文档介绍：折射率是透明材料的一个重要光学常数。测定透明材料折射率的方法很多,全反射法是其中之一。全反射法具有测量方便快捷,对环境要求不高,不需要单色光源等特点。然而,因全反射法属于比较测量,故其测量准确度不高(大约Δn=3×104),被测材料的折射率的大小受到限制(~),且对固体材料还需制成试件。尽管如此,在一些精度要求不高的测量中,全反射法仍被广泛使用。
阿贝折射仪就是根据全反射原理制成的一种专门用于测量透明或半透明液体和固体折射率及色散率的仪器,它还可用来测量糖溶液的含糖浓度。它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、科研机构及学校的常用仪器。
一、实验目的
,掌握应用方法。
,学会使用阿贝折射仪。
二、教学重、难点
重点:实验原理的理解
阿贝折射仪的结构
难点:阿贝折射仪的结构
三、实验原理
由全反射定律可知,当光线从光密媒质进入光疏媒质时,若入射角为某个特定角,其折射角可达90o,此入射角称为全反射临界角。反之,当光线以90o入射角自光疏媒质进入光密媒质时,其折射角即为全反射临界角。
如图所示,在进光棱镜A‵B‵C‵与折射棱镜ABC之间均匀充满折射率为nx的液体。设折射棱镜的折射率为n1,且n1>nx,光线进入进光棱镜后被磨砂面A‵B‵漫反射为各种方向的光线通过待测液体后射向折射棱镜。沿AB面掠射的光线(入射角i=90o)经界面AB折射后以全反射临界角α进入折射棱镜,又以折射角β从BC面出射至空气中。所有入射角小于90o的光线都能折射进入折射棱镜,经AB面折射后的折射角都小于临界角α。而所有入射角大于90o的光线都被棱镜的金属外壳挡住,不能进入折射棱镜。因此,入射角等于90o的光线是折射到棱镜内的所有光线中最靠边(折射角最大)的一条光线)图中1-1‵光线),其他光线均在该光线的下方(图中2-2‵光线),在此光线以上则完全无光。用望远镜迎着出射光方向观察,就会看到图中明暗分明的两分视场,其分界线对应于以β角出射的光线。
物质材料的不同,其折射率就不相同。不同的折射率又对应着不同的全反射临界角,因而出射角也就不相同。简而言之,就是一定的出射角β,对应于一定的折射率。
由折射定律,光线经AB面折射满足:
经BC面折射满足:
已知 i=900, n2=1(空气的折射率),由角度关系α=φ-γ和三角函数关系解得:
当出射光线在折射棱镜BC面法线的上方(右侧)时,上式中cosφsinβ前的“-”号应改为“+”号。
式中,φ为折射棱镜入射面AB与出射面BC之间的的夹角。若φ和n1已知,则只需测出出射角β,便可计算出待测液的折射率nx。阿贝折射仪的刻度盘上直接刻有与出射角β对应的n值,因此用阿贝折射仪测物体的折射率不必计算,可从刻度盘上直接读出nx的值。
物质的折射率与通过该物质的光的波长有关。×10-7m的D谱线(钠黄光)而言的,用nD表示。一般情况下略去下标记作n。阿贝折射仪中的阿米西棱镜(也称色散棱镜),是按照让D谱线直通(偏向角为零)的条件设计的,所以用阿贝折射仪测得的折射率nx就是待测物对D谱线的折射率n。
四、实验仪器
阿贝折射仪一台,照明台