测液体折射率实验报告
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实验题目:表面等离激元共振法测液体折射率实验
预习报告与原始数据见纸质报告。
实验步骤:
1.调整分光计,实验部件安装和线路连接已经完成;
2.传感器中心调整
粗调:将微调座放到载物台上,固定好调节架后,在调节架中心放上准星,调节载物台锁紧螺钉使激光光斑至粗调对准处,不断调节平行光管光轴水平调节螺钉与微调座的两颗微调螺钉,使当游标盘转动一圈时,激光光斑一直照在该处;
细调:调节平行光管光轴高低调节螺钉,使激光光斑射在细调对准处,不断调节平行光管与微调座使当转动游标盘一圈时,激光光斑一直射在该处;
中心调节:继续调节平行光管光轴高低调节螺钉,使激光光斑射在准星顶尖处,再次调节使转动游标盘一圈时,激光光斑一直射在顶尖处。
3.测量前准备调节
中心调节完毕后,移去准星,放入敏感元件,将游标盘和刻度盘调节到合适位置;调整敏感元件使光垂直入射至半圆柱棱镜中的镀金属膜上,拧紧游标盘止动螺钉;转动刻度盘使刻度盘0o对准游标盘0o;拧紧转座与刻度盘止动螺钉,松开游标盘止动螺钉,从此刻开始刻度盘始终保持不动,将游标盘转回至刻度盘所示65o位置处锁定,测量前准备调节完毕。
4.测量读数
保持刻度盘和游标盘不动,转动望远镜支臂,观察功率计读数,记录其中的最大读数;保持刻度盘不动,移动游标盘从66o到88o,入射角没增加1o,记录功率计最大读数。
5.数据表格与数据处理
(1)数据表格自拟;
(2)画出相对光强与入射角的关系曲线图;
(3)比较不同溶液的共振角有何差异。
实验样本:
本实验采用样本为:纯净水;无水乙醇;水:乙醇=1:1的乙醇溶液。
实验数据:
1.纯净水
角度(°)666768697071
角度(°)72737475767778相对光强243273376480554581641653角度(°)7980818283848586相对光强700705713733741741758765角度(°)8788
2.无水乙醇
角度(°)66676869707172
角度(°)73747576相对光强580516464394341293275262角度(°)777879808182相对光强287342373434502581615667角度(°)838485868788
3.水:乙醇=1:1
角度(°)66676869707172
角度(°)73747576
相对光强501454361315281260276316角度(°)7778798081828384相对光强362462523609629673701702角度(°)85868788
数据处理:
1.纯净水的入射角-光强关系曲线:
由图像可知,纯净水的θsp为°;
2.无水乙醇的入射角-光强关系曲线:
由图像可知,无水乙醇的θsp为76°;
3. 水:乙醇=1:1的乙醇溶液的入射角-光强关系曲线:
由图像可知,1:1乙醇溶液的θsp为°;
由公式:
2
2
Re() sin
Re()
m s p sp
m s
n n
n
ε
θ
ε
=
+
根据纯净水n s=, θsp=°,且n p=
可解得:Re(εm)=
将θsp=76°代入即可得无水乙醇的折射率为n s=
将θsp=°代入即可得1:1的乙醇溶液的折射率为n s=
共振角的特点:水的共振角比乙醇小,随着乙醇溶液的浓度增大,乙醇溶液的的共振角也随之增大,折射率也随之增大。
误差分析:
1.在调节传感器光路的步骤中会有误差,因为游标座并不完全固定,
而且在调节过程中是依靠肉眼来鉴别是否对准,都会产生误差;
2.敏感元件并不是完全干净的,上面的污渍也会对实验产生很小的
误差;
3.在固定刻度盘转动游标盘并且转动望远镜支臂读数的时候,由于
刻度盘并没有完全锁死,所以会随着游标盘和望远镜支臂转动,虽然角度很小,但在游标盘从66°转动到88°的过程中,也会积累起来产生较大的误差;
4.每次转动游标盘1°然后读数,由于人眼的误差很难精确地对准在
整位数上,这些都会造成偶然误差;
实验心得:
这次试验是独立完成的,在实验刚开始的时候,因为对实验步骤不熟悉,造成不知道该从哪里下手的情况,因此以后要做好预习工作,做到心里有数;在校准光路时因为没有掌握好几千,导致调了好长时间才调好,这样就缩短了测量时间,导致没有时间做罗丹明溶液的折射率,以后要做到更加高效;
这个实验原理并不困难,我们理解起来也很容易,但简单的实验并不是我们的目的,我们要在实验中有自己的想法,引起自己的思考,这样才算是真正的达到了实验的目的。