实验五 用掠射法测定透明介质的折射率

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掠入射法测量棱镜的折射率实验报告

掠入射法测量棱镜的折射率实验报告

一、实验名称:掠入射法测量棱镜的折射率二、实验目的:掠入射法测定棱镜的折射率。

三、实验器材:分关计、钠光灯(波长0=589.3nm λ)、棱镜、毛玻璃。

四、实验原理:如图所示为掠入射法。

用单色扩展光源照射到棱镜AB 面上,使扩展光源以约90角掠入射到棱镜上。

当扩展光源从各个方向射向AB 面时,以90入射的光线的内折射角最大,为2max i ,其余入射角小于90的,折射角必小于2max i ,出射角必大于1mini ',而大于90的入射光不能进入棱镜。

这样,在AC 侧面观察时,将出现半明半暗的视场。

明暗视场的交线就是入射角190i =的光线的出射方向。

可以证明:21mincos sin 1sin i n αα'+⎛⎫=+ ⎪⎝⎭掠入射法五、实验步骤:1、由于扩展光源辐射进棱镜的入射角度具有一定的范围,因此在AC 出射面观察出射光时,可看到入射角满足1min 190i i <<的入射光线产生的各种方向的出射光形成一个亮区,存在两条明暗交界线。

合理摆放钠光灯光源与棱镜入射面的位置,在望远镜中找出这个亮区。

2、旋转载物台,使入射到棱镜入射面的光线越来越少,当光源只有入射角约90的入射光线射入棱镜,望远镜中观察到的视场将由亮区慢慢收窄成为一条清晰的细亮线,此时的亮线就是入射角190i =的光线的出射方向。

记录此时亮线的角度1min i 。

3、测量棱镜的顶角α,计算棱镜折射率。

六、实验数据记录:棱镜顶角的测量数据最小出射角测量数据七、数据处理:次数 左1ϕ 右1ϕ 左2ϕ 右2ϕϕα 1 2 3次数 左1ϕ 右1ϕ 左2ϕ 右2ϕ min 1'i1 2 31、由棱镜顶角的测量数据可得: 平均值59.51559.537601659.502==59.5384α''''+++'2、测量不确定度()()()()()21222259.53859.51559.53859.53759.538601659.53859.502504'nii X X nα=-∆=''''''''-+-+-+-==∑所以59.53804'ααα'=±∆=±3、由最小出射角测量数据可得:平均值1min39.518'3902'3906'39.508'3928'4i +++'==所以1min1min 1min 3928'04'i i i '''=±∆=±4、由 21mincos sin 1sin i n αα'+⎛⎫=+ ⎪⎝⎭可得:221mincos sin cos59.538sin3928'11 1.59sin sin59.538i n αα''⎛⎫++⎛⎫=+=+≈ ⎪ ⎪'⎝⎭⎝⎭ 221min1min 0.07n nn i i αα⎛⎫∂∂⎛⎫'∆=∆+∆= ⎪ ⎪'∂∂⎝⎭⎝⎭所以 1.590.07n n n =±∆=±Welcome !!! 欢迎您的下载,资料仅供参考!。

实验五用掠射法测定透明介质的折射率

实验五用掠射法测定透明介质的折射率

实验五⽤掠射法测定透明介质的折射率实验五⽤掠射法测定透明介质的折射率实验⽬的1.掌握⽤掠射法测定液体的折射率。

2.了解阿贝折射仪的⼯作原理,熟悉其使⽤⽅法。

实验仪器分光仪,阿贝折射仪,三棱镜两块,钠灯,⽔、酒精等待测液体,读数⼩灯,⽑玻璃。

实验原理1.⽤掠⼊射法测定液体折射率将折射率为n 的待测物质,放在已知折射率为n 1(n <n 1)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。

从图5—5—1可以看出应满⾜关系 1sin n ni c = 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φ,折射⾓为?,则有φ?sin sin 1n = (5-5-1)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'为分界线的明暗半荫视场,如图5—5—1所⽰。

当三棱镜的棱镜⾓A ⼤于⾓i c 时,由图5—5—2可以看出,A 、i c 和⾓φ有如下关系φ+=c i A (5-5-2)将(5-5-1)和(5-5-2)式消去i c 和φ。

若棱镜⾓A 等于90度,可得221sin =n n (5-5-3)若棱镜⾓A 不等于90度,可得sin cos sin sin 221?=A n A n (5-5-4)I II因此,当直⾓棱镜的折射率n 1为已知时,测出?⾓后便可计算出待物质的折射率n 。

上述测定折射率的⽅法称为掠⼊射法,是应⽤全反射原理。

2.⽤阿贝折射计测定透明介质的折射率阿贝折射仪是测量固体和液体折射率的常⽤仪器,同时,还可测量出不同温度时的折射率。

测量范围为1.3~1.7,可以直接读出折射率的值,操作简便,测量⽐较准确,精度为0.0003。

测量液体时所需样品很少,测量固体时对样品的加⼯要求不⾼。

用迈克尔逊干涉仪测定透明介质的折射率

用迈克尔逊干涉仪测定透明介质的折射率

用迈克尔逊干涉仪测定透明介质的折射率物理与电信工程学院物理学二班李智鹏(20082301134) 林晓青 周丹斐 赖燕仪【摘要】:迈克逊尔干涉仪,作为近代精密测量光学仪器之一,被广泛用于科学研究和检测技术等领域。

利用迈克耳逊干涉仪,能以极高的精度测量长度的微小变化及其与此相关的物理量。

本文就通过利用等倾干涉法成功测定了透明玻璃的折射率。

实验证明,这种方法是有效而且方便的,由于迈克尔逊干涉仪的特性,该实验比其他方法测定玻璃的折射率更加简便。

【关键词】:迈克尔逊干涉仪 等倾干涉法 折射率Abstract :Michelson Interferometer is widely used scientific research and testing technology as one of the Precision measuring optical instruments. The main idea of this paper is to measure the Refractive index of Transparent Glass, and to give an interesting asymptotic formula for it. Key words: Michelson Interferometer Refractive index Pour interfering method【正文】: 1、 实验装置1.1实验仪器:迈克逊尔干涉仪、薄玻璃片、螺旋测微器1.2迈克尔孙干涉仪的调整迈克尔孙干涉仪是一种精密、贵重的光学测量仪器,因此必须在熟读讲义,弄清结构,弄懂操作要点后,才能动手调节、使用。

(1)对照讲义,眼看实物弄清本仪器的结构原理和各个旋钮的作用。

(2)水平调节:调节底脚螺丝6(见图5,最好用水准仪放在迈克尔孙干涉仪平台上)。

(3)读数系统调节:① 粗调:将“手柄”转向下面“开”的部位(使微动蜗轮与主轴蜗杆离开),顺时针(或反时针)转动手轮1,使主尺(标尺)刻度指标于30mm 左右(因为M 2镜至G 1的距离大约是32mm 左右,这样便于以后观察等厚干涉条纹用)。

掠入射法测量棱镜的折射率实验报告

掠入射法测量棱镜的折射率实验报告

、实验名称:掠入射法测量棱镜的折射率二、实验目的:掠入射法测定棱镜的折射率。

三、实验器材:分关计、钠光灯(波长打=589.3nm )、棱镜、毛玻璃。

四、实验原理:如图所示为掠入射法。

用单色扩展光源照射到棱镜AB面上,使扩展光源以约90角掠入射到棱镜上。

当扩展光源从各个方向射向AB面时,以90入射的光线的内折射角最大,为i2max,其余入射角小于90的,折射角必小于i2max,出射角必大于i lmin,而大于90的入射光不能进入棱镜。

这样,在AC侧面观察时,将出现半明半暗的视场。

明暗视场的交线就是入射角i^ 90的光线的出射方向。

可以证明:掠入射法五、实验步骤:1、由于扩展光源辐射进棱镜的入射角度具有一定的范围,因此在AC出射面观察出射光时,可看到入射角满足hmin < i^::90的入射光线产生的各种方向的出射光形成一个亮区,存在两条明暗交界线。

合理摆放钠光灯光源与棱镜入射面的位置,在望远镜中找出这个亮区。

2、旋转载物台,使入射到棱镜入射面的光线越来越少,当光源只有入射角约90"的入射光线射入棱镜,望远镜中观察到的视场将由亮区慢慢收窄成为一条清晰的细亮线,此时的亮线就是入射角i^ 90的光线的出射方向。

记录此时亮线的角度i lmin o3、测量棱镜的顶角:•,计算棱镜折射率。

六、实验数据记录棱镜顶角的测量数据最小出射角测量数据七、数据处理:1、由棱镜顶角的测量数据可得:干 59.515 能湎 601659.5°2 =59.5;3842、测量不确定度1(59.538,—59.5l5: +(59.538—59.537^ +(59.5:38 —60:16彳 +(59.5始8"—59.5^025 =0;4'所以:一:—:.=59.538.04'3、由最小出射角测量数据可得:39.518' 3902' 3906'嘶08' = 3928'sin :所以 n =n - n =1.59 — 0.07平均值Aa =迟(X —X i J i 丄所以hmin -kmin 二'■ i1min =3928'二 O'4'4、由cos t " sin i 1min可得:平均值1min2cos 。

透明材料折射率的测量方法

透明材料折射率的测量方法

透明材料折射率的测量方法引言:透明材料的折射率是衡量其光学性质的重要参数,它对于材料的设计和应用具有深远的影响。

本文将介绍一些常见的透明材料折射率测量方法,包括光干涉法、菲涅尔反射法和椭偏法。

光干涉法:光干涉法是一种常用的测量材料折射率的方法。

它基于光的干涉现象,通过测量光波传播过程中产生的干涉图样,推导出材料的折射率。

光干涉法可分为两种主要类型:驻波法和干涉仪法。

驻波法是一种相对简单的光干涉法,它利用平行光束在透明材料中反射后形成的驻波图样,通过测量驻波图样的空间周期和波长,计算出材料的折射率。

这种方法通常需要对样品进行精细加工和反射镀膜处理,以保证光束的平行性和表面的反射特性。

干涉仪法是一种更为精确和全面的光干涉测量方法。

其原理基于干涉仪的构造和运行机制,利用干涉图样的变化来推导出材料的折射率。

常见的干涉仪包括马赫-曾德尔干涉仪和迈克耳孙干涉仪。

建立在光学干涉理论基础上的这些仪器,可以实现高精度和高分辨率的折射率测量。

菲涅尔反射法:菲涅尔反射法是另一种常用的测量透明材料折射率的方法,它利用菲涅尔反射定律来推导出材料的折射率。

该定律指出,入射角和折射角之间的关系可以通过测量反射光的强度来确定。

菲涅尔反射法通常使用自由空间中的平行光束照射到透明材料的表面上,利用反射光和入射光之间的相位差和反射系数的关系,计算出材料的折射率。

这种方法适用于各种透明材料,包括固体、液体和气体。

椭偏法:椭偏法是一种用于测量透明材料折射率的非常灵活和准确的方法。

它基于光在透明介质中的传播速度与材料折射率之间的关系,通过测量光波在材料中的相位差来计算出折射率。

椭偏法主要利用椭偏仪和相位差测量装置进行实验。

椭偏仪通过旋转极化片和检偏片,将入射光转换为线偏振光,并测量光波的偏振状态。

相位差测量装置则用于测量光波在透明材料中传播的相位差,进而计算出折射率。

这种方法适用于各种类型的透明材料,包括有机材料、无机材料和复合材料。

总结:透明材料的折射率测量是光学研究和应用中的基础工作之一。

透明材料折射率测量

透明材料折射率测量

实验名称:透明材料折射率测量仪器与用具:2WAJ型阿贝折射仪、蒸馏水、脱酯棉、无水乙醇、葡萄糖溶液、滴管、螺丝刀等实验目的: 1、理解全反射原理及其应用,学会使用阿贝折射仪测量折射率;2、测量无水乙醇的折射率;3、测量葡萄糖溶液的浓度。

注意:实验报告要书写规范、完整,内容包括实验名称、实验者基本信息、实验仪器与用具、实验目的、实验原理、实验内容与步骤、数据记录与处理、实验结论与分析、思考题、注意事项等。

折射率是透明材料的重要光学常数。

本实验应用阿贝折射仪采用建立在全反射原理基础上的掠入射法(全反射法)测量透明物质的折射率。

测量透明材料折射率最常用的方法是最小偏向角法和全反射法,前者具有测量精度高,被测折射率的大小不受限制等优点,但是被测材料要制成棱镜,而且对棱镜的技术条件要求高,不便快速测量;全反射法属于比较测量,虽然测量准确度较低(大约ΔnD=3³10-4),被测折射率的大小受到限制(nD大约为1.3~1.7),但是全反射法具有操作方便迅速,环境条件要求低,不需要单色光源等优点。

阿贝折射仪就是利用全反射法制成的,专门用于测量透明或半透明液体或固体折射率及平均色散的仪器,它还能测量糖溶液的含糖浓度。

它是石油、油脂、制药、制漆、制糖和日用化学工业、地质勘察等有关工矿、学校及科研单位不可缺少的常用设备之一。

通过本实验,学会阿贝折射仪的调整和使用方法;掌握用掠入射法测定物质的折射率;测量酒精的折射率和葡萄糖溶液的浓度。

【实验原理】应用阿贝折射仪测量物质的折射率的方法是建立在全反射原理基础上的掠入射法。

(认真阅读实验讲义P216~220内容,弄清实验原理和内容)在阿贝折射仪中,实际上是用转动棱镜的方法去改变i,以适应不同折射率n1值的测量。

而读数望远镜中的标尺(分度盘),则已按(5.1.5)式将出射角i换算成折射率值标出,故现场中的读数即为被测物质的折射率。

阿贝折射仪的设计特别考虑了糖溶液的浓度与其折射率的对应关系,将其浓度值在刻度盘上直观地显示出来,可以方便地直接测量糖溶液的浓度。

用掠入射法测定透明介质的折射率

用掠入射法测定透明介质的折射率

实验四用掠入射法测定透明介质的折射率折射率是光学材料的重要参数之一,在科研和生产实际中常需要测量它。

测量折射率的方法可分为两类:一类是应用折射定律及反射、全反射定律,通过准确测量角度来求折射率的几何光学方法,比如最小偏向角法、掠入射法、全反射法和位移法等。

另一类是利用光通过介质(或由介质反射)后,透射光的位相变化(或反射光的偏振态变化)与折射率密切相关的原理来测定折射率的物理光学方法,比如布儒斯特角法、干涉法、椭偏法等。

本实验介绍用掠入射法测定物质的折射率【实验目的]1了解阿贝折射仪的结构和测量原理,熟悉其使用方法;2用阿贝折射仪测量液体的折射率和固体的折射率;3用掠入射法测定玻璃棱镜的折射率。

【仪器用具]分光计,钠灯,阿贝折射仪,待测液体(水、酒精),毛玻璃片,玻璃棱镜。

【仪器描述]阿贝折射仪是测量物质折射率的专用仪器,它能快速而准确地测出透明、半透明液体或固体材料的折射率(测量范围一般为1.300~1.700),它还可以与恒温、测温装置连用.测定折射率随温度的变化关系。

阿贝折射仪的光学系统由望远系统和读数系统组成,如图l 所示。

望远系统。

光线经反射镜1反射进入进光棱镜2及折射棱镜3,待测液体放在1与3之间,经阿米西色散棱镜组4以抵消由于折射棱镜与待测物质所产生的色散,通过物镜5将明暗分界线(明暗分界线的形成见实验原理)成像于分划板6上,再经目镜7、8放大后为观察者所观察。

图1读数系统。

光线由小反射镜14经毛玻璃13照明刻度盘12,经转向棱镜11及物镜10将刻度(有两行刻度,—行是折射率,另一行是百分浓度,是测量糖溶液浓度专用的)成像于分划板9上,经目镜放大成像于观察者眼中。

阿贝折射仪的外形结构如图2所示。

【实验原理]阿贝折射仪是根据全反射原理设计的,有透射光(掠入射)与反射光(全反射)两种使用方法。

1.测定液体的折射率若待测物为透明液体,一般用透射光即掠入射方法来测量其折射率。

阿贝折射仪中的阿贝棱镜组由两个直角棱镜(折射率为n)组成,一个是进光棱镜,它的弦面是磨砂的,其作用是形成均匀的扩展面光源。

透明介质折射率的测定实验报告

透明介质折射率的测定实验报告

透明介质折射率的测定实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量透明介质的折射角和入射角,计算出其折射率,并掌握利用反射法和折射法测量透明介质折射率的方法。

二、实验原理1. 折射定律:当光线从一种介质斜入另一种介质时,入射角i、折射角r和两种介质的折射率n1、n2之间有如下关系:n1sin i = n2sin r2. 反射定律:光线从一个介质到另一个介质时,入射角i、反射角r和两种介质的折射率n1、n2之间有如下关系:i = r3. 透明介质的折射率计算公式:n = sin i / sin r三、实验器材与药品1. 光源(白炽灯或激光器)2. 透明平板(玻璃板或亚克力板)3. 光学平台4. 直角三棱镜5. 半圆筒形物体(如半圆柱形玻璃棒)6. 量角器或反光镜四、实验步骤与注意事项1. 反射法测量透明介质折射率(1)将直角三棱镜放在光学平台上,调整其位置使得光线垂直入射。

(2)在直角三棱镜的一侧放置透明平板。

(3)将光源对准直角三棱镜的另一侧,发出光线照射到透明平板上。

(4)通过调整透明平板的位置和角度,使得反射光线与入射光线重合,利用量角器或反光镜测量反射角和入射角。

(5)根据反射定律计算出折射角,再根据透明介质的折射率计算出其折射率。

2. 折射法测量透明介质折射率(1)将半圆筒形物体放在光学平台上,并加入足够的水或其他液体。

(2)将光源对准半圆筒形物体中心,发出光线照射到半圆筒形物体中心处。

(3)通过调整观察位置和半圆筒形物体的位置和倾斜角度,使得入射光线和折射光线重合,利用量角器或反光镜测量入射角和折射角。

(4)根据折射定律计算出透明介质的折射率。

注意事项:(1)实验过程中要保持光源、透明介质和测量仪器的稳定位置,避免震动和晃动。

(2)实验时要注意保护眼睛,避免直接观察强光源。

(3)测量时要注意读数精度,尽可能减小误差。

五、实验结果与分析1. 反射法测量透明介质折射率(1)利用反射法测量玻璃板的折射率,得到入射角为30°,反射角为30°,计算出其折射角为41.81°,从而得到其折射率为1.51。

用掠入射法测液体的折射率

用掠入射法测液体的折射率

用掠入射法测液体的折射率班级:学号:姓名:联系方式:实验时间:摘要:分光计是一种精确测量入射光和出射光之间偏转角度的典型光学仪器,用测量精度较高的掠入射法测液体的折射率,先测出三棱镜的顶角及其折射率,从而进一步求出液体的折射率。

关键词:分光计、掠入射法、折射率一、引言:折射率为一光学常数,是反映透明介质材料光学性质的一个重要参数。

在生产和科学研究中往往需要测定一些固体和液体的折射率。

测定透明材料折射率的方法很多,最小偏向角法和掠入射法是比较常用的两种方法。

最小偏向角法具有测量精度高、所测折射率的大小不受限制等优点。

但是,被测材料要制成棱镜,而且对棱镜的技术条件要求高、不便快速测量。

掠入射法虽然测量精度较底、被测折射率的大小受到限制,对于固体材料也需要制成试件,但是,掠入射法具有操作方便迅速、环境条件要求底等优点。

二、实验任务:1.调节分光仪使其满足测量条件。

2.用掠入射法测量出透明液体的折射率。

三、实验仪器JJY型分光仪计一台(本实验不提供平面镜),三棱镜一个,钠灯一个,黑玻璃一块,水槽一个,水。

四、实验原理1.分光仪的调节(1)目测粗调目测调节望远镜光轴﹑平行光管光轴﹑载物台平面,三者大致垂直于分光中心旋转轴。

(2)望远镜的调焦,使之能接受平行光,调节步骤如下:①目测调焦。

先通电照明,再旋转目镜调节手轮,调整目镜与分划线相对位置,使叉丝与小十字变清晰为止。

②物镜调焦。

将载物台紧贴台基,置平面镜于台上,使平面镜放置时,与平面与载物台下螺钉G2,G3连线垂直,再使望远镜光轴大致垂直平面镜,再调望远镜倾度调节螺钉,左右转动载物台,使之能看到十字反射像,然后松开调焦锁紧螺母,前后调节目镜镜筒并调节分划板与物镜相对位置,是小十字及其反射镜皆十分清晰为止,最后消除视差—微调目镜系统,眼睛左右移动时,小十字反射像与叉丝无相对位移。

(3)调节望远镜光轴及载物台面垂直于仪器中心转轴。

调节步骤如下:①旋转载物台,使平面镜前后两面反射的十字反射像皆在视场内,说明:自习调望远镜倾度调节螺钉,使之前后两面都能看到十字反射像,设其中一反射像与上十字叉丝距离为h。

透明介质折射率的测定实验报告

透明介质折射率的测定实验报告

透明介质折射率的测定实验报告1. 背景折射率是描述光在不同介质中传播速度的物理量。

对于透明介质而言,折射率是描述光在介质中速度变化的一个重要参数。

测定透明介质的折射率具有很大的应用价值,比如用于光学器件设计、材料检测等方面。

测定透明介质的折射率可以采用不同的方法,例如,利用光束的折射、反射等现象。

本实验旨在通过折射法测定透明介质的折射率,通过实验数据的处理和分析,进一步理解和掌握折射定律。

2. 实验设计2.1 实验材料和仪器•光源:白炽灯或激光器•光屏:用于观察光线传播的屏幕•透明介质:玻璃等透明材料•折射角测量装置:如半反射镜、直尺等2.2 实验步骤1.在光源的正前方放置透明介质,调整光源和透明介质的位置,使得光线射入透明介质中并出射到光屏上。

2.在光屏上观察到的光线,利用折射角测量装置测定出入射角和折射角,并记录下相关数据。

3.根据测得的入射角和折射角,计算出透明介质的折射率。

4.重复实验步骤1~3,取多组数据并求平均值,以提高实验精度。

3. 分析与结果3.1 数据处理根据测得的入射角和折射角,可以利用折射定律得到透明介质的折射率:n=sin(i) sin(r)其中,n为透明介质的折射率,i为入射角,r为折射角。

根据多组实验数据,可以计算出透明介质的折射率的平均值和标准差,以评估实验的精确性和可靠性。

3.2 结果与讨论根据实验数据的处理,得到透明介质的折射率的数值结果。

通过与已知的标准折射率进行对比,可以评估实验测量的准确性和误差大小。

对于实验数据异常或误差较大的情况,需要进一步分析其原因,如可能的实验误差来源、系统误差等,并提出改进建议。

4. 结论与建议通过本实验,我们成功地利用折射法测定了透明介质的折射率。

实验结果与理论值相比具有一定的偏差,这可能是由于实验条件限制、测量误差等因素导致的。

为了提高实验的准确性和可靠性,可以采取以下改进措施:1.提高测量仪器的精度,如使用更精密的角度测量装置。

用掠入射法测定透明介质的折射率

用掠入射法测定透明介质的折射率

实验 用掠入射法测定透明介质的折射率实验人: 学号: 实验时间:实验概述【实验目的及要求】1、掌握用掠入法测定液体的折射率;2、了解阿贝折射计的工作原理,并熟悉其使用方法。

【仪器及用具】分光计,三棱镜(两块),单色光源(钠灯),待测液体(水、酒精),读数小灯,毛玻璃屏.【实验原理】1.将折射率为n 的待测物质放在已知折射率为1n 的直角棱镜的折射面AB 上,且1n n <.若以单色的扩展光源照射分界面AB 时,则从图1可以看出:入射角为2π的光线I 将掠入射到AB 界面而折射进入三棱镜并射到AC 面,再经折射而进入空气.除掠入射光线Ⅰ外,其他光线例如光线Ⅱ在AB 面上的入射角均小于2π,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,视场中将看到以光线I ’为分界线的明暗半荫视场.一般地,待测物质的折射率由如下关系式算得:ϕϕsin cos sin sin 221A n A n ∠--∠= 如果棱镜090=∠A ,则上式简化为 ϕ221sin -=n n 图2给出了090<∠A 的情形,图2(a)、2(b)分别对应于C i A >∠与C i A <∠两种情况.请考虑当C i A <∠时,计算折射率公式将有何变化?观察图1 图2(a )(b )2、阿贝折射计原理阿贝折射计也是根据全反射原理设计的,它有两种工作方式,即透射式和反射式。

阿贝折射计中的折射棱镜ABC 和照明棱镜A ’B ’C ’都是直角棱镜,由重火石玻璃制成。

透射式阿贝折射计测量光路如图3所示。

照明棱镜的A ’B ’面红磨砂,使透射式测量作漫反射光源用。

将折射率为n 的待测物质放在折射率为n 1的直角棱镜的斜面上,其棱角为A ,并用光源S 照明。

如果介质的折射率n<n 1,与图1相同,红棱镜ABC 两次折射后,由AC 面射出的光束,在望远镜视场中将观察到半荫视场,明暗分界线就对于掠入射光束,测出AC 面上相应的临界出射角φ,由(4)式可计算出被测物质的折射率n 。

用掠入射法测定透明介质的折射率

用掠入射法测定透明介质的折射率

用掠入射法测定透明介质的折射率掠入射法是一种常用于测定透明介质折射率的实验方法。

它利用光在介质表面反射和透射的不同角度变化,借助斯涅尔定律(Snell's law)推导出介质的折射率。

本文将介绍掠入射法的实验过程、原理及误差分析等相关内容。

一、实验过程1.准备工作先将光源和法线垂直的平板放置于光路上,使光线斜射入平板,平板表面需光滑、干净、无划痕及气泡,以保证光线经平板透射时无误差。

其次,在入射面上涂上黑色薄膜,并用白色柯能纸做背景,使入射面与背景能清晰地区分出来。

最后,将测量器材待用。

2.调整实验仪器将单色光源接上电源,使相应光线通过单色光筛筛选为一条单色光线,然后将光线由凹镜反射入平板入射面上,待光线经过平板后,在反射面上形成全反射,在平板上发生干涉现象。

3.测量折射角调整探测仪器,将菲涅耳反射角处的亮度最大化,再调节测角仪器,将水平角度设为零度,旋转仪器上的亚毫角度游标,从而使探测器得到全反射光的最大输出强度,然后记录下此时掌握器的垂直读数,即反射角。

4.算出折射角通过斯涅尔定律公式计算出折射角,即n1*sinθ1=n2*sinθ2,其中n1是空气的折射率为1,θ1为入射角,n2为介质的折射率,θ2为折射角,于是可以算出介质的折射率。

5.得出折射率利用公式n = tan[(θ2+θr)/2]/tan(θr/2),其中n为介质的折射率,θ2为折射角,θr为反射角,算出透明介质的折射率n。

二、原理掠入射法是利用斯涅尔定律和菲涅耳公式共同计算出介质的折射率的方法。

当平板表面垂直于光线时,光线在平板内产生全反射,反射光线和入射光线的夹角越来越小,最后消失。

此时,在折射角的方向上,菲涅耳反射使平板表面的亮度最大。

通过记录掌握器的垂直读数,即得到反射角。

同时,根据斯涅尔定律,可以计算出折射角的大小,然后通过计算公式计算出透明介质的折射率。

三、误差分析1.误差来源掠入射法测量折射率的误差主要来自实验环境、测量精度和入射角度等多方面因素。

5-6掠入射法测量棱镜的折射率

5-6掠入射法测量棱镜的折射率

5-6掠入射法测量棱镜的折射率在物理学中,测量物质折射率是一项非常重要的工作。

折射率是一种描述物质在不同介质中光的传播速度的量,可以用来研究光与物质的相互作用。

测量物质的折射率需要使用一些特殊技术,其中掠入射法测量棱镜的折射率就是一种常用方法。

本文将介绍掠入射法测量棱镜的折射率的原理、步骤和实验注意事项。

1. 原理掠入射法测量棱镜的折射率基于菲涅尔公式和反射和折射的物理规律。

菲涅尔公式可以用来计算光线在介质界面上的反射和折射,其中入射光线的角度、折射角和反射角均可计算。

掠入射法采用非常靠近垂直于棱镜表面的角度入射光线,使得反射角度极小,而折射角度接近90度。

此时,交换反射和折射光路的菲涅尔公式近似为半波损失公式,只需要测量几何角度就可以计算出折射率。

具体来说,在掠入射法中,要先测量出入射光线角度和反射光线角度。

由于入射光线和反射光线的方向不同,因此需要使用两个光学器件。

第一个光学器件通常是一个自由旋转的反射镜,可以旋转到不同的角度,调节入射光线角度。

第二个光学器件是一个自由旋转的望远镜,可以调节角度来观察反射光线。

2. 步骤步骤1:准备实验装置。

需要调整光学器件,使得光线能够按预定角度入射到棱镜上,并且反射光线通过望远镜可以观察到。

步骤2:调整入射角度。

首先需要调整反射镜的角度,使得入射光线方向接近于垂直于棱镜表面。

然后缓慢旋转反射镜,观察到反射光线的方向变化,直到看到反射光线的最佳位置。

步骤4:测量折射角度。

由于折射角接近90度,因此需要通过计算来确定折射角度。

一种常用方法是利用已知的入射角度和反射角度,计算得到反射光线和折射光线的夹角,然后用90度减去夹角即可得到折射角度。

步骤5:计算折射率。

最后需要利用折射角度和入射角度来计算棱镜材料的折射率。

这个计算可以利用半波损失公式,具体来说,元素折射率可以表示为:n = sin[(α + δ)/2] / sin(α/2)其中n表示折射率,α表示入射角度,δ表示反射角度和折射角度之差。

用掠入射法测量透明介质折射率的探讨

用掠入射法测量透明介质折射率的探讨

第22卷第1期大 学 物 理 实 验 V ol.22N o.12009年03月出版PHY SIC A L EXPERI ME NT OF C O LLEGEMar.2009收稿日期:2008-09-16文章编号:1007-2934(2009)01-0009-05用掠入射法测量透明介质折射率的探讨徐 崇(辽宁科技大学,鞍山,114051)摘 要 本文介绍了掠入射法测量各种透明介质折射率的实验过程与方法,并用钠光源掠入射法测量乙醇、纯净水和丙三醇的折射率,在实验拓展中对空气、三棱镜的折射率测量进行了探讨。

关键词 掠入射法;折射率;透明介质;分光计中图分类号:O4-34 文献标识码:A折射率为一光学常数,是反映透明介质材料光学性质的一个重要参数。

在生产和科学研究中往往需要测定一些固体和液体的折射率。

测定透明材料折射率的方法很多,最小偏向角法和掠入射法(折射极限法)是比较常用的两种方法。

最小偏向角法具有测量精度高、所测折射率的的大小不受限制等优点。

但是,被测材料要制成棱镜,而且对棱镜的技术条件要求高,不便快速测量。

掠入射法属于比较测量,虽然测量准确度较低,被测折射率的大小受到限制,对于固体材料也需要制成试件,但是,掠入射法具有操作方便迅速、环境条件要求低的特点。

1 掠入射法由光的折射定律可知:光在两种介质界面发生折射时,入射角i 的正弦与折射角r 的正弦之比是一个常数,即折射率n 21=sin isin r,所以称n 21为第二种介质对第一种介质的相对折射率。

任一种介质相对于真空的折射率称为该介质的绝对折射率,简称为折射率。

在常温(20℃)和1个大气压条件下,空气的折射率为1.0002926,而通常介质的折射率是相对于空气而言的。

由于介质的折射率随着入射光波长变化,故做实验时必须用(准)单色光源,通常折射率都是对钠光源而言的,用n D 表示[3]。

用掠入射法测定液体折射率的原理如图1所示。

将折射率为n 的待测物质放在已知折射率为n 1的直角棱镜的折射面AB 上,且n <n 1。

透明介质折射率的测量

透明介质折射率的测量

透明介质折射率的测量引言透明介质的折射率是光线传播过程中的一个重要参数,它描述了光在介质中传播时的速度变化情况。

准确测量透明介质的折射率对于材料研究、光学器件设计等领域具有重要意义。

本文将介绍几种常见的测量透明介质折射率的方法。

一、斯涅尔定律斯涅尔定律是描述光在两个介质之间传播时的折射规律的基本定律。

根据斯涅尔定律,入射角和折射角之间的正弦值比等于两个介质的折射率之比。

通过测量光线的入射角和折射角,可以计算出透明介质的折射率。

二、平板反射法平板反射法是一种常用的测量透明介质折射率的方法。

该方法利用平行光在透明介质表面发生反射,通过测量反射光的入射角和反射角,可以计算出透明介质的折射率。

实验中通常使用一个光源和一个测角仪来测量入射角和反射角。

三、菲涅尔透射法菲涅尔透射法是一种基于菲涅尔公式的测量透明介质折射率的方法。

该方法通过测量透射光的入射角和透射角,利用菲涅尔公式计算出透明介质的折射率。

实验中通常使用一个光源、一个测角仪和一个平行光平台来测量入射角和透射角。

四、自干涉法自干涉法是一种基于干涉现象的测量透明介质折射率的方法。

该方法利用透明介质的厚度和折射率对入射光产生的干涉条纹进行测量,通过分析干涉条纹的间距和颜色,可以计算出透明介质的折射率。

实验中通常使用一束单色光源和一个干涉仪来进行测量。

五、椭偏法椭偏法是一种基于椭偏现象的测量透明介质折射率的方法。

该方法利用透明介质对偏振光的旋光效应进行测量,通过测量旋光角度和样品厚度,可以计算出透明介质的折射率。

实验中通常使用一个偏振光源、一个旋光仪和一个样品夹具来进行测量。

六、综合比较以上介绍的几种方法各有优缺点。

平板反射法和菲涅尔透射法适用于透明介质较厚的情况,但需要精确测量入射角和反射/透射角。

自干涉法和椭偏法适用于透明介质较薄的情况,但需要进行干涉条纹或旋光角度的测量。

在实际应用中,可以根据样品的特点和实验条件选择合适的方法进行测量。

结论透明介质折射率的测量是光学研究和应用中的基础工作之一。

测量折射率的两种方法

测量折射率的两种方法

收 稿 日 期 :2017-03-01 * 通讯联系人
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测量折射率的两种方法
的明暗区域,如 上 图 1 中圆形区域所示。
n = sinA • n21 - sin2^ + cosA •sin^ (6 )
根据图2 中几何关系很容易得出下面两种假
当棱镜的顶角A = 9 0 ° ,根 据 式 (4 ) 和 式 (6)
的 入 射 角 为 ^,折 射 角 为 ^ ,能够得出下面的关
系式:
sin^ = n1sin^
(2 )
不难发现在此过程中除了掠入射光线I 以
外 ,从 其 他 角 度 入 射 的 光 线 (如 光 线 II ) 在介面
^45上 的 入 射 角 均 小 于 n ,也就是说当光线经过
三 棱 镜 再 次 进 入 到 空 气 中 时 ,出 射 光 线 能 够 覆 盖 到的区域都在光线r 的左边。当使用瞄准镜进 行观察时,在视场中将会看到以光线r 为分界线
(辽 宁 科 技 大 学 ,辽 宁 鞍 山 114051)

要 :文章对普通大学物理实验中分光计测量介质折射率实验进行总结,介绍了两种能够依托
分 光 计 测 量 介 质 折 射 率 的 方 法 。并 且 通 过 实 验 对 这 两 种 测 量 方 法 进 行 了 验 证 。
关 键 词 :掠 射 入 法 ;彩虹光学法;折射率;分光计
1 . 2 实验原理的数据验证
2)
如果三棱镜的棱镜角A 小 于 角 % ,角 A 、 依 据 上 述 实 验 原 理 对 纯 水 [5]进行了实验测
角 a c 和角0 之间满足以下关系式: A + ^ = ac
量 ,将 数 据 记入上表1 ,本实验采用的光源为钠光

液体折射率的测定——用掠面入射法测定液体折射率试验目的学习用

液体折射率的测定——用掠面入射法测定液体折射率试验目的学习用

液体折射率的测定——用掠面入射法测定液体折射率
实验目的:学习用掠面入射法酒精的折射率
实验仪器:分光仪,三棱镜,钠灯,酒精,毛玻璃片
将折射率为n的待测物质放在已知折射率为N的直角棱镜的折射面AB上,且n<N,当光线以入射角π/2掠射到AB界面而折射入三棱镜内。

光线“1”折射到镜面BC后,再经折射而进入空气。

除光线“1”外,其他光线在AB面上的入射角皆小于π/2。

因此经三棱镜折射最后进入空气的光线(例如光线“2”)都在光线“1”的左侧,当用望远镜对准出射方向观察时,则在视场中将看到以光线“1”为分界线的明暗半影视场。

因此,当棱镜的折射率N为已知时,测出φ角即可得待测物质的折射率n,上述方法称为掠面入射法。

实验步骤:
1.将分光计调节好。

2.找到棱镜BC平面的法线方向,记下左右两边的读数
3.点燃钠灯,使光折线沿AB掠面入射,待测酒精滴在棱镜的AB面上。

4.固定棱镜台,转动望远镜,找到视野中明暗半影视场分界线的确切位置,,记下两游标读数。

5.φ=半影视—BC面法线,以φ值代入,求n。

实验数据记录
分光计读数左右
BC面法线
半影视场分界位置
φ=半影视—BC面法线
n。

掠入射法测液体的折射率

掠入射法测液体的折射率

掠入射法测液体的折射率掠入射法测液体的折射率物理学系郑巧云 201111141916摘要:本文分别使用钠灯和汞灯作为光源利用掠入射法测量了水的折射率。

通过分光计望远镜可观察到由光线掠入射造成的明显的半荫视场,从而求出所测液体即水的折射率。

分析了掠入射法测液体的折射率的误差来源,并进行了不确定度的计算。

关键词:掠入射法、测量折射率、不确定度引言:测量液体的折射率有多种方法,掠入射法测液体的折射率,原理较简单,方法易行,本实验利用分光计和三棱镜等实验室常见仪器,仪器普通,测量简捷,可操作性强,重复性好。

实验原理光线自光密介质进入光疏介质,其入射角小于折射角。

逐渐加大入射角,可使折射角达到90°。

折射角等于90°时的入射角称为临界角。

反过来,若光线自光疏介质进入光密介质,入射角大于折射角。

当光线一90°角入射(即掠入射)时,仍有光线进入光密介质,此时的折射角亦为临界角。

如图1所示,在一折射棱镜的AB面外充满了折射率为n的液体,已知棱镜的折射率n0>n.若用钠灯经毛玻璃散射后,从AB界面的上方照射界面。

凡入射角小于90°的光线都能折射进入棱镜,而入射角等于90°的光线乃是折射到棱镜内的最边缘(折射角最大)的一条光线,此光线以上则完全无光(因为没有入射角大于90°的光线)。

这样用望远镜从BC面望去,在视场内,必然呈现分明的明暗两部分,若BC面外为空气,其折射率为1.根据折射定律应有:i n n sin 90sin 0=︒βαsin sin 0=n从图中可看出 i B +=∠αα-∠=B i即 ββsin cos sin sin 220B n B n --= 式中n 0及B ∠为已知,可见如果测出角β,则被测液体的折射率n 即可求出。

实验仪器分光计、等边三棱镜两块、钠灯(汞灯)、待测液体(水)等实验过程和方法(1)调整分光计,使之达到正常测量状态。

玻璃折射率物理实验报告

玻璃折射率物理实验报告

●. 实验题目●实验任务:玻璃折射率的测定●实验要求●实验方案:1:⏹物理模型的比较⏹实验方法的比较⏹仪器的选择与配套(系统误差分析)◆1)误差公式的推导2)仪器的选择⏹测量条件与最佳参数的设定◆1)测量条件2)测量参数●实验步骤(简略)●实验注意事项●参考文献实验方案一用分光计测定三棱镜折射率在介质中,不同波长的光有着不同的传播速度v ,不同波长的光在真空中传播速度相同都为c 。

c 与v 的比值称为该介质对这一波长的光的折射率,用n 表示,即:vcn =。

同一介质对不同波长的光折射率是不同的。

因此,给出某一介质的折射率时必须指出是对某一波长而言的。

一般所讲的介质的折射率通常是指该介质对钠黄光的折射率,即对波长为589.3nm 的折射率。

本实验测量的是玻璃对汞的绿谱线的折射率,即对波长为546.07nm 的光的折射率。

1.实验仪器分光计,平面反射镜,三棱镜,汞灯及其电源。

2.实验原理介质的折射率可以用很多方法测定,在分光计上用最小偏向角法测定玻璃的折射率,可以达到较高的精度。

这种方法需要将待测材料磨成一个三棱镜。

如果测液体的折射率,可用表面平行的玻璃板做一个中间空的三棱镜,充入待测的液体,可用类似的方法进行测量。

当平行的单色光,入射到三棱镜的AB 面,经折射后由另一面AC 射出,如图6-13所示。

入射光线LD 和AB 面法线的夹角i 称为入射角,出射光ER 和AC 面法线的夹角i ’称为出射角,入射光和出射光的夹角δ称为偏向角。

可以证明,当光线对称通过三棱镜,即入射角i 0等于出射角i 0’时,入射光和出射光之间的夹角最小,称为最小偏向角δmin 。

由图6-13可知:δ=(i-r )+(i’-r’) (6-2)A =r +r’ (6-3)可得: δ=(i+i’)-A (6-4)三棱镜顶角A 是固定的,δ随i 和i’而变化,此外出射角i’也随入射角i 而变化,所以偏向角δ仅是i 的函数.在实验中可观察到,当i 变化时,δ有一极小值,称为最小偏向角.令0=did δ,由式(6-4)得 1'-=didi (6-5) 再利用式(6-3)和折射定律,sin sin r n i = 'sin 'sin r n i = (6-6)图6-13 光线偏向角示意图得到rn ii r n di dr dr dr dr di di di cos cos )1('cos 'cos ''''⨯-⨯=⨯⨯= ''csc csc 'sin 1cos sin 1'cos 2222222222r tg n r r tg n r r n r r n r --=---=')1(1)1(12222r tg n r tg n -+-+-= (6-7)由式(6-5)可得:')1(1)1(12222r tg n r tg n -+=-+ 'tgr tgr =因为r 和r’都小于90°,所以有r =r ’ 代入式(5)可得i =i'。

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实验五 用掠射法测定透明介质的折射率实验目的1.掌握用掠射法测定液体的折射率。

2.了解阿贝折射仪的工作原理,熟悉其使用方法。

实验仪器分光仪,阿贝折射仪,三棱镜两块,钠灯,水、酒精等待测液体,读数小灯,毛玻璃。

实验原理1.用掠入射法测定液体折射率将折射率为n 的待测物质,放在已知折射率为n 1(n <n 1)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。

从图5—5—1可以看出应满足关系 1sin n ni c = 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φ,折射角为ϕ,则有 φϕsin sin 1n = (5-5-1)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'为分界线的明暗半荫视场,如图5—5—1所示。

当三棱镜的棱镜角A 大于角i c 时,由图5—5—2可以看出,A 、i c 和角φ有如下关系φ+=c i A (5-5-2)将(5-5-1)和(5-5-2)式消去i c 和φ。

若棱镜角A 等于90度,可得ϕ221sin −=n n (5-5-3)若棱镜角A 不等于90度,可得ϕϕsin cos sin sin 221⋅−−=A n A n (5-5-4)I II因此,当直角棱镜的折射率n 1为已知时,测出ϕ角后便可计算出待物质的折射率n 。

上述测定折射率的方法称为掠入射法,是应用全反射原理。

2.用阿贝折射计测定透明介质的折射率阿贝折射仪是测量固体和液体折射率的常用仪器,同时,还可测量出不同温度时的折射率。

测量范围为1.3~1.7,可以直接读出折射率的值,操作简便,测量比较准确,精度为0.0003。

测量液体时所需样品很少,测量固体时对样品的加工要求不高。

阿贝折射仪也是根据全反射原理设计的。

它有两种工作方式,即透射式和反射式。

阿贝折射仪中的折射棱镜ABC和照明棱镜A 'B 'C '都是直角棱镜,由重火石玻璃制成。

照明棱镜的A 'B '面经过磨砂,使透射式测量作漫射光源用。

折射棱镜的BC 面也经过磨砂,供反射式测量作漫反射光源用。

透射式测量光路如图5—5—3(a )所示。

将折射率为n 的待测物质放在折射率为n 1的直角棱镜的斜面上,其棱角为A ,并用光源S 照明。

如果介质的折射率n <n 1,这时与图5—5—1相同,经棱镜ABC 两次折射后,由AC 面射出的光束,在望远镜视场中将观察到半荫视场,明暗分界线就对应于掠面入射光束,测出AC 面上相应的临界出射角ϕ,即可应用(5-5-4)式计算出n 。

应用阿贝折射仪测定固体折射率时不用照明棱镜。

对于加工有两个抛光面的固体样品,则光路可采用如图5—5—3(b )所示的透射式测量,对于加工只有一个抛光面的固体样品。

则可采用图5—5—3(c )所示的反射式测量。

用光源S (一般为自然光)照亮折射棱镜上的磨砂面BC ,使之成为一个扩展的平面光源,从面上各点发出的光线I 、Ⅱ射抵AB 面上的E 点时,入射角均不相同。

其中入射角大于临界角i C 的,都发生在全反射后再由AC 面射出,同样,在望远镜对准Ⅰ'观察时,亦可看到半荫视场,只是明暗分布恰与透射光的视场分布相反,其临界出射角ϕ255——图355——图nB*为最大,而且视场中明暗的对比也不如透射光明显,这是由于照射在AB 面上那些小于临界角的光线,也会在AB 面上产生部分的反射。

测出AC 面上的临界出射角ϕ,仍(5-5-4)式,计算待测固体的折射率。

测定时,将待测样品的抛光面与折射棱镜AB 面紧密的叠合在一起,中间添加一层接触液,形成均匀的液膜,其折射率应大于样品的折射率(例如−α溴代萘,n D =1.66),当折射率大于1.66时。

可用二碘甲烷(n D =1.74)进行测量,可以证明接触液的加入,并不影响计算公式的适用性。

阿贝折射仪的光学系统由两部分组成:望远系统与读数系统如图5—5—4所示。

望远系统:光线经反射镜1反射进入照明棱镜2及折射棱镜3,待测液体放置在棱镜2与34抵消由于折射棱镜待测物质所产生的色散,通过物镜5将明暗分界线成像于分划板6上,再经目镜78放大成像后为观察者所观察。

视棱镜又由三个分光棱镜复合而成。

棱镜I 和Ⅲ镜Ⅱ互为倒置,并使钠黄光(D 长的红光(C 线)、波长较短的紫光(F 线),因复合棱镜的色散,5—5—5所示。

消色差棱镜组通过以抵消由于折射棱镜和待测样品产生的色散,使半荫视场清晰、界线分明。

从消色差棱镜组转动的角度,对照仪器的附表,便可查得样品的平均色散n F -n C 。

读数系统:光线由小反光镜14经毛玻璃13照明刻度盘12,经转向棱镜11及物镜10将刻度成像于分划板9上,再经目镜7'、8'放大成像后为观察455——图)(a)(b 14555——图(红)(紫)(黄)者所观察。

国产W 2)1(−WZS 型阿贝折射仪的外形如图5—5—6所示,图中13为阿贝棱镜组,下面的棱镜为辅助照明棱镜,上面的棱镜为折射棱镜,它们整个连结在一个可以旋转的臂上。

当旋转手轮2时棱镜组同时转动,可使明暗分界线位于视场中央,并与测量叉丝的交点对准。

视场里的分度标尺上有两行刻度,一行可以直读折射率的数值,另一行刻有百分浓度,作为测定糖溶液浓度的专用标尺。

实验内容1.用掠入法测定液体折射率(1)调节好分光仪,用自准直法将望远镜对无穷远调焦,并使其光轴垂直于仪器的转轴;调节棱镜的主截面也和仪器的转轴垂直。

(2)按图5—5—7所示,将待测液体5滴一、二滴在直角棱镜1的AB 面上,用90度角作为棱镜顶角A ,并用另一辅助棱镜2(A 'B 'C ')的一个表面A 'B '与AB 面相合,使液体在两棱镜接触面间形成一均匀液层,然后置于分光仪载物台上,注意棱镜的放置方法。

(3)点亮钠灯3照亮毛玻璃屏4,将它放在折射棱B 的附近,先用眼睛在出射光的方向观察半荫视场6。

旋转载物台,改变光源和棱镜的相对方位,使半荫视场的分界线位于载物台近中心处,将载物台固定。

转动望远镜,使望远镜叉丝对准分界线,记下两游标读数B A 1、θθ1(),重复测量几次,分别取平均值。

(4)再次转动望远镜,利用自准直的调节方法,测出AC 面的法线方向两游标读数(B 22、θθA )。

由(5—3—1)式求出望远镜转过的角度ϕ,重复测量几次,取其平均值。

(5)将ϕ值代入(5-5-3)式,求出n 。

655——图18反光镜主轴17保护罩16恒温器接头15温度计座14棱镜组13棱镜锁紧扳手12色散值刻度圈11阿米西棱镜手轮10示值调节螺钉9望远镜筒8目镜7读数镜筒6支架5小反光镜4圆盘组、内有刻度32棱镜转动手轮1底座...............如果棱镜角A 不等于90度,则将ϕ值代入(5-5-4)式计算出n 。

(6)依同样方法,重复以上步骤,测定另一种液体的折射率。

2.用阿贝折射仪测定透明介质的折射率(1)转动棱镜锁紧手柄12,打开棱镜,用脱脂棉沾一些无水酒精将棱镜面轻轻擦干净。

在照明棱镜的磨砂面上滴上一二滴待测液体,旋紧棱镜锁紧手柄,使液膜均匀,无气泡,并充满视场。

(2)调节两反光镜4及18,使两镜筒视场明亮。

(3)旋转手轮2使棱镜组13转动,在望远镜中观察明暗分界线上下移动,同时旋转阿米西棱镜手轮10,使视场中除黑白二色外无其它颜色,当视场中无色且分界线在十字线叉丝中心时,观察读数显微镜视场右边所指示的刻度值,即为待测液体的折射率n 的数值。

如图5—5-8所示,n =1.330(4)依同样的方法,重复上述步骤3~5次,并分析产生误差的原因。

注意事项1.用掠入法测定液体折射率(1)注意观察看到的现象是否准确。

(2)辅助棱镜A 'B 'C '的作用是让较多的光线能投射出到液层和折射棱镜的面AB上,使观察到的分界线更为清楚。

两棱镜之间的液层一定要均匀,不能有气泡。

滴入液体不宜过多,避免大量液体渗漏在仪器上。

(3)改换另一种被测液体时,必须将棱镜擦拭干净。

2.用阿贝折射仪测定液体折射率(1)测量工作开始前,注意做好棱镜的清洁工作,以免在工作面上残留其它物质而影响测量精度。

(2)必须对阿贝折射仪进行读数校正。

通常,最简便的方法是用蒸馏水来校正,因蒸馏水在一定温度(20摄氏度)和一定光源(钠光589.3纳米)照射下,它的折射率为已知值,n 水=1.3330。

为此,只要滴几滴蒸馏水到进光棱镜上,调节并读取其折射率数值,如不相符,可微动仪器上的校正螺旋,使之完全相同。

这样,折射仪的读数就得到校正。

如使用仪器上的标准玻璃块(n D =1.5172)进行校正,则应根据测定固体折射率的方法,在标准玻璃块与折射率棱镜之间滴入高折射率的接触液,按上述方法进行校正。

(3)任何物质的折射率都与测量时使用的光波波长和温度有关,本仪器在消除色散的情况下测得的折射率,其对应光波的波长λ=589.3纳米;如需要测量不同温度时的折射率,可将阿贝折射仪与恒温、测温装置连用,待棱镜组和待测物质达到所需5图温度后,方能进行测量。

一般均在室温下进行。

思考题1.怎样应用掠入射法测定玻璃的折射率?简要说明实验方法并推导出折射率的计算公式。

2.用阿贝折射仪测量固体折射率时,为什么要滴入高折射率的接触器液?为什么它对测量结果没有影响?。

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