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《淺談測(cè)定光學(xué)介質(zhì)折射率的幾種方法》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、淺談測(cè)定光學(xué)介質(zhì)折射率的幾種方法摘要:本文介紹了幾種測(cè)定光學(xué)介質(zhì)折射率的常用方法，并簡(jiǎn)要給出測(cè)量原理.關(guān)鍵詞：折射率；折射定律；最小偏向角；Brewster定律；牛頓環(huán)；全反射SeveralMethodsofMeasuringRefractiveIndexofOpticalMediumAbstract：Thispaperintroducesseveralmethodsofmeasuringtherefractiveindexofopticalmediumandprovidestheirprincipleinbrief.KeyWo
2、rds:refractiveIndex;lawofrefraction;angleofminimumdeviation;Brewster’slaw;;Newton’sring;totalreflection.折射率是表征透光介質(zhì)折光性能的重要參量，測(cè)量物質(zhì)的折射率無論是在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)還是在科研和生產(chǎn)中,都有十分重要的意義.在大量的光學(xué)現(xiàn)象中，物質(zhì)的折射率具有決定性的意義，因此對(duì)其測(cè)量的方法也比較多.本文給出了幾種測(cè)定光學(xué)介質(zhì)折射率的常用方法，并給出了相應(yīng)的測(cè)量原理,對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)方面的問題不作具體討論.1應(yīng)用折射定律測(cè)定介質(zhì)的折射率1.
3、1應(yīng)用折射定律測(cè)定固體介質(zhì)的折射率如圖1,一束光從aa’面射入透光介質(zhì),經(jīng)介質(zhì)折射后從bb’面出射,根據(jù)折射定律圖1因此,實(shí)驗(yàn)中我們只需測(cè)出折射角r和反射角i,或者通過測(cè)量其他量計(jì)算出的值即為待測(cè)介質(zhì)的折射率.1.2利用折射定律測(cè)定液體的折射率圖2如圖2所示,將直尺AB緊挨著杯壁豎直插入杯中,在刻度尺的對(duì)面觀察液面,能同時(shí)看到刻度尺在液體中的部分和露出夜面的部分;調(diào)整視線,直到眼睛從杯子的邊緣D往下看時(shí),刻度尺上端某刻度A經(jīng)液面反射后形成的像與看到的刻度尺在液體中的某刻度B重合.讀出O,A,B所對(duì)應(yīng)的刻度值,量出玻璃杯的直徑d,
4、根據(jù)幾何關(guān)系和折射定律,2應(yīng)用最小偏向角法假設(shè)有一束單色平行光LD入射到棱鏡上，經(jīng)過兩次折射后沿ER方向射出，則入射光線LD與出射光線ER間的夾角稱為偏向角，如圖3所示.圖3最小偏向角的測(cè)定轉(zhuǎn)動(dòng)三棱鏡，改變?nèi)肷涔鈱?duì)光學(xué)面AC的入射角，出射光線的方向ER也隨之改變，即偏向角發(fā)生變化.沿偏向角減小的方向繼續(xù)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)三棱鏡，使偏向角逐漸減?。划?dāng)轉(zhuǎn)到某個(gè)位置時(shí)，若再繼續(xù)沿此方向轉(zhuǎn)動(dòng)，偏向角又將逐漸增大，此位置時(shí)偏向角達(dá)到最小值，測(cè)出最小偏向角.可以證明棱鏡材料的折射率與頂角及最小偏向角的關(guān)系式為實(shí)驗(yàn)中，利用分光鏡測(cè)出三棱鏡的頂角及最小偏
5、向角，即可由上式算出棱鏡材料的折射率n.3.應(yīng)用牛頓環(huán)測(cè)定液體的折射率一個(gè)曲率半徑相當(dāng)大的平凸透鏡，凸面置于一光學(xué)平板玻璃之上，二者之間形成以中心接觸點(diǎn)到邊緣逐漸增厚的空氣薄膜.當(dāng)以平行單色光垂直入射式，入射光將在空氣薄膜的上下兩個(gè)表面反射產(chǎn)生具有一定光程差的兩束相干光，并且在空氣薄膜上緣面相遇干涉.形成以玻璃接觸點(diǎn)為中心的一系列明暗相間的干涉圓環(huán)，即牛頓環(huán)（如下圖所示）.圖4圖3設(shè)透鏡曲率半徑為R，根據(jù)光程差計(jì)算，不難得出凸透鏡的曲率半徑公式為：其中，是第M，N個(gè)暗環(huán)的直徑，λ是入射光的波長(zhǎng).顯然,平凸透鏡與平板玻璃之間的間隙
6、中的介質(zhì)為液體時(shí)上面的公式應(yīng)寫為:其中，是平凸透鏡與平板玻璃的間隙中為介質(zhì)液體時(shí)第M，N個(gè)暗環(huán)的直徑，λ是入射光的波長(zhǎng),n為液體的折射率.將兩式相除,將空氣的折射率近似為1,便可得到如下公式:因此,只要分別測(cè)出空氣介質(zhì)和液體介質(zhì)的第M和第N個(gè)暗環(huán)的直徑,便可以根據(jù)上式計(jì)算得到待測(cè)液體的折射率.4.應(yīng)用Brewster定律測(cè)定介質(zhì)的折射率圖5自然光經(jīng)介質(zhì)的發(fā)射折射或吸收后，產(chǎn)生出光波電矢量振動(dòng)在某一方面具有相對(duì)的優(yōu)勢(shì)偏振光（如右圖所示）.當(dāng)自然廣以一般入射角射到折射率為n的介質(zhì)表面時(shí)，其反射光是部分偏振光；當(dāng)自然廣以特殊角度i0（
7、即Brewster角）入射到介質(zhì)表面時(shí)，其反時(shí)光就是完全偏振光.Brewster角與截至折射率有如下關(guān)系:上式就是Brewster定律.在實(shí)驗(yàn)中，我們只需測(cè)出光經(jīng)過介質(zhì)Brewster角，根據(jù)Brewster定律即可算出介質(zhì)的折射率.5.應(yīng)用阿貝折射儀測(cè)定折射率折射儀的基本原理即為折射定律：，n1，n2為交界面的兩側(cè)的兩種介質(zhì)的折射率，為入射角，為折射角(如圖6).??若光線從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，入射角小于折射角，改變?nèi)肷浣强梢允拐凵浣沁_(dá)到90°，此時(shí)的入射角稱為臨界角，阿貝折射儀測(cè)定折射率是基于測(cè)定臨界角的原理.???圖7中
8、當(dāng)不同角度光線射入AB面時(shí)，其折射都大于i，如果用一望遠(yuǎn)鏡對(duì)出射光線觀察，可以看到望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)被分為明暗兩部分，二者之間有明顯分界線.見圖8所示，明暗分界處即為臨界角的位置.圖8圖7圖6圖7中ABCD為一折射棱鏡，其折射率為n2.AB面上面是被測(cè)物體.（透明固體或
