液體折射率的測量結果

圖 4-2-1 液體測量裝置

圖 4-2-2 入射角的測量 圖 4-2-3 折射角的測量

一、液體折射角與入射角的測量方式

相較於玻璃是固體需以不同方式測量入射角與折射角，液體入射角與 折射角的測量只需利用一種方式即可進行。首先拿一透明圓形容器，裝入 一半的液體後固定於牆上，接著利用綠光雷射筆照射，使光線通過一半是

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空氣一半是液體的容器，再將相機的鏡頭平行於此容器拍攝成照片，如圖 4-2-1。在此研究者選取了過濾水、95％酒精以及甘油三種液體作為折射 率的測量。

將照片分別匯入 Tracker 軟體，利用內建量角器分別測量容器內空氣 部分與液體部分的光線角度，即為入射角與折射角，如圖 4-2-2 與圖 4-2-3。

二、液體折射率的測量

(一) 測量方式與數據呈現

因為隨著量角器線的長短所測量出的角度會有不同，為了減少誤差產 生，因此同一角度的照片取二十次不同的角度顯示結果，再從中選取變異 係數最小的十次測量結果計算其平均值，再以入射角的平均值與折射角的 平均值計算出折射率與誤差值，所測量出的數據將分別呈現在表 4-2-1、

表 4-2-2 以及表 4-2-3。所有數據皆採四捨五入法取到小數點下第一位。

變異係數，即標準差除以平均值，變異係數愈大則表示統計量之變異 愈大，因此在本研究中選取變異係數最小的十次測量結果，表示選用的數 據是可被接受的，這樣就能排除差異較大的數據。

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甘油的折射率平均值為 1.5±0.07；酒精的折射率計算出來介於 1.2～1.4 之間，酒精的折射率平均值為 1.35±0.05。

而造成這些液體折射率不一致的原因：第一是因為入射角與折射角使 用的數據是多次量測的平均值；第二是照片在拍攝過程中雖已經使用角架 固定位置，但鏡頭是否完全與透明容器呈現同一水平面在技術上仍有些許 誤差存在；第三雷射光線路徑是否準確的由此容器的圓心位置經過法線也 會因為視差而影響精準度；第四因為 Tracker 軟體內建的量角器最小刻度 為 0.1，而且雷射筆的光束是有寬度的，所以不容易精確的讀取角度；第 五折射率的計算是非線性函數，入射角與折射角略有差異則會造成折射率 顯著的差異，假設入射角皆為 50 ﾟ，折射角分別為 45 ﾟ與 46 ﾟ，計算出來 的折射率分別為 1.08 和 1.06。綜合上述原因在測量的數據上會產生實驗 誤差，但是本研究中所有折射率皆為獨立測量，顯示測量的結果不一定要 一致。

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第三節 不同液體的可視角範圍測量結果