光學材料折射率的測量 李偉林

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1、物理研究性實驗報告　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2021-6-19　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　光學材料折射率的測量班級：　　　03105班姓名：　　　李偉林學號：　　　030148指導老師：　程洪艷　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　8物理研究性實驗報告　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2021-6-19摘要　　本實驗通過運用讀數(shù)顯微鏡根據(jù)視高法的原理來對棱鏡和水進行折射率測量，然

2、后用阿貝折射儀測量水和酒精的折射率。要求學生掌握幾種測量方法，并且能夠自行設(shè)計實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)作能力．AbstractWiththereadingmicroscopeandtheprincipleofrefraction,oneshouldmeasuretherefractiveindexofprismandwater,thenmeasuretherefractiveindexofwaterandalcoholwiththehelpofAbelldevice.Thepurposeoftheexperime

3、ntistomakestudentabsorbseveralmethodsofmeasuringsubstance’srefractionindex,andmakeouthisownschemes,whichistoposterstudent’screativeabilities.一前言(1)實驗目的1>綜合學過的知識和基本實驗操作,完成對不同待測樣品折射率的測定;2>了解阿貝折射儀的結(jié)構(gòu);3>掌握用阿貝折射儀測量折射率的原理和調(diào)節(jié)使用方法；4>用阿貝折射儀測量液體和固體的折射率。5>利用厚度之視差決定玻璃

4、及某些透明物體對白光之平均折射率.二實驗原理實驗設(shè)計思想實驗儀器1極限法測折射率-----阿貝折光儀阿貝爾折光儀可直接用來測定液體的折光率，定量地分析溶液的組成，鑒定液體的純度。同時，物質(zhì)的摩爾折射度、摩爾質(zhì)量、密度、極性分子的偶極矩等也都可與折光率相關(guān)連，因此它也是物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究工作的重要工具。折光率的測量，所需樣品量少，測量精密度高（折光率可精確到），重現(xiàn)性好，所以阿貝爾折光儀是教學和科研工作中常見的光學儀器，近年來，由于電子技術(shù)和電子計算機技術(shù)的發(fā)展，該儀器品種也在不斷更新。下面介紹儀器的工作原理和使用

5、方法。Ⅰ.基本原理(1)折射現(xiàn)象和折光率當一束光從一種各向同性的介質(zhì)m進入另一種各向同性的介質(zhì)M時，不僅光速會發(fā)生改變，如果傳播方向不垂直于界面，還會發(fā)生折射現(xiàn)象，如圖III-8-1所示。根據(jù)史耐爾（Snell）折射定律，波長一定的單色光在溫度，壓力不變的條件下，其入射角折射角于這兩種介質(zhì)的折光率n（介質(zhì)M），N（介質(zhì)m）成下列關(guān)系，即：=　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　8物理研究性實驗報告　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

6、　2021-6-19如果介質(zhì)m是真空，因規(guī)定=1，故?n稱為介質(zhì)M的絕對折光率。如果介質(zhì)m為空氣，則（空氣的絕對折光率），因此????????,稱為介質(zhì)M對空氣的相對折光率。因n與相差甚小，所以通常以值作為介質(zhì)的絕對折光率，但在精密測定時，必須校正之。折光率以符號n表示，由于n與波長有關(guān)，因此在其右下角注以字母表示測定時所用單色光的波長，D,F,G,C,等分別表示鈉的D（黃）線，氫的F（藍）線，G（紫）線，C（紅）線等；另外，折光率又與介質(zhì)溫度有關(guān)，因而在n的右上角注以測定時介質(zhì)溫度（攝氏溫標）。例如表示在

7、20℃時介質(zhì)對鈉光D線的折光率。(2)阿貝爾折光儀測定液體介質(zhì)折光率的原理阿貝爾折光儀是根據(jù)臨界折射現(xiàn)象設(shè)計的，如圖所示。試樣m置于測量棱鏡P的鏡面F上，而棱鏡的折光率大于試樣的折光率。如果入射光I正好沿著棱鏡與試樣的界面F射入，其折射光為，入射角，折射角為，此即稱為臨界角，因為再沒有比更大的折射角了。大于臨界角的構(gòu)成暗區(qū)，小于臨界角的構(gòu)成亮區(qū)。因此具有特征意義，根據(jù)III-8-1式，可得：???顯然，如果已知棱鏡P的折光率，并且在溫度、單色光波長都保持恒定值的實驗條件下，測定臨界角就能算出被測試樣的折光率

8、。(3)儀器結(jié)構(gòu)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　8物理研究性實驗報告　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2021-6-19（a）是一種典型的阿貝折光儀的結(jié)構(gòu)示意圖.其中心部件是由兩塊直角棱鏡組成的棱鏡組，下面一塊是可以啟閉的輔助棱鏡，其斜面是磨砂的，液體試樣夾在輔助棱鏡與測量棱鏡之間，展開成一薄層。光由光源經(jīng)反射鏡反射至輔助棱鏡，