高雄应用科技大学-国立高雄应用科技大学化学工程与材料工程系.doc

高雄應用科技大學 化學工程與材料工程系 物理化學實驗 單元：折射率的測定 組別：第八組 組員：04 黃宇晴 13 蔡明特 30 李上一 36 董家瑋 老師：吳瑞泰 實驗日期:102/10/16 目錄 一、實驗目的 p.1 二、實驗原理 p.1 三、藥品及儀器 p.7 四、實驗步驟 p.8 五、注意事項 p.9 六、參考資料 p.10 一、實驗目的 1.學習阿貝折射計的調整和使用方法 2.藉由最小偏向角的方法求取稜鏡對各種不同波長色光之折射率。 3.通過對溫度的不同，測定各個純液體化合物的折射率 4.通過各種純液體化合物，測定其折射率 5.通過對蔗糖溶液濃度的不同，測定其折射率 二、實驗原理 一般而言，我們知道光在不同的介質中有不同的速度，在兩個介質中，當光從第一個介質射入第二個介質時，有一部分的光會反射去第一介質而另一部分的光會穿透到第二介質中 反射的光遵守反射定律 入射角等於反射角（圖１）而且入射線、反射線、法線都在同一平面穿透的光會折射，並遵守 Snell 折射定律 而折射角和兩介質的折射率有關─ 相對折射率的定義：光在任何兩種介質中速度的比值，當光在介質１中的速度是V1 ，在介質２中的速度是V2 ，則相對折射率是V1/V2 ， 這個值是第二種介質相對於第一種介質的折射率→n21= V1/V2 。 p.1 圖１ 絕對折射率（常簡稱折射率）是介質相對於真空的折射率。 因光在空氣中的速度相近於光在真空中的速度，所以由上面折射率的定義我們知道絕對折射率可以改為介質相對於空氣的折射率─ 其定義為n=C/Vm C是光在空氣中的速率，Vm是光在介質中的速率 根據 Snell 定律，n1×sini = n2×sinr 其中n1為空氣的折射率，則n1，所以 sini/sinr =n2/n1 =n2 = n=C/Vm p.2 阿貝折射計是測量透明、半透明液體和固體折射率的儀器，測量範圍 1.3～1.7（誤差± 0.0003），由於操作方便，準確度比較高 阿貝折射計根據全反射原理設計，區分兩種工作方式，即透射式和反射式，本實驗只要求採用透射式方法測量液體的折射率。 當光線從光密介質進入光疏介質，入射角小於折射角，改變入 射角可以使折射角達到90°，此時的入射角稱為臨界角。 如圖20－1 所示 p.3 ABCD 為一個折射棱镜，其折射率為n2，AB 面以上是被測物體（透明固體或是液體），其折射率為n1─ 藉由折射定律得到 n1sin90° = n2sinα （20－1） n2sinβ = sini (20－2) 因為：?=α+β 所以：α=?–β 將它代入（20－1）中，獲得 n1=n2sin(? ?β )=n2 (sin?cosβ?cos?sinβ ) （20－3） 由（20－1）可以得到 n22sin2β=sin2i n22(1-cos2β)=sin2i 即 n22-n22cos2β= sin2i 得到 cosβ=(n22- sin2i/ n22)^0.5 代入（20－2）式得 n1= sin?(n22- sin2i?cos? sini)^0.5 棱镜折射角φ與折射率n2 均已知，當測得臨界角i時即可以換算得到被測物體的折射率n1 p.4 [儀器介绍] 阿貝折射計是使用望遠鏡觀察和進行角度測量的一種直讀式光學儀器，儀器中直接刻有與i 角度對應的折射率值 （一）光學部分 阿貝折射計的光學系统經由兩個部分组成：望遠系统與讀數系統，如 圖20-2所示. 1.棱镜2.折射棱镜3.擺動反光镜4.消色散棱镜组 5.望遠镜组6.平行棱镜7.分劃板8.目镜9.讀數物镜 10.反光镜11.刻度板12.聚光镜 p.5 進光棱镜與折射棱镜之間有一些微小均匀的間隙，被測液體就放在此空隙裡面，當光線（自然光或