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》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、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

2、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

3、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

4、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。另一个是折射棱镜。待测液体(

5、3等)具有各种不同的入射角，最大的入射角是90o，这种方向的入射称为掠入射。对不同方向入射光中的某条光线，设它以入射角i射向AB面，经棱镜两次折射后，从AC面以角出射，若

6、?由图3可知，除光线“l”外，其它光线“2”、“3”等在AB面上的入射角皆小于90o。因此当扩展光源的光线从各个方向射向AB面时，凡入射角小于90o的光线，经棱镜折射后的出射角必大于角而偏折于“1”’的左侧形成亮视场。而“1”的另一侧因无光线而形成暗场。显然，明暗视场的分界线就是掠入射光束“1”的出射方向(“1”’)。阿贝折射仪直接标出了与角对应的折射率值，测量时只要使明暗分界线与望远镜叉丝交点对准，就可从读数装置上直接读出值。二、测定固体的折射率若待测固体有两个互成90o角的抛光面，则可用透射光测定其折射率，如图4所示，在待测

7、固体和折射棱镜AB面之间滴一滴接触液(其折射率设为，要求)，扩展光源发出的光直接进入待测固体(不用进入光棱镜)，经过接触液进入折射棱镜，其中一部分光线在通过待测固体时，传播方向平行于固体与接触液的交界面。当时，同理，由折射定律和几何关系可得待测固体折射率为（3）当出射光线与顶角A分居于AC面法线的两侧时，公式(3)取“-”号，如图4所示。反之，若在同侧时，公式(3)取“+”号。由于折射棱镜的n和A均已知，只要测出光线掠入射经过待测固体时，由棱镜AC面上的出射极限角，由上式即可算出待测固体的折射率。用阿贝折射仪测量时，只要使明暗分

8、界线与望远镜叉丝交点对准，就可直接读出值。接触液的存在并不影响的测量，但要求其折射率。接触液的作用是使待测样品面和折射棱镜面形成良好的光学接触，没有空隙且有粘附性。此外，用反射光测定折射率的原理如图5所示，光由折射棱镜的磨砂面BC进入，此时BC面就成为一个扩展面