 



图11 最小偏向角 

若用 表示最小偏向角，将 代入(4)式 得 

（5） 

或 

（6） 

因为? ，所以? ，又因为? ，则 

（7） 

根据折射定律 得， 

（8） 

将式（6）、（7）代入式（8）得： 

（9） 

由式（9）可知，只要测出入射光线的最小偏向角 及三棱镜的顶角 ，即可求出该三棱镜对该波长入射光的折射率n . 

【实验内容与步骤】 

1．调节分光计 

按实验24一1中的要求与步骤调整好分光计。 

2．调整平行光管 

(1)去掉双面反射镜，打开钠光灯光源。 

(2)打开狭缝，松开狭缝锁紧螺丝3。从望远镜中观察，同时前后移动狭缝装置2，直至狭缝成像清晰为止。然后调整狭缝宽度为1毫米左右（用狭缝宽度调节手轮?1?调节）。 

(3)调节平行光管的倾斜度。将狭缝转至水平，调节平行光管光轴仰角调节螺丝29，使狭缝像与望远镜分划板的中心横线重合。然后将狭缝转至竖直方向，使之与分划板十字刻度线的竖线重合，并无视差。最后锁紧狭缝装置锁紧螺丝3。此时平行光管出射平行光，并且平行光管光轴与望远镜光轴重合。至此分光计调整完毕。 

3．测三棱镜的折射率 

(1)将三棱镜置于载物台上，并使玻璃三棱镜折射面的法线与平行光管轴线夹角约为?60度。

(2)观察偏向角的变化。用光源照亮狭缝，根据折射定律判断折射光的出射方向。先用眼睛（不在望远镜内）在此方向观察，可看到几条平行的彩色谱线，然后慢慢转动载物台，同时注意谱线的移动情况，观察偏向角的变化。顺着偏向角减小的方向，缓慢转动载物台，使偏向角继续减小，直至看到谱线移至某一位置后将反向移动。这说明偏向角存在一个最小值（逆转点）。谱线移动方向发生逆转时的偏向角就是最小偏向角。 

1 用望远镜观察谱线。在细心转动载物台时，使望远镜一直跟踪谱线，并注意观察某一波长谱线的移动情况（各波长谱线的逆转点不同）。在该谱线逆转移动时，拧紧游标盘制动螺丝?27，调节游标盘微调螺丝?26，准确找到最小偏向角的位置。 

2 测量最小偏向角位置。转动望远镜支架?15?，使谱线位于分划板的中央，旋紧望远镜支架制动螺丝?21，调节望远镜微调螺丝?18，使望远镜内的分划板十字刻度线的中央竖线对准该谱线中央，从游标?1?和游标?2?读出该谱线折射光线的角度? ?和? 。 

3 测定入射光方向。移去三棱镜，松开望远镜制动螺丝?21?，移动望远镜支架?15?，将望远镜对准平行光管，微调望远镜，将狭缝像准确地位于分划板的中央竖直刻度线上，从两游标分别读出入射光线的角度 ??和 ?。 

4 按 计算最小偏向角 （取绝对值）。 

5 重复步骤?1~6，可分别测出汞灯光谱中各谱线的最小偏向角 。 

6 按式（9）计算出三棱镜对各波长谱线的折射率。计算折射率?n?的数据表格3。 

【数据记录及处理】 

表3 测量最小偏向角 ? 

钠光波长（Å） 
次数 游标1 游标2 

…… …… 余下全文

实验八 摩尔折射度的测定

一、实验目的

1.   测定氯仿在环己烷中的介电常数和偶极矩,了解偶极矩与分子电性质的关系。

2.   测定某些化合物的折光率和密度,求算化合物,基团和原子的摩尔折射度,判断化合物的分子结构。

3.   了解克劳修斯-德拜方程的意义及公式的适用范围。

二、实验原理

   摩尔折射度是由于在光的照射下分子中电子云(主演是价电子云)相对于分子骨架的相对于分子骨架的相对移动结果,可作为分子中电子极化率的量度.R有体积的因次.若以钠光D线为光源,所得的折射率以m表示,相应的摩尔折射度以实验结果表明R有加和性,即R等于分子中的各原子折射度及形成化学键时折射度的增量之和.利用R的加和性可根据物质的化学式算出其各种同分异构体的折射度与实验结果相比较,从而探讨原子间的键型与分子结构.

    对于共价化合物,偶尔折射度的加和性还可表现为:分子的摩尔折射度等于分子中各个化学键摩尔折射度之和.例如乙酸甲酯和乙酸乙酯的摩尔折射度之差为CH2基团的折射度即为两个Cl原子的折射度.分子中若有共轭键存在,电子活动性提高,会产生超加折射度.若某化合物的摩尔折射度的实验值远超过于原子加和所得的理论值.则可以判断分子中有共轭体系,复健或成环的可能性.

三、主要试剂和仪器

1.   阿贝折光仪,密度管

2.  氯仿,乙酸乙酯,二氯,丙酮,苯,乙醇,乙酸丁酯,乙酸异戊酯

四、实验步骤

1. 折光率的测定

使用阿贝折光仪测定上述物质的折光率.

2.  密度的测定

用密度管测定上述物质的密度.

用循环水溶液控制折光仪和密度管在相同温度条件下进行试验测定.控温精度要求:±0.1k。

五、实验数据及其处理

…… …… 余下全文

【实验名称】         空气折射率的测定                              

【实验目的】

1、了解空气折射率与压强的关系；

2、进一步熟悉迈克尔逊干涉仪的使用规范；

【实验仪器】  

迈克尔逊干涉仪（动镜：100mm；定镜：加长）；压力测定仪；空气室（L=95mm）；气囊（1个）；橡胶管（导气管2根）

【实验原理】

1、等倾（薄膜）干涉

根据实验7“迈克尔逊干涉仪调节和使用”可知，(如图1所示)两束光到达O点形成的光程差δ为：

δ=2L₂-2L₁=2（L₂-L₁）

若在L2臂上加一个为L的气室，如图2所示，则光程差为：

δ=2（L₂-L）+2nL-2L₁

δ=2（L₂-L₁）+2(n-1)L           （2）

保持空间距离L₂、L₁、L不变，折射率n变化时，则δ 随之变化，即条纹级别也随之变化。（根据光的干涉明暗条纹形成条件，当光程差δ=kλ时为明纹。）以明纹为例有

δ₁=2（L₂-L₁）+2(n₁-1)L=k₁λ

δ₂=2（L₂-L₁）+2(n₂-1)L=k₂λ

令：Δn=n₂-n₁，m=（k₂-k₁），将上两式相减得折射率变化与条纹数目变化关系式。

2ΔnL=mλ （3）

2、折射率与压强的关系

…… …… 余下全文

一、实验名称:掠入射法测量棱镜的折射率

二、实验目的：

掠入射法测定棱镜的折射率。

三、实验器材：

分关计、钠光灯（波长）、棱镜、毛玻璃。

四、实验原理：

如图所示为掠入射法。用单色扩展光源照射到棱镜AB面上，使扩展光源以约角掠入射到棱镜上。当扩展光源从各个方向射向AB面时，以入射的光线的内折射角最大，为，其余入射角小于的，折射角必小于，出射角必大于，而大于的入射光不能进入棱镜。这样，在AC侧面观察时，将出现半明半暗的视场。明暗视场的交线就是入射角的光线的出射方向。可以证明：                                                                                   

掠入射法

五、实验步骤：

1、由于扩展光源辐射进棱镜的入射角度具有一定的范围，因此在AC出射面观察出射光时，可看到入射角满足的入射光线产生的各种方向的出射光形成一个亮区，存在两条明暗交界线。合理摆放钠光灯光源与棱镜入射面的位置，在望远镜中找出这个亮区。

…… …… 余下全文

 透明薄片折射率的测定

迈克尔逊干涉仪是用分振幅的方法实现干涉的光学仪器，设计十分巧妙。迈克尔逊发明它后，最初用于著名的以太漂移实验。后来，他又首次用之于系统研究光谱的精细结构以及将镉(Cd)的谱线的波长与国际米原器进行比较。迈克尔逊干涉仪在基本结构和设计思想上给科学工作以重要启迪，为后人研制各种干涉仪打下了基础。迈克尔逊干涉仪在物理学中有十分广泛的应用，如用于研究光源的时间相干性，测量气体、固体的折射率和进行微小长度测量等。

【实验目的】

1. 掌握迈克尔逊干涉仪的结构、原理和调节方法；

2. 熟悉白光的干涉现象

4. 学习一种测量透明薄片折射率的方法。

【实验仪器】

迈克尔逊干涉仪，He-Ne激光器，扩束镜，小孔光阑，透明薄片，白光光源

【实验原理】

一、透明薄片折射率的测量原理

干涉条纹的明暗决定于光程差与波长的关系，用白光光源只有在d=0的附近才能在M₁ 和 M₂′交线处看到干涉条纹，这时对各种光的波长来说，其光程差均为（反射时附加），故产生直线黑纹，即所谓中央黑纹，两旁有对称分布的彩色条纹。d稍大时，因对各种不同波长的光满足明暗条纹的条件不同，所产生的干涉条纹明暗互相重叠，结果就显不出条纹来。因而白光光源的彩色干涉条纹只发生在零光程差附近一个极小的范围内，利用这一点可以定出d=0的位置。利用白光的彩色干涉条纹可以测量透明薄片的折射率，实验装置如图1：

                                                  

…… …… 余下全文