创新实验

典型多媒体课件（1） 创新实验云南大学物理教学实验中心主讲教师：普小云教授

创新实验之一 ---用玻璃毛细管测量液体的折射率（产生方法）（替代原因） 5 2 1 3 （使用原因） 4 6

（1）圆盘法； （2）阿贝法；（3）液滴焦点测量法。（1）实验原理；（2）公式推导；（3）装置框图；（4）技术特点。（2）技术特点; （1）装置框图；用玻璃毛细管测量液体的折射率 1，实验目的和要求掌握实验原理，自组装一台“玻璃毛细管液体折射计”，用自组装的折射计测量几种标准样品的的折射率，应用设计。 2，几种测量液体折射率的方法 3，玻璃毛细管测量方法（1）－读数显微镜测量方法 4，玻璃毛细管测量方法（2）－CCD摄像头测量方法（3）应用设计。

2 R 1 n =？ h 灯泡 2－（1）：圆盘法方法：调整液面高度 h, 当：2=/2(全反射）时看不见灯泡。此时，由折射定律， n =1/sin 1 =1/sin c =（R2+h2)1/2 / R 缺点：用量大，精度低，开放式测量。用于全反射现象的演示。

掠入射光源 毛玻璃光阑第一个界面：  i 待测液体（nx=？nx< n ) nxsin(i)=nsin(t1) t1 t2 棱镜（n 已知) n0= 1 第二个界面： sin(t2)=nsin(/2- t1) = ncos(t1) sin2(t2)min=[n2- n2x] ,i = /2 2－（2）：阿贝法（市售阿贝折射仪测量原理） sin2(t2)=[n2- n2xsin2 (i)]

sin2(t2)min=[n2- n2x] 当：i = /2 暗区 t2 = （ t2）min i2 = （i2）min 亮区暗区和亮区的交界线位置唯一地确定 n x值

O A B F 2－（3）：液滴焦点测量法 L＝ OF D＝AB （1）作业1：推导（1）式

2，待测量多达4个，折射率的测量偏差满足： 实施液滴测量法存在什么问题？ 1，液滴开放式地悬挂在空气中，尺寸的变化不利于折射率测量；不利于毒性、刺激性液体的测量。待测位置产生的测量偏差累积成较大的折射率测量偏差。

解决方案1： 利用液滴气化和凝聚的动态平衡特性来稳定液滴的形状和尺寸。解决了第一个问题！但是，待测量仍是4个。

不锈钢针管 玻璃毛细管 3：玻璃毛细管焦点测量法－（1）解决方案2：测量吸入待测液体后毛细管的焦点位置，计算出待测液体的折射率。同时解决了两个问题！

（1）测量原理 A d = OF F O O2 O3 O4 O1 n0 n r R －－－－（2） B 公式推导依据：单一球面的成像公式： ------ （3） - 像距； - 物距； - 像方折射率； - 物方折射率； - 球面半径。作业2：推导（2）式

(2) 公式推导 ；第一球面：（R） O1 （-） O （1）（n0） n0 n r 解出： --（3-1） R ；（r）第二球面： O2 O （n）（n0） n0 n r R --（3-2）

第三球面： ； O3 O n0 n r R --（3-3）第四球面： d O4 O n0 n r R -- 3-4） --（3-5）（2）；

D2 D1 d A 2  B F 毛细管准直光源狭缝读数显微镜（3）装置框图 1：玻璃毛细管；2：待测液体；3：显微镜镜筒；4：遮光狭缝； 5：平行光源；6：一维位移平台。

（4）技术特点 （1）待测液体封闭于玻璃毛细管内，解决了开放式测量带来的诸多问题；（2）待测量由“液滴焦点测量方法”的四个减少到一个（毛细管参数 r, R, n0和轴线位置都可以可提前测定）,显著地减小了折射率的测量误差；（3）待测液体的需要量少（一次测量约需0.004ml，仅是“阿贝折射仪”需要量的1/50），解决了微量液体折射率的测量问题。

4-(1): 装置框图 狭缝 CCD摄像头准直透镜 D1 D2 2 A d B F 毛细管计算机成像透镜 LED （同学自己分析总结） 4-(2): 技术特点（水溶液中的糖度或盐度测量） 4-(3): 应用设计 4：玻璃毛细管焦点测量法－（2）

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