光学材料折射率的测量 李伟林

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1、物理研究性实验报告　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2021-6-19　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　光学材料折射率的测量班级：　　　03105班姓名：　　　李伟林学号：　　　030148指导老师：　程洪艳　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　8物理研究性实验报告　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2021-6-19摘要　　本实验通过运用读数显微镜根据视高法的原理来对棱镜和水进行折射率测量，然后用阿贝折射仪测量水和酒精的折射率。要求学生掌握几种测量方法，并且能

2、够自行设计实验，培养学生的创作能力．AbstractWiththereadingmicroscopeandtheprincipleofrefraction,oneshouldmeasuretherefractiveindexofprismandwater,thenmeasuretherefractiveindexofwaterandalcoholwiththehelpofAbelldevice.Thepurposeoftheexperimentistomakestudentabsorbseveralmethodsofmeasuringsubstance’srefractio

3、nindex,andmakeouthisownschemes,whichistoposterstudent’screativeabilities.一前言(1)实验目的1>综合学过的知识和基本实验操作,完成对不同待测样品折射率的测定;2>了解阿贝折射仪的结构;3>掌握用阿贝折射仪测量折射率的原理和调节使用方法；4>用阿贝折射仪测量液体和固体的折射率。5>利用厚度之视差决定玻璃及某些透明物体对白光之平均折射率.二实验原理实验设计思想实验仪器1极限法测折射率-----阿贝折光仪阿贝尔折光仪可直接用来测定液体的折光率，定量地分析溶液的组成，鉴定液体的纯度。同时，物质的摩尔折射度、摩

4、尔质量、密度、极性分子的偶极矩等也都可与折光率相关连，因此它也是物质结构研究工作的重要工具。折光率的测量，所需样品量少，测量精密度高（折光率可精确到），重现性好，所以阿贝尔折光仪是教学和科研工作中常见的光学仪器，近年来，由于电子技术和电子计算机技术的发展，该仪器品种也在不断更新。下面介绍仪器的工作原理和使用方法。Ⅰ.基本原理(1)折射现象和折光率当一束光从一种各向同性的介质m进入另一种各向同性的介质M时，不仅光速会发生改变，如果传播方向不垂直于界面，还会发生折射现象，如图III-8-1所示。根据史耐尔（Snell）折射定律，波长一定的单色光在温度，压力不变的条件下，其入射角

5、折射角于这两种介质的折光率n（介质M），N（介质m）成下列关系，即：=　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　8物理研究性实验报告　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2021-6-19如果介质m是真空，因规定=1，故 n称为介质M的绝对折光率。如果介质m为空气，则（空气的绝对折光率），因此        ,称为介质M对空气的相对折光率。因n与相差甚小，所以通常以值作为介质的绝对折光率，但在精密测定时，必须校正之。折光率以符号n表示，由于n与波长有关，因此在其右下角注以字母表示测定时所用单色光的波长，

6、D,F,G,C,等分别表示钠的D（黄）线，氢的F（蓝）线，G（紫）线，C（红）线等；另外，折光率又与介质温度有关，因而在n的右上角注以测定时介质温度（摄氏温标）。例如表示在20℃时介质对钠光D线的折光率。(2)阿贝尔折光仪测定液体介质折光率的原理阿贝尔折光仪是根据临界折射现象设计的，如图所示。试样m置于测量棱镜P的镜面F上，而棱镜的折光率大于试样的折光率。如果入射光I正好沿着棱镜与试样的界面F射入，其折射光为，入射角，折射角为，此即称为临界角，因为再没有比更大的折射角了。大于临界角的构成暗区，小于临界角的构成亮区。因此具有特征意义，根据III-8-1式，可得：   显然，如

7、果已知棱镜P的折光率，并且在温度、单色光波长都保持恒定值的实验条件下，测定临界角就能算出被测试样的折光率。(3)仪器结构　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　8物理研究性实验报告　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2021-6-19（a）是一种典型的阿贝折光仪的结构示意图.其中心部件是由两块直角棱镜组成的棱镜组，下面一块是可以启闭的辅助棱镜，其斜面是磨砂的，液体试样夹在辅助棱镜与测量棱镜之间，展开成一薄层。光由光源经反射镜反射至辅助棱镜，