文档介绍：浅谈测定光学介质折射率的几种方法
摘要:本文介绍了几种测定光学介质折射率的常用方法,并简要给出测量原理.
关键词:折射率; 折射定律;最小偏向角;Brewster定律;牛顿环;全反射
Several Methods of Measuring Refractive Index of Optical Medium
Abstract:This paper introduces several methods of measuring the refractive index of optical medium and provides their principle in brief .
Key Words: refractive Index ; law of refraction ; angle of minimum deviation ; Brewster’s law ; ; Newton’s ring ; total reflection .
折射率是表征透光介质折光性能的重要参量,测量物质的折射率无论是在实验学****还是在科研和生产中, 都有十分重要的意义. 在大量的光学现象中,物质的折射率具有决定性的意义,因此对其测量的方法也比较多. 本文给出了几种测定光学介质折射率的常用方法,并给出了相应的测量原理, 对实验技术方面的问题不作具体讨论.
1 应用折射定律测定介质的折射率
应用折射定律测定固体介质的折射率
如图1,一束光从aa’面射入透光介质, 经介质折射后从bb’面出射,根据折射定律
图 1
因此,实验中我们只需测出折射角 r 和反射角i ,或者通过测量其他量计算出的值即为待测介质的折射率.
利用折射定律测定液体的折射率
图 2
如图2所示,将直尺AB紧挨着杯壁竖直插入杯中,在刻度尺的对面观察液面,能同时看到刻度尺在液体中的部分和露出夜面的部分;调整视线,直到眼睛从杯子的边缘D往下看时,,A,B所对应的刻度值,量出玻璃杯的直径d,根据几何关系和折射定律,
2 应用最小偏向角法
假设有一束单色平行光LD入射到棱镜上,经过两次折射后沿ER方向射出,则入射光线LD与出射光线ER间的夹角称为偏向角,如图3所示.
图3 最小偏向角的测定
转动三棱镜,改变入射光对光学面AC的入射角,出射光线的方向ER也随之改变,即偏向角发生变化. 沿偏向角减小的方向继续缓慢转动三棱镜,使偏向角逐渐减小;当转到某个位置时,若再继续沿此方向转动,偏向角又将逐渐增大,此位置时偏向角达到最小值,测出最小偏向角
. 可以证明棱镜材料的折射率与顶角及最小偏向角的关系式为
实验中,利用分光镜测出三棱镜的顶角及最小偏向角,即可由上式算出棱镜材料的折射率 n .
3. 应用牛顿环测定液体的折射率
一个曲率半径相当大的平凸透镜,凸面置于一光学平板玻璃之上,二者之间形成以中心接触点到边缘逐渐增厚的空气薄膜. 当以平行单色光垂直入射式,入射光将在空气薄膜的上下两个表面反射产生具有一定光程差的两束相干光,并且在空气薄膜上缘面相遇干涉. 形成以玻璃接触点为中心的一系列明暗相间的干涉圆环,即牛顿环(如下图所示) .
图 4
图 3
设