设计一组测透明液体折射率的实验
1.在扁平玻璃瓶的一面贴一张带一条直缝的纸(缝宽3-4毫米),而它的对面贴一张描图纸(半透明纸)。在玻璃瓶中装2/3的待测液体,将瓶塞盖好,如图(二)4.14-1放置,用手电筒从有缝的一面垂直入射,记下亮纹在描图纸上的位置,然后让光线斜向入射,在描图纸屏上可以看到两条不在一直线上的亮纹,这是由于下边的亮纹通过液体折射照在屏上而产生了错位。其光路如图(二)4.14-2所示。测出x、y和d,由折射率n=sini/sinr得:
2.如图(二)4.14-3所示,在铝盒中倒满待测液体,从其斜上方观察,调整支架上十字夹B的高度,直到观察BAC在一条直线上。然后把盒中的液体倒掉,仍通过BA方向观察,此时已看不到C点,只看到D点。记下D点的高度x,并测出a、b值,则
3.在纸上画一条直线,把玻璃杯压在直线上,使直线处于玻璃杯底面的直径上,再往玻璃杯里注入待测液体,至波面接近杯口,从玻璃杯上方向下观察,可以见到直线的折射像上升了一段。将铅笔顺着直线方向沿着杯壁向上移动,直到指向杯底直线的像的位置。测出像离波面的深度h和杯底到液面的深度H,见图(二)4.14-4,
由于从正立方对B点观察,角度很小,可以认为OC≈h,OB≈H,所以n=H/h。改变液面深度重复测定n次,求n的平均值。
这种方法称为测视深法。
4.在容器中装待测液体,把“空气盒”竖直地插入液体中,再用手电筒作光源从盛液容器的一边向里照射,把立杆放在容器前方。如图(二)4.14-5所示。当空气盒的平面与容器前后面接近平行时,空盒呈现一亮斑,然后向一个方向逐渐旋转空盒平面。当转至一定角度时,圆形的空气盒呈现一半亮而一半暗。为什么会出现这种现象? 看图(二)4.14-6,以小电珠发出的三条光线OA,OB,OC进行讨论。当空气盒偏离MN线旋转一锐角后再继续旋转时,OA,OB,OC光线的入射角是越来越大的。随着旋转角的加大,OC光线首先达到全反射,当∠OBP达到临界角时,OB-OC间的光线都达到全反射,因此在容器前方观察BC间为暗区,而AB间为亮区。记下此时PQ的位置。继续旋转空气盒,暗区逐渐扩大,直至全暗,而后从A点开始出现亮区,逐步向B间扩大。当AB这一半为亮区时,记下P′Q′所在位置,如图(二)4.14-7所示。图(二)4.14-6中的∠OBP和图(二)4.14-7中的∠OBQ′都等于临界角。把图(二)4.14-6和图(二)4.14-7中的两种情况结合起来,画成图(二)4.14-8,可以看出∠PBQ′等于2倍的临界角。测出此角也就知道了临界角,折射率也就不难得出:
n=1/sini0。
选自:《高中物理课外实验》
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