CN103400527A

CN103400527A - 直读式液体折射率测量仪以及用其测量液体折射率的方法

Info

Publication number: CN103400527A
Application number: CN201310359959XA
Authority: CN
Inventors: 孙立萍
Original assignee: Tangshan Normal University
Current assignee: Tangshan Normal University
Priority date: 2013-08-19
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2013-11-20

Abstract

一种物理教学和实验中操作使用的直读式液体折射率测量仪以及用其测量液体折射率的方法。包括测量仪本体、底座、滑轨、重锤和指针，所述的测量仪本体由半圆形水槽、后壁组成，半圆形水槽与后壁为一体，半圆形水槽置于底座上，半圆形水槽轴线上安装有转轴，转轴位于后壁圆心处，两条指针的中部分别与转轴铰接，后壁的上端外侧设有滑轨，滑轨上设有刻度尺，重锤线一端可在滑轨上滑动，另一端系有重锤。本仪器用入射光指针和折射光指针及半圆形水槽来呈现入射光线和折射光线，教学中便于学生读取入射角和折射角。利用折射定律、公式计算及直读等多种方法，测量液体折射率，操作方便，结构简单，直观性强，便于应用于实验及教学中。

Description

直读式液体折射率测量仪以及用其测量液体折射率的方法

技术领域

本发明涉及一种教学实验仪器，具体地说是一种物理教学和实验中操作使用的直读式液体折射率测量仪以及用其测量液体折射率的方法。

背景技术

物理教学中使用的测量液体折射率的实验仪器很少，且结构复杂，直观性差，不能用多种方法测量液体折射率，使的物理教学实验死板、不灵活。目前，物理教学中还没有能用多种方法测量液体折射率的实验仪器，只能靠教师用语言表达，由于学生不能直观实验，给教学带来麻烦。

发明内容

本发明的发明目的在于针对现有技术结构复杂，不能用多种方法测量液体折射率，直观性差等不足，一是提供一种结构简单，操作方便，效果明显的直读式液体折射率测量仪，二是提供一种用直读式液体折射率测量仪既能用折射定律及公式法测量液体折射率，还能直接读取液体折射率数据的多中测量方法。

实现上述目的采用以下技术方案：一种直读式液体折射率测量仪，包括测量仪本体、底座、滑轨、重锤和指针，所述的测量仪本体由半圆形水槽、后壁组成，半圆形水槽与后壁为一体，半圆形水槽置于底座上，半圆形水槽的轴线上安装有转轴，转轴位于后壁上，两条指针的中部分别与转轴铰接，后壁的上端外侧设有滑轨，后壁的上端内侧设有刻度尺，重锤线一端与滑轨滑动连接，另一端系有重锤。

进一步，所述的指针按其功能分为入射光指针和折射光指针入射光指针与激光器连接。

进一步，所述的入射光指针和折射光指针的上部分别带有刻度，下部与转轴等长的部位有标记。

进一步，所述的入射光指针、折射光指针分别以转轴为中心绕半圆形水槽后壁圆心转动。

进一步，所述的半圆形水槽为斗式结构，由侧壁和槽体组成，侧壁上标有刻度。

进一步，所述的后壁的下部为半圆形结构，上部为矩形板结构。

一种用直读式液体折射率测量仪测量液体折射率的方法，包括下述步骤：

调节装置：将重锤线的上端沿滑轨滑动，使重垂线过圆心纵向垂线，打开激光器，调节激光器位置，使照在侧壁上的光点与入射光指针的下端指在侧壁的同一刻度处；

测量折射率准备工作：向半圆形水槽内注水，注水水面与半圆形水槽横向圆心线重合；打开激光器，转动入射光指针在某一位置，用多种方法测量折射率。

进一步，测量折射率的方法：打开激光器，转动入射光指针在某一位置，入射光指针下端所指刻度为入射角，激光器光点照在侧壁上，读取光点在侧壁上的度数即为折射角，带入公式

Figure 201310359959X100002DEST_PATH_IMAGE001

，其中i为入射角，r为折射角，计算折射率n；

进一步，测量折射率的方法：打开激光器，转动入射光指针在某一位置，激光器光点照在侧壁上，转动折射光指针，使折射光指针的指针与侧壁上的光点在同一刻度处，滑动重垂线过入射光指针下端标记处，读出重锤线上端在刻度尺上的度数L₁，再滑动重垂线，使重锤线过折射光指下端标记处，读出重锤线上端在刻度尺上的度数L₂，带入公式，计算折射率n；

进一步，直接读取折射率的方法：打开激光器，转动入射光指针在某一位置，激光器光点照在侧壁上，转动折射光指针，使折射光指针7的指针与侧壁上的光点在同一刻度处，滑动重垂线，使重锤线经过入射、折射两指针上端刻度，读取折射光指针及入射光指针与重锤线重合的刻度，两刻度做比值即为液体折射率。若入射光指针与重锤线重合的刻度为标准长度1，则折射光指针与重锤线重合的刻度即为液体折射率。

进一步，改变入射光指针的位置，在侧壁上得到多组入射角及折射角度数，可多次测量求平均值减小误差。

采用上述技术方案，本发明用入射光指针和折射光指针及半圆形水槽来呈现入射光线和折射光线，教学中便于学生读取入射角和折射角。利用折射定律、公式计算及直读等多种方法，测量液体折射率，操作方便，结构简单，直观性强，便于应用于实验及教学中。弥补了现有教学测量液体折射率仪器的不足。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是图1的侧视图。

图3是本发明的使用参考图。

图中，滑轨1，刻度尺2，激光器3，入射光指针4，折射光指针5，半圆形水槽6，底座 7，重锤8，后壁9，转轴10，重锤线11,侧壁12，标记13。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1：

本实施例是一种直读式液体折射率测量仪，该测量仪的本体由半圆形水槽6和后壁9组成，结构见图1、图2，半圆形水槽6由侧壁12和槽体组成为斗式结构，半圆形水槽6的直径为20㎝，高 25㎝，置于底座2上，它的侧壁12上标有刻度,侧壁上的刻度底端为0o，两侧均匀增大至90o。

半圆形水槽6与后壁9固结为一体。后壁9的下部为圆形结构，上部为矩形板结构。在后壁9上面安装有转轴10，转轴10位于半圆形水槽6的轴线上。两条指针的中部分别与转轴10铰接，两条指针按其功能分为入射光指针4和折射光指针5，入射光指针4与激光器3连接。入射光指针4和折射光指针5的上部分别带有刻度，下部与转轴10等长的部位有标记13。入射光指针4、折射光指针5分别以转轴10为中心转动。半圆形水槽后壁9的外侧安装滑轨1，重锤线11一端与滑轨1滑动连接，另一端系有重锤8，带有刻度的刻度尺2横向设置在半圆形水槽后壁9的内侧，刻度尺2上标有中央为0，两端向外增加的刻度数字。

本发明的整体结构见图3，半圆形水槽6分为前壁、后壁和侧壁12，前壁以O₁为圆心、EF为直径，后壁9以O₂为圆心、PQ为直径，，O₁O₁′与EF垂直，O₂O₂′与PQ垂直。侧壁12上标有以O₁′O₂′为0o，到EP和FQ处均为90o的均匀刻度。后壁9上端外侧有滑轨1，重锤8可以在滑轨上滑动。后壁9上端内侧有以中央为0，两侧向外刻度增大的刻度尺2。O点与O₂O₂′在同一竖直线上。入射光指针4和折射光指针5均能以后壁圆心O₂为轴转动，入射光指针4和折射光指针5两指针上半部标有以转轴O₂为0的刻度，下半部与侧壁12接触，取距转轴等长做标记13。整个装置放在底座7上，结合重垂线11可调节半圆形水槽水平。

实施例2：用直读式液体折射率测量仪测量折射率的方法见图3。

1.装置调节：将重锤线11上端沿滑轨1滑动到O端，调节半圆形水槽6及底座7，使重垂线11过 OO₂O₂′。打开入射光指针4上端的激光器3，调节激光器3位置，使照在侧壁12上的光点与入射光指针4的下端指在侧壁12的同一刻度处。

2.测量透明液体折射率：将半圆形水槽6内注水，注水水面与EF、PQ重合。

2.1利用折射定律测量折射率：打开激光器3，转动入射光指针4在某一位置，入射光指针4下端所指刻度为入射角设为i，激光器光点会照在侧壁12上，读取光点在侧壁12上的度数即为折射角设为r，带入公式

，可计算折射率n。改变入射光指针4，可以多次测量求平均值。

2.2利用公式法测量折射率：打开激光器3，转动入射光指针4在某一位置，激光器光点会照在侧壁12上，转动折射光指针5，使折射光指针5的指针与侧壁12上的光点在同一刻度处。滑动重垂线11，使重锤线11过入射光指针5下端标记13处，读出重锤线11上端在刻度尺2上的度数设为L₁，再滑动重垂线11，使重锤线11过折射光指针5下端标记13处，读出重锤线上端在刻度尺1上的度数设为L₂，带入公式

，计算折射率n。

2.3直接读取折射率：打开激光器3，转动入射光指针4在某一位置，激光器光点照在侧壁12上，转动折射光指针5，使折射光指针5的指针与侧壁12上的光点在同一刻度处。滑动重垂线11，使重锤线11经过两指针上端刻度，读取折射光指针5及入射光指针4与重锤线11重合的刻度并做比值，此比值即为液体折射率。若入射光指针4与重锤线11重合的刻度作为标准长度1，则折射光指针5上的刻度即为液体折射率。

上述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种直读式液体折射率测量仪，包括测量仪本体、底座、滑轨、重锤和指针，其特征在于，所述的测量仪本体由半圆形水槽、后壁组成，半圆形水槽与后壁为一体，半圆形水槽置于底座上，半圆形水槽的轴线上安装有转轴，转轴位于后壁上，两条指针的中部分别与转轴铰接，后壁的上端外侧设有滑轨，后壁的上端内侧设有刻度尺，重锤线一端与滑轨滑动连接，另一端系有重锤。

2.根据权利要求1所述的直读式液体折射率测量仪，其特征在于，所述的指针按其功能分为入射光指针和折射光指针，入射光指针与激光器连接，所述的入射光指针和折射光指针的上部分别带有刻度，下部与转轴等长的部位有标记。

3.根据权利要求1或2所述的直读式液体折射率测量仪，其特征在于，其特征在于，所述的入射光指针、折射光指针分别以转轴为中心绕半圆形水槽后壁圆心转动。

4.根据权利要求1所述的透明液体折射率测量仪，其特征在于，所述的半圆形水槽为斗式结构，由侧壁和槽体组成，侧壁上标有刻度。

5.根据权利要求1所述的直读式液体折射率测量仪，其特征在于，所述的后壁的下部为半圆形结构，上部为矩形板结构。

6.一种用权利要求1所述直读式液体折射率测量仪测量液体折射率的方法，其特征在于，包括下述步骤：

a.调节装置：将重锤线的上端沿滑轨滑动，使重垂线过圆心纵向垂线，打开激光器，调节激光器位置，使照在侧壁上的光点与入射光指针的下端指在侧壁的同一刻度处；

b.测量透明液体折射率准备工作：向半圆形水槽内注水，注水水面与半圆形水槽横向圆心线重合；

c. 打开激光器，转动入射光指针在某一位置，用多种方法测量折射率。

7.根据权利要求6所述的用直读式液体折射率测量仪测量液体折射率的方法，其特征在于，所述测量折射率的方法是：打开激光器，转动入射光指针在某一位置，入射光指针下端所指刻度为入射角，激光器光点照在侧壁上，读取光点在侧壁上的度数即为折射角，带入公式，其中i为入射角，r为折射角，计算折射率n。

8.根据权利要求6所述的用直读式液体折射率测量仪测量液体折射率的方法，其特征在于，所述测量折射率方法是：打开激光器，转动入射光指针在某一位置，激光器光点照在侧壁上，转动折射光指针，使折射光指针的指针与侧壁上的光点在同一刻度处，滑动重垂线过入射光指针下端标记处，读出重锤线上端在刻度尺上的度数L₁，再滑动重垂线，使重锤线过折射光指下端标记处，读出重锤线上端在刻度尺上的度数L₂，带入公式

Figure 201310359959X100001DEST_PATH_IMAGE004

，计算折射率n。

9.根据权利要求6所述的用直读式液体折射率测量仪测量液体折射率的方法，其特征在于，所述测量折射率方法是：直接读取折射率方法：打开激光器，转动入射光指针在某一位置，激光器光点照在侧壁上，转动折射光指针，使折射光指针的指针与侧壁上的光点在同一刻度处，滑动重垂线，使重锤线经过入射、折射两指针上端刻度，读取折射光指针及入射光指针分别与重锤线重合的刻度，两刻度做比值即为液体折射率，若入射光指针与重锤线重合的刻度为标准长度1，则折射光指针与重锤线重合的刻度即为液体折射率。

10.根据权利要求7或8或9所述的用直读式液体折射率测量仪测量液体折射率的方法，其特征在于，改变入射光指针的位置，在侧壁上得到多组入射角及折射角度数，可多次测量求平均值减小误差。