亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        用中空三棱鏡測(cè)量食鹽水的折射率及色散

        2020-10-19 04:42:26李瀚奕熊安國吳曉立
        物理實(shí)驗(yàn) 2020年9期
        關(guān)鍵詞:測(cè)量實(shí)驗(yàn)

        李瀚奕,熊安國,王 崢,吳曉立

        (1.成都外國語學(xué)校,四川 成都 611731;2.西南交通大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,四川 成都 610031)

        折射率測(cè)量在各個(gè)領(lǐng)域中都有重要意義,一般采用干涉法[1]測(cè)量氣體的折射率,可以采用布儒斯特角[2]、阿貝折射儀[3]等方式測(cè)量[4-7]固體和液體的折射率. 在利用以上方法測(cè)量物質(zhì)折射率及色散的過程中,常需要對(duì)儀器反復(fù)調(diào)節(jié),測(cè)量過程繁瑣,且依靠人的主觀判斷相對(duì)較多,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差較大,不能很好地確定物質(zhì)的色散關(guān)系. 在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中,常常利用最小偏向角法、掠入射法、垂直底邊入射法等方法測(cè)量三棱鏡的折射率[8]. 本實(shí)驗(yàn)通過中空三棱鏡結(jié)合垂直底邊入射法測(cè)量液體的折射率,這種測(cè)量方式操作簡(jiǎn)便,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)量小,且利用光學(xué)方法代替了人的主觀調(diào)節(jié),可以較為準(zhǔn)確地測(cè)量液體的折射率及色散. 此外,與大多數(shù)測(cè)量液體折射率隨濃度變化關(guān)系的文獻(xiàn)[6-7]不同,本實(shí)驗(yàn)選擇測(cè)量溶液物質(zhì)量濃度而非質(zhì)量分?jǐn)?shù)與折射率的關(guān)系,原因是根據(jù)理論推導(dǎo),溶液折射率與溶液中的分子數(shù)密度有更直接的關(guān)系.

        1 實(shí)驗(yàn)原理

        中空三棱鏡(圖1)是將普通三棱鏡鏤空所制成的實(shí)驗(yàn)儀器,可通過3塊平板介質(zhì)切割粘合而成. 中空三棱鏡內(nèi)外表面相互平行,實(shí)驗(yàn)者在中空三棱鏡鏤空部分注入不同液體樣品便可以測(cè)量其折射率.

        如圖2(a)所示,調(diào)節(jié)分光計(jì)到工作狀態(tài)后,可以利用自準(zhǔn)直法使得準(zhǔn)直光管的出射光垂直于AB邊入射. 設(shè)三棱鏡頂角為α,中空三棱鏡內(nèi)部待測(cè)液體的折射率為n(w).

        中空三棱鏡的邊框內(nèi)外平行,故不會(huì)影響光線的傳播方向. 通過幾何光學(xué)理論可以導(dǎo)出:

        (1)

        利用分光計(jì)測(cè)定α和φ,可計(jì)算待測(cè)液體折射率n(w).

        (a)實(shí)物圖 (b)俯視圖圖1 中空三棱鏡實(shí)物圖及俯視圖

        (a)垂直底邊法 (b)分光束法圖2 垂直底邊法和分光束法

        2 實(shí)驗(yàn)測(cè)量

        2.1 中空三棱鏡頂角的測(cè)量

        利用分光束法測(cè)量中空三棱鏡的頂角,測(cè)量光路如圖2(b)所示.

        (2)

        測(cè)得中空三棱鏡頂角α=59°55′.

        2.2 食鹽水的配置

        本實(shí)驗(yàn)選用食鹽(純NaCl,相對(duì)分子量58.5,碘添加量小于5 mg/kg). 利用精確度為0.01 g的電子秤稱量相應(yīng)質(zhì)量的食用鹽(表1),在室溫下(22 ℃)配置相應(yīng)物質(zhì)量濃度食鹽水溶液各100 mL,配置溶液濃度的誤差小于2 mmol/L. 再取過量食鹽配置飽和食鹽水溶液.

        表1 食鹽水的配置參量

        2.3 不同物質(zhì)量濃度食鹽水折射角的測(cè)量

        1)將分光計(jì)調(diào)節(jié)至工作狀態(tài)后,轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡使其與準(zhǔn)直管在同一直線上,然后將中空三棱鏡放置于載物平臺(tái)上,轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)使得中空三棱鏡外表面反射的綠色十字叉像位于望遠(yuǎn)鏡準(zhǔn)線位置,此時(shí)準(zhǔn)直管的出射光垂直于中空三棱鏡底邊入射,記錄此時(shí)望遠(yuǎn)鏡的位置,亦即入射光線的角位置.

        2)用滴管將已配置好的食鹽水滴入中空三棱鏡中,注意滴管不要觸碰到中空三棱鏡,導(dǎo)致其位置移動(dòng).

        3)測(cè)量不同物質(zhì)量濃度食鹽溶液對(duì)不同波長(zhǎng)汞燈光譜的折射角位置,得出φ.

        注意:在測(cè)量完每一濃度的食鹽溶液的數(shù)據(jù)后,都必須清洗中空三棱鏡,并且要用蒸餾水潤(rùn)洗,待中空三棱鏡內(nèi)部充分干燥后方可進(jìn)行下一濃度的實(shí)驗(yàn).

        3 數(shù)據(jù)處理及分析

        3.1 計(jì)算不同物質(zhì)量濃度食鹽水溶液對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射率

        實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示. 利用式(1)計(jì)算相應(yīng)的折射率,計(jì)算結(jié)果”如表2所示.

        由表2可以得到食鹽水對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射率與濃度的關(guān)系,如圖3所示. 從圖3可以看出,食鹽溶液物質(zhì)量濃度越高,其折射率越大,且折射率隨食鹽濃度的變化基本上是線性的. 另外,本實(shí)驗(yàn)測(cè)得的蒸餾水折射率與其它文獻(xiàn)給出的值相近[9],誤差不超過0.1%,在一定程度下說明了利用中空三棱鏡測(cè)量液體折射率的可行性.

        表2 不同濃度食鹽溶液對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射角和折射率

        圖3 不同濃度食鹽水對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射率

        3.2 計(jì)算不同物質(zhì)量濃度食鹽水溶液對(duì)不同波長(zhǎng)光的色散

        一般地,介質(zhì)的色散關(guān)系可以表述為柯西經(jīng)驗(yàn)公式[10]

        (3)

        在本實(shí)驗(yàn)的精度范圍內(nèi),只需取前2項(xiàng),即

        (4)

        擬合得到食鹽溶液各種濃度下的系數(shù)A,B,如表3所示.

        表3 不同物質(zhì)量濃度食鹽溶液的色散關(guān)系

        從圖4~5可以看出,食鹽水的柯西系數(shù)A,B均隨食鹽水濃度增大而增大,且A基本是線性的,B可以近似認(rèn)為是線性的,這與理論推導(dǎo)相吻合[10-11].

        圖4 食鹽水的柯西系數(shù)A與濃度c的關(guān)系

        圖5 食鹽水的柯西系數(shù)B與濃度c的關(guān)系

        3.3 可見光范圍內(nèi)食鹽水折射率與食鹽水物質(zhì)量濃度、光波長(zhǎng)的二元函數(shù)關(guān)系

        對(duì)圖4和圖5線性擬合給出A和B與濃度c的關(guān)系為

        A=0.009 4c+1.324,

        (5)

        B=(178.2c+3 072) nm2.

        (6)

        對(duì)于鹽溶液的色散系數(shù)B,從圖5中可以看到,其線性關(guān)系并不是非常理想,這是由于B與不同波長(zhǎng)光對(duì)應(yīng)折射率之差相關(guān),該差距較小,容易受到儀器等誤差的影響;而系數(shù)A則更多依賴折射率的平均值,受誤差影響較小.

        利用(3)式的柯西關(guān)系,得到:

        n(c,λ)=0.009 4c+1.324+(178.2c+3 072)/λ2,

        (7)

        對(duì)于(7)式,利用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,其誤差不超過0.1%.

        由(5)式外推可得飽和食鹽溶液的濃度為c0=4.60 mol/L.

        3.4 實(shí)驗(yàn)誤差來源

        實(shí)驗(yàn)的誤差來源有以下幾方面:a.中空三棱鏡工藝引入的誤差,如內(nèi)外表面不平行,存在曲率,反射面不垂直于底面等;b.光譜線404.7/491.6相對(duì)強(qiáng)度較弱導(dǎo)致的偏差;c.儀器誤差;d.配制溶液時(shí)引入的誤差.

        4 結(jié)束語

        利用中空三棱鏡,結(jié)合垂直底邊入射法測(cè)量了液體折射率及色散系數(shù). 利用此種方法測(cè)量同一濃度下不同光譜線的折射率時(shí),數(shù)據(jù)點(diǎn)相比其他文獻(xiàn)中[5-7]使用的實(shí)驗(yàn)方式減少了接近一半,可以更為便捷地測(cè)量液體的色散率. 得出了食鹽水折射率與食鹽水物質(zhì)量濃度,光波長(zhǎng)的二元函數(shù)關(guān)系,在可見光范圍內(nèi)誤差不超過0.1%,可以作為經(jīng)驗(yàn)公式使用.

        致謝:感謝成都外國語學(xué)校賀秀蘭老師、代佳樂同學(xué),河南實(shí)驗(yàn)中學(xué)朱岳宸同學(xué)等提供的幫助.

        猜你喜歡
        測(cè)量實(shí)驗(yàn)
        記一次有趣的實(shí)驗(yàn)
        微型實(shí)驗(yàn)里看“燃燒”
        把握四個(gè)“三” 測(cè)量變簡(jiǎn)單
        做個(gè)怪怪長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)
        滑動(dòng)摩擦力的測(cè)量和計(jì)算
        滑動(dòng)摩擦力的測(cè)量與計(jì)算
        測(cè)量的樂趣
        NO與NO2相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)
        實(shí)踐十號(hào)上的19項(xiàng)實(shí)驗(yàn)
        太空探索(2016年5期)2016-07-12 15:17:55
        測(cè)量
        热综合一本伊人久久精品| 国产精品久久久久久妇女6080| 乱伦一区二| 亚洲中文有码一区二区| 亚洲写真成人午夜亚洲美女| 国产精品三级av及在线观看| 丰满人妻熟妇乱又伦精品视| 91精品综合久久久久m3u8| 一本大道东京热无码中字| 亚洲乱码少妇中文字幕| av网站韩日在线观看免费 | 强开小婷嫩苞又嫩又紧视频| 香港日本三级亚洲三级| 欧美精品AⅤ在线视频| 亚洲精品国产av成人网| 亚洲中字幕日产av片在线| 国产欧美日韩久久久久| AV无码免费不卡在线观看| 日本不卡不二三区在线看| 丁香婷婷在线成人播放视频| 国产成人a人亚洲精品无码| 国产a v无码专区亚洲av | 亚洲AV成人综合五月天在线观看| 青青草手机视频免费在线播放| 亚洲av色香蕉一区二区三区老师| 亚洲首页一区任你躁xxxxx| 亚洲人妻中文字幕在线视频| 中文字幕一区二区三区6| 国产成人无码av一区二区在线观看| 亚洲精品无码乱码成人| 天天综合久久| 熟妇人妻丰满少妇一区| 国产精品亚洲精品一区二区| 国产福利视频一区二区| 在线播放无码高潮的视频| 国产成人亚洲精品2020| 亚洲乱妇熟女爽到高潮视频高清| 奇米影视第四色首页| 久久精品国产丝袜| 国产精品二区三区在线观看| 成年免费a级毛片免费看无码|