透明材料折射率测量

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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。

4用阿贝折射仪测定透明介质的折射率

用阿贝折射仪测液体的折射率折射率是透明材料的一个重要光学常数。

测定透明材料折射率的方法很多，全反射法是其中之一。

全反射法具有测量方便快捷，对环境要求不高，不需要单色光源等特点。

然而，因全反射法属于比较测量，故其测量准确度不高（大约Δn=3×104），被测材料的折射率的大小受到限制（约为1.3～1.7），且对固体材料还需制成试件。

尽管如此，在一些精度要求不高的测量中，全反射法仍被广泛使用。

阿贝折射仪就是根据全反射原理制成的一种专门用于测量透明或半透明液体和固体折射率及色散率的仪器，它还可用来测量糖溶液的含糖浓度。

它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、科研机构及学校的常用仪器。

一、实验目的1．加深对全反射原理的理解，掌握应用方法。

2．通过对几种液体折射率的测量，学会使用阿贝折射仪。

二、教学重、难点重点：实验原理的理解阿贝折射仪的结构难点：阿贝折射仪的结构三、实验原理由全反射定律可知，当光线从光密媒质进入光疏媒质时，若入射角为某个特定角，其折射角可达90o，此入射角称为全反射临界角。

反之，当光线以90o入射角自光疏媒质进入光密媒质时，其折射角即为全反射临界角。

如图所示,在进光棱镜A‵B‵C‵与折射棱镜ABC之间均匀充满折射率为n x的液体。

设折射棱镜的折射率为n1，且n1＞n x，光线进入进光棱镜后被磨砂面A‵B‵漫反射为各种方向的光线通过待测液体后射向折射棱镜。

沿AB面掠射的光线（入射角i=90o）经界面AB折射后以全反射临界角α进入折射棱镜，又以折射角β从BC 面出射至空气中。

所有入射角小于90o的光线都能折射进入折射棱镜，经AB 面折射后的折射角都小于临界角α。

而所有入射角大于90o的光线都被棱镜的金属外壳挡住，不能进入折射棱镜。

因此，入射角等于90o的光线是折射到棱镜内的所有光线中最靠边(折射角最大)的一条光线)图中1-1‵光线），其他光线均在该光线的下方（图中2-2‵光线），在此光线以上则完全无光。

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

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。

一种测量光透明液体折射率的方法

一种测量光透明液体折射率的方法一种测量光透明液体折射率的方法引言测量光透明液体折射率是在光学研究、材料分析以及实验室工作中常用的一项技术。

本文将介绍一种常用的方法来准确测量液体的折射率。

方法一：折射法1.准备一个成型透明容器，如玻璃筒。

2.在容器中注入待测液体，确保液体层厚度足够。

3.在液体表面上方垂直放置一个尺子，记录液体表面和尺子的距离d1。

4.用光源照射容器，使光线从容器底部射入液体，并通过底部射出。

5.观察到光线通过液体的偏折情况。

通过旋转尺子，找到使光线几乎无折射的角度，并记录下液体表面和尺子的距离d2。

6.根据斯涅尔定律，计算液体的折射率n：n = sinθ1 / sinθ2，其中θ1和θ2分别为入射光线和折射光线与法线的夹角。

方法二：自制折射计法1.准备一个直角三棱镜和一个刻度尺。

2.在三棱镜上面放置液体，使其充满一个边长。

3.通过调整刻度尺的位置，令射入和射出的光线垂直于三棱镜表面。

4.观察到射入和射出的光线在液体中的偏折情况。

5.根据菲涅尔公式，计算液体的折射率n：n = tan((A + D) / 2)/ tan(A / 2)，其中A为入射角，D为偏折角。

方法三：干涉法1.准备一台干涉仪和待测液体。

2.将液体放置在干涉仪的透明玻璃板上。

3.通过调整干涉仪的仪器参数，使干涉图样清晰可见。

4.观察干涉图样的改变，尤其是暗纹移动的情况。

5.根据相移法，计算液体的折射率n：n = λ / (2d * tanθ) ，其中λ为光波长，d为液体的厚度，θ为暗纹移动的角度。

方法四：光栅法1.准备一个光栅和一台光栅光谱仪。

2.将光栅安装在光栅光谱仪中。

3.将待测液体置于光栅前方。

4.观察到光栅光谱仪中出现的谱线。

5.根据光栅公式，计算液体的折射率n：n = mλ / d * sinθ，其中m为级次，λ为光波长，d为光栅常数，θ为出射角。

结论通过折射法、自制折射计法、干涉法以及光栅法等方法可以测量光透明液体的折射率。

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。

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。

物理实验：测量光的折射率的实验方法

物理实验：测量光的折射率的实验方法引言物理学涉及许多令人着迷的实验，为我们揭示了自然界的奥秘。

其中之一是测量光的折射率的实验。

折射率是材料对光的传播速度的衡量，它能够影响光线在不同介质间的弯曲和偏折。

测量光的折射率对于研究光学原理及其在实际应用中的表现至关重要。

本文将介绍测量光的折射率的几种常见实验方法，并探讨它们的原理和实验步骤。

H2：实验方法1：布儒斯特角法布儒斯特角法是一种经典的实验方法，用于测量透明物质的折射率。

它基于当光线通过两种介质界面时，入射角等于折射角时光线不发生折射的原理。

1.实验材料和设备：•光源：激光器或白光源•透明介质样品：例如玻璃、水或透明塑料•三棱镜或折射计•能够测量角度的仪器：例如量角器或旋转光学台2.实验步骤：3.选取一块透明介质样品，如玻璃片。

4.将光源对准样品，使光线垂直于样品表面入射。

5.调整光源的位置，使光线通过玻璃片。

6.将三棱镜或折射计放在光线路径上，并调整其位置，使光线经过样品后通过三棱镜或折射计。

7.旋转三棱镜或折射计，同时记录角度。

8.当光线在样品中发生不折射时，记录此角度，该角度即为布儒斯特角。

9.重复实验多次，取平均值并计算折射率的近似值。

10.原理解释：布儒斯特角法基于光线折射发生的界面条件，即入射角等于折射角时光线不发生折射。

通过调整角度，当入射角等于布儒斯特角时，测量到的角度即为折射角度。

根据折射定律，可以使用布儒斯特角的正切值与折射率之间的关系来计算折射率的近似值。

H2：实验方法2：光程差法光程差法是另一种测量光的折射率的方法。

它利用了光在不同介质中传播速度不同导致的相位差。

1.实验材料和设备：•光源：例如白光源或单色激光器•介质样品：例如透明均质玻璃片•平行板：可调节厚度以改变光程差•干涉仪：例如迈克耳孙干涉仪或薄膜干涉仪2.实验步骤：3.准备一个透明均质玻璃样品和一对平行板。

4.将光源对准样品，并通过一个平行板使光线通过样品。

5.调整平行板的位置，改变光程差，观察干涉图案。

利用迈克尔逊干涉仪测量透明材料折射率的新方法

第２３卷第５期２１００年１Ｏ月
大
学
物
理
实
验
Ｖｏ．３Ｎ０５１２．
ＰＨＹＳ（ＬＩＥＸＰＥＲ眦
ＮＴ０ＦＣ０ＬＬＥＧＥ
Ｏｃ．２１ｔ００
文章编号：Ｏ７２３（ＯＯＯ —０２０１０ —９４２ｌ）５０６－３
△ｚ＝－６２８× １４片２吐５环所转Ｏ根据光路的可逆性，虑来回，考只要在公式（）（）１、２两边同乘以２就可以了。这样由公式（）１、（）联立可得：２２缁一ｂ（－）２６２８０。［ｎ－／ｂ３＝３．１－Ｘ（）３
见图１。
首先调节Ｍ，与Ｍｚ的等光程（没放待测材料）再在其中可移动Ｍ２路上放上厚度均匀待，光
测透明材料，材料与导轨垂直，调节Ｍｚ使与Ｍ。
再次等光程。假如Ｍｚ移动ｚ（，ｍ）材料的厚度为
圈２器件转动引起光程变化分析图
文献标志码：Ａ
待测器件要求不高，利用计算机来处理测量数据，不需要太多的人工计算，可以达到相当高的准确度。
中图分类号：－３Ｏ４３
而且待测材料的厚度不宜很大（般不能超过一
１原理分析
迈克尔逊干涉仪是大学物理中一个重要光学
利用迈克尔逊干涉仪测量透明材料折射率的新方法
谌正艮，廖艳林，青生赵
（安徽大学，安徽合肥２０３）３０９

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。

透明薄膜折射率的测定

透明薄膜折射率的测定
要测量透明薄膜的折射率，可以采用以下方法：
1. 构建一台自制的斯涅尔法测折射仪。

这种仪器由一个光源、一个透镜和一个测量仪器（如刻度尺或数字显示器）组成。

首先，将透明薄膜放置在透镜上，并保持透明薄膜与透镜之间无空气。

然后，通过调整透镜的位置，使透明薄膜上的反射光线与透射光线之间的角度保持一定的关系。

通过测量反射光线和透射光线的角度，可以计算出透明薄膜的折射率。

2. 使用自动折射仪。

这种仪器通过测量光线通过透明薄膜时的入射角和出射角之间的关系，可以直接计算出透明薄膜的折射率。

通常，该仪器具有高精度和自动测量功能，使得测量过程更加简单和准确。

无论使用哪种方法，测量透明薄膜的折射率时需要注意以下事项：
- 确保透明薄膜完全平整，没有气泡和杂质等干扰物。

- 确保光源的稳定性和一致性，以获得准确的测量结果。

- 测量过程中最好避免外界的光线干扰，例如尽量在暗室或遮光箱中进行测量。

- 在测量过程中，要记录下所使用的入射角和出射角的数值，以便后续计算和参考。

通过以上方法，可以测量透明薄膜的折射率，从而了解材料的光学性质以及应用的潜力。

实验二透明介质折射率地测定

实验二透明介质折射率的测定折射率是光学材料的重要参数之一，它与材料的温度、湿度、浓度等基本物理量有一定的关系，在科研和生产实际中，常通过测量折射率来获得材料的相关信息．本实验用掠入射法测定液体折射率，用光的折射法测固体折射率．·实验目的1．了解阿贝折射仪的工作原理，熟悉其使用方法；2．用掠入射法测定液体的折射率；3．用像的视高法测固体的折射率．·实验仪器阿贝折射仪，移测显微镜，钠灯，玻璃砖，水、酒精等待测液体．阿贝折射仪是测量固体和液体折射率的常用仪器，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．18151反光镜；6阿米西棱镜手轮（色散调节手轮）；7色散值刻度圈；8目镜；10棱镜锁紧手柄；11棱镜组；13温度计座；14底座；15折射率刻度调节手轮（转动棱镜）；16校正螺钉；18圆盘组；19小反光镜；20读数镜筒；21望远镜筒1467181920211011图2-1（a）WZS-1型阿贝折射仪结构图16131.阿贝折射仪的外部结构实验用阿贝折射仪的型号有两种：WZS-1型阿贝折射仪结构见图2-1（a ）、2WAJ 型阿贝折射仪结构见图2-1（b ）．2.阿贝折射仪的光学系统WZS-1型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2-2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3之间，经阿米西消色差棱镜组4抵消由于折射棱镜待测物质所产生的色散，通过物384527'8'71011913121反光镜；2棱镜座连接转轴；3遮光板；4恒温器接头；5进光棱镜座；6色散调节手轮；7色散值刻度圈；8目镜；9盖板； 10棱镜锁紧手轮； 11折射标棱镜座； 12照明刻度盘聚光镜； 13温度计座； 14底座； 15折射率刻度调节手轮；16校正螺钉； 17壳体；16 721715 614410 11 81295 1133 图2-1（b ）2WAJ 型阿贝折射仪结构图镜5将明暗分界线成像于分划板6上，再经目镜7和8放大成像后为观察者所观察．阿米西消色差棱镜组由两个完全相同的直视棱镜组成，每一个直视棱镜又由三个分光棱镜复合而成，如图2-3所示．棱镜1和3的介质相同，与棱镜2互为倒置，并使钠黄光（D 线）能无偏向地通过，但对波长较长的红光（C 线）、波长较短的紫光（F 线），因复合棱镜的色散，将产生相应的偏折，其主截面如图2-3所示．消色差棱镜组通过一个公用的旋钮调节，使之绕望远镜的光轴沿相反方向同时转动，转动的角度可从读数盘上读出．在平行于阿贝折射棱镜的主截面内，产生一个随转动角度改变的色散，色散的方向和数值的大小均可变化，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：光线由小反光镜经毛玻璃照亮刻度盘，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＇放大成像后为观察者所观察． 2WAJ 型阿贝折射仪的光学系统由由望远系统和读数系统两部分组成，如图2-4所示。

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。

利用牛顿环实验测定透明薄片的折射率方法与注意事项

利用牛顿环实验测定透明薄片的折射率方法与注意事项引言：牛顿环实验是一种常用的测量透明薄片折射率的方法。

通过利用牛顿环现象可以准确测定透明薄片的厚度和折射率，具有简便、直观、精确的特点。

本文将介绍牛顿环实验测定透明薄片折射率的方法和注意事项。

一、实验方法1. 实验器材准备实验所需器材包括：一台光源（如激光光源），一块平凸透镜，一块待测透明薄片，一个调节螺钉的测微器以及一个显微镜。

2. 实验步骤a) 将光源设置在平台上并打开。

b) 在显微镜下方放置平凸透镜，使光源发出的平行光通过透镜。

c) 在透镜上方，将待测透明薄片轻轻放置于透镜上。

注意要使薄片与透镜的接触面为平行。

d) 通过调整显微镜底部的测微器，使显微镜的视野中出现牛顿环。

注意调节测微器的位置，以使得牛顿环清晰可见。

e) 记录下相应的测微器读数，然后移动透镜和薄片，使得发生一周的位移。

再次记录测微器读数。

f) 通过测微器读数的变化计算出透明薄片的厚度和折射率。

二、计算方法1. 计算透明薄片的厚度透明薄片的厚度可以通过牛顿环的半径变化来计算。

设初始测微器读数为d1，经过一周位移后的测微器读数为d2，一周位移引起的读数差值为Δd。

则透明薄片的厚度h可以通过以下公式计算：h = Δd * λ / [2 * (d2 - d1)]其中，λ为光的波长。

2. 计算透明薄片的折射率透明薄片的折射率n可以通过以下公式计算：n = N / h其中，N为牛顿环的序号。

三、注意事项1. 实验环境实验应在光线较暗的环境中进行，以避免光源干扰或外界光线对实验结果的影响。

2. 平凸透镜的选择选择适当的平凸透镜是保证实验效果的关键。

透镜的质量应优秀，表面光洁度高。

3. 牛顿环的调节在进行实验前，需要确保牛顿环清晰可见。

通过调节显微镜的测微器，使得显微镜底部与透明薄片之间的距离符合要求，以获得清晰的牛顿环。

4. 读数准确性在记录测微器读数时，应保持稳定的手势，避免误读或读数过程中的摇动。

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。

用阿贝折射仪测量折射率

用阿贝折射仪测量折射率折射率是透明材料的重要光学常数。

测量透明材料折射率的方法很多。

最小偏向角法具有测量精度高、被测折射率的大小不受限制、不需要已知折射率的标准试件而能直接测出被测材料的折射率等优点。

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Δn D =3×10-4），被测折射率的大小受到限制（n D 大约为1.3—1.7），对于固体材料也需要制成试件，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的固体折射率及平均色散n F —n C 的仪器，它还能测量糖溶液的含糖浓度。

它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、研究单位和学校的常用设备之一。

【实验目的】 1. 掌握用掠入射法测定物质的折射率； 2. 学会阿贝折射仪的调整和使用方法； 3. 通过对酒精折射率的测定，确定酒精的浓度；4. 通过对不同温度下水折射率的测定，了解水的折射率随温度的变化关系。

【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。

如图1所示。

光由折射率为n 的介质射入折射率为N 的介质时，由折射定律知，入射角i 与折射角r 有以下关系：nsini =N sinr （1）如果n ＜N ，即光由光疏介质射入光密介质时，折射光靠近法线，亦即r ＜i 。

入射角可取由0°到90°的任何一数值，由式（1）折射角亦具有对应的某个数值。

当入射角达最大值i =90°时，折射角达最大值r =r c 。

此时的入光线称掠射光线，对应的折射角r c 称为折射临界角或又称全反射角，以此代入（1）式得（2）⎭⎬⎫==°c c r N n r N n sin sin 90sin 已知N 值，则测出折射临界角r c ，即可算出待测介质的折射率n 。

透明介质折射率的测量

透明介质折射率的测量一、前言透明介质折射率的测量是光学领域中的一个重要问题。

在实际应用中，人们需要知道透明介质的折射率以便进行光学设计和制造。

本文将介绍透明介质折射率的测量方法及其原理。

二、基本原理1. 折射定律当光线从一种介质进入另一种介质时，它会发生折射。

根据斯涅尔定律，入射角 i 和折射角 r 满足以下关系式：n1·sin(i) = n2·sin(r)其中，n1 和 n2 分别为两种介质的折射率。

2. 菲涅尔公式当光线从一个介质进入另一个介质时，部分光线会反射回去。

菲涅尔公式描述了反射和透射的幅度比例与入射角之间的关系。

对于垂直入射的光线，反射和透过的光线幅度比例相等。

对于非垂直入射的光线，则需要使用菲涅尔公式来计算反射和透过的光线幅度比例。

三、测量方法1. 传统方法传统的透明介质折射率测量方法是使用光斑偏移法。

这种方法需要使用一个光源和一个平面玻璃板。

首先，将平面玻璃板放在两个支架之间，使其与地面垂直。

然后，将光源放在一侧，并将光线投射到平面玻璃板上。

当光线穿过平面玻璃板时，它会发生折射和反射。

通过观察反射的光线和折射的光线，可以计算出透明介质的折射率。

2. 自动测量方法随着技术的发展，现代测量方法已经变得更加自动化和精确。

自动测量方法使用了更高级别的设备和技术来测量透明介质的折射率。

其中一种常见的自动测量方法是使用自动控制衍射仪。

衍射仪是一种检测物体形状、大小、位置等参数的仪器。

在透明介质折射率测量中，衍射仪可以用来精确地计算出入射角度和折射角度，并从而计算出透明介质的折射率。

另一种常见的自动测量方法是使用自动控制干涉仪。

干涉仪是一种用于测量光线相位差的仪器。

在透明介质折射率测量中，干涉仪可以用来计算入射角度和折射角度，并从而计算出透明介质的折射率。

四、总结透明介质折射率的测量是光学领域中的一个重要问题。

传统的透明介质折射率测量方法是使用光斑偏移法，而现代自动测量方法则使用更高级别的设备和技术来实现自动化和精确性。

透明光学材料折射率的快速简易测量方法

0引言光学材料通常有折射率等参数需要测量［1，2］。折射率
是描述光学材料性质的重要参数，是几何光学中最重要的一个概念，是光学设计、研究光学材料性质及其应用的基础。随着光学系统在各个领域的渗透和日益广泛的应用，以及对光学系统成像质量的要求不断提高，快速精确的测量光学材料的折射率显得更加重要。光学是一门古老的学科，人们提出并实现了各种各样的折射率测量方法［3～ 7］：干涉法和测角法。干涉法和测角法都可以达到较高精度的测量，但是对仪器设备和被测样品形状等要求也很高［8，9］，比如：干涉法通常要求两个反射面严格平行、面形偏差甚至高达 λ /100，对平行光管提出了非常高的要求；测角法以折射定律为基础，需要将材料加工成棱镜形状，加工工艺相对复杂，而且高精度的测量需要大型的精密测角仪，在测量时需要校正温度和压力产生的影响。
平行平板，则折射率测量精度更高。
关键词：光学测量；光学材料；折射率；平行平板
中图分类号： O 439； TN 247
文献标识码： A
文章编号： 1000—9787（ 2019） 09—0050—03
Fast and simple method for measuring refractive index of transparent optical materials*
CHEN Maotian，LIANG Fuheng，WU Zongwang，ZHENG Hongpeng，LI Yongqiang，WANG Wenhua
（ School of Electronics and Information Engineering，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524088，China）

实验二透明介质折射率测定

.实验二透明介质折射率的测定折射率是光学材料的重要参数之一，它与材料的温度、湿度、浓度等基本物理量有一定的关系，在科研和生产实际中，常通过测量折射率来获得材料的相关信息．本实验用掠入射法测定液体折射率，用光的折射法测固体折射率．·实验目的．了解阿贝折射仪的工作原理，熟悉其使用方法；．用掠入射法测定液体的折射率；．用像的视高法测固体的折射率．8·实验仪器21 20阿贝折射仪，移测显微镜，钠灯，玻璃砖，水、酒精等待测液体．阿贝折射仪是测量固体和液体折射率的常用仪16619 71018 111311514器，测量范围为～，可以直接读出折射率的图2-1〔a〕WZS-1型阿贝折射仪结构图1反光镜；6阿米西棱镜手轮〔色散调节手轮〕；7色散值刻度圈；8目镜；10棱镜锁紧手柄；11棱镜组；13温度计座；14底座；值，操作简便，测量比拟15折射率刻度调节手轮〔转动棱镜〕；16校正螺钉；18圆盘组；19小反光镜；20读数镜筒；21望远镜筒.准确，精度为．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． 1.阿贝折射仪的外部结构实验用阿贝折射仪的型号有两种： WZS-1 型阿贝折射仪结构见图2-1〔a 〕、2WAJ 型阿贝折射仪结构见图2-1〔b 〕．874175 916631011112151413 2图2-1〔b 〕2WAJ 型阿贝折射仪结构图1反光镜；2棱镜座连接转轴；3遮光板；4恒温器接头；5进光棱镜座； 6色散调节手轮；7色散值刻度圈；8目镜；9盖板；10棱镜锁紧手轮；11折射标棱镜座；12照明刻度盘聚光镜；13温度计座；14底座；15折射率刻度调节手轮；16校正螺钉；17壳体；阿贝折射仪的光学系统WZS-1型阿贝折射仪的光学系统由两局部组成：望远系统与读数系统如图2-2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3之间，经阿米西消色差棱镜组4抵消由于折射棱镜待测物质所产生的色散，通过物镜.87658'47'91031113122141(a)(b)图2-2阿贝折射仪光学结构示意图5将明暗分界线成像于分划板6上，再经目镜7和8放大成像后为观察者所观察．阿米西消色差棱镜组由两个完全相同的直视棱镜组成，每一个直视棱镜又由三个分光棱镜复合而成，如图2-3所示．棱镜1和3的介质相同，与棱镜2互为倒置，并使钠黄光〔D 线〕能无偏向地通过，但对波长较长的红光〔C线〕、波长较短的C〔红〕12D〔黄〕3F〔紫〕图2-3阿米西消色差棱镜紫光〔F线〕，因复合棱镜的色散，.将产生相应的偏折，其主截面如图2-3所示．消色差棱镜组通过一个公用的旋钮调节，使之绕望远镜的光轴沿相反方向同时转动，转动的角度可从读数盘上读出．在平行于阿贝折射棱镜的主截面内，产生一个随转动角度改变的色散，色散的方向和数值的大小均可变化，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：光线由小反光镜经毛玻璃照亮刻度盘，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＇放大成像后为观察者所观察．2WAJ 型阿贝折射仪的光学系统由由望远系统和读数系统两局部组成，如图2-4所示。