CN206656958U - 一种测量液体折射率的简单装置 - Google Patents

Abstract

一种测量液体折射率的简单装置，包括分光仪，分光仪包括载物台，其特征在于：所述载物台上包括气泡水准仪，所述气泡水准仪与载物台三个水平调节螺钉中的一个呈对称分布且在另外两个调节螺钉连线的垂直平分线上，所述的载物台上还包括玻璃液体池，所述玻璃液体池在平行于载物台平面的截面内为三角形。

Description

一种测量液体折射率的简单装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量液体折射率的简单装置，属于物理计量领域。

背景技术

液体折射率的测定一般使用掠入射法，光从一种介质进入另一种介质时会发生折射现象，当入射角为某一极值（掠射）时，会产生一特殊的光学现象，能同时看到有折射光和无折射光的现象，用望远镜看到的视场是半明半暗，中间有明显的明暗分界线。利用这现象就可以实现固体和液体折射率的测量。一般都是使用分光仪。对于液体的折射率，将折射率为n的待测液体，放在已知折射率为n₁（n＜n₁）的直角棱镜的折射面AB上，若以单色的扩展光源照射分界面AB，则入射角为π/2的光线Ⅰ将掠射到AB界面而折射进入三棱镜内，其折射角i_c应为临界角。满足关系

当光线Ⅰ射到AC面，再经折射而进入空气时，设在AC面上的入射角为，折射角为，则有

除入射光线Ⅰ外，其他光线如光线Ⅱ在AB面上的入射角均小于π/2，因此，经三棱镜折射最后进入空气时，都在光线Ⅰ^＇的左侧。当用望远镜对准出射光方向观察时，在视场中将看到以光线Ⅰ^＇为分界线的明暗半视场，如图所示。

当三棱镜的棱镜角A大于角i_c时， A、i_c和角φ有如下关系

可得

从而可测量出液体的折射率，但是这种测量方法费时费力。

发明内容

根据本实用新型一实施例，提供了一种测量液体折射率的简单装置，包括分光仪，分光仪包括载物台，其特征在于：所述载物台上包括气泡水准仪，所述

气泡水准仪与载物台三个水平调节螺钉中的一个呈对称分布且在另外两个调节螺钉连线的垂直平分线上，所述的载物台上还包括玻璃液体池，所述玻璃液体池在平行于载物台平面的截面内为三角形。

根据本实用新型的一实施例，所述载物台不包括反射镜。

根据本实用新型的一实施例，所述玻璃液体池是可转动的。

根据本实用新型的一实施例，所述玻璃液体池的壁为薄透明平板玻璃。

根据本实用新型的一实施例，所述的玻璃液体池用于容置待测液体。

附图说明

附图1是本实用新型带有水准仪的载物台的示意图；

附图2a和图2b是本实用新型“十”字像在目镜分划板上的位置；

附图3是本实用新型三角形平面玻璃液体池设置在载物台上的示意图；

附图4a，4b，4c是本实用新型光线在平面玻璃及液体池中的传播图。

具体实施方式

上述附图中，1表示水准仪，2表示平面镜，3表示液体池，E1表示空气，E2表示玻璃，E3表示待测液体。分光计因为可以精确测定光线偏转的角度，经常用来测量材料的折射率、色散率、光波波长等物理量。由于分光计装置比较精密，控制部件较多而且操作复杂，所以使用时必须严格按照一定的规则和程序进行调整，方能获得较高精度的测量结果。本实用新型中水准仪式分光仪的应用降低了分光仪的望远镜光轴与仪器主轴垂直的调节过程的难度，并且在很大程度上节省了调节仪器所需工作时间。

水准仪式分光仪的载物台上安装有一个小型气泡水准仪，水准仪的位置如图1所示，图中的点a、b、c的位置分别为载物台水平调节螺钉，水准仪与图中的点b呈对称分布且在点a和c的垂直平分线上，这样放置的目的是方便调节载物台的三个水平调节螺钉等高，使载物台保持水平，从而使平面镜的两个面分别对着望远镜时从目镜都能看到“十”字像如图2a所示，这极大方便了进一步使平面镜前后两表面反射回来的“十”字像都能与分划板准线的上部十字线重合的精细调节（如图2b所示），从而快速达到望远镜光轴与仪器主轴垂直的调节要求。水准仪的装配可以让使用者从望远镜中快速找到经双面反射镜的每一面反射回的“十”字像，减小了载物台水平调节螺钉的调节范围，解决了以往使用者调节过程中需反复调节载物台的三个水平调节螺钉的难度，为精细调节分光仪的望远镜光轴与仪器主轴垂直节约了工作时间，使工作效率得到极大提高，同时水准仪式分光仪便于使用者掌握调节技巧，方便了分光仪的使用。

利用三角形玻璃液体池，采用最小偏向角法测量液体的折射率。三角形液体池设置在载物台上，如图3所示。

假设有一束单色平行光LD入射到三角形玻璃液体池的ac面上，经过两次折射后沿EF方向射入液体，再经两次折射后经GR方向射出，入射光线LD与出射光线GR间的夹角称为偏向角(图4a所示）。光线Y由空气进入平面玻璃再经玻璃进入待测液体的折射光路如图所示，i₁光线在空气中入射角，i₂为光线经空气到平面玻璃的折射角，i₃为光线经玻璃到液体的入射角，i₄为光线经平面玻璃到液体折射角。因为液体池的壁为薄透明平面玻璃，所以i₃=i₄(图4b）。根据光折射定律可以得出n_空气×sin(i₁)=n_液体×sin(i₄)，则光线EF可以看成是由平行于光线LD的光线沿L'E由空气入射到液体的折射光线，平面玻璃造成入射光线LD的位置平移(图4c）到L'E,所以入射光线LD与出射光线GR间的夹角可以定义成偏向角。

转动三角形玻璃液体池，改变入射光对入射面ac的入射角，出射光线的方向GR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液体池，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。可以证明待测液体的折射率n与液体池顶角及最小偏向角的关系式为：

可由上式算出待测液体的折射率n。

水准仪的装配可以简化实验中分光仪的调节难度以及节约实验者的工作时间；三角形平面玻璃液体池的应用很好的解决了大学物理实验中液体折射率不易测量的问题。利用本实验装置简单、易操作，操作者很容易掌握使用方法、可以方便、准确、快速的测量多种液体的折射率。

Claims (5)

1.一种测量液体折射率的简单装置，包括分光仪，分光仪包括载物台，其特征在于：所述载物台上包括气泡水准仪，所述气泡水准仪与载物台三个水平调节螺钉中的一个呈对称分布且在另外两个调节螺钉连线的垂直平分线上，所述的载物台上还包括玻璃液体池，所述玻璃液体池在平行于载物台平面的截面内为三角形。

2.根据权利要求1所述测量液体折射率的简单装置，其特征在于：所述载物台不包括反射镜。

3.根据权利要求1所述的测量液体折射率的简单装置，其特征在于：所述玻璃液体池是可转动的。

4.根据权利要求1所述的测量液体折射率的简单装置，其特征在于：所述玻璃液体池的壁为薄透明平板玻璃。

5.根据权利要求1所述的测量液体折射率的简单装置，其特征在于：所述的玻璃液体池用于容置待测液体。