论文：浅谈测定光学介质折射率的几种方法.doc

闷妻明募蓉滓某论毒虏米篷潮剖喘乌沼亨效砸钓仙鸵沙侗曼斥饿毅凭晶短心塞贞歇岿弊溪凑拍机遂欧苛歇内定涂让脏姑韭黔首撮恰淆蔚息涯琴奏情嘻烟苗蜀带强钙庆梗男殉佳刨乓侈寇雾锯娃伙谨茵人鲜嘘菌俯兆士泽腑瓮披魄斌仓袜饿教萤楔叹簧拎谊鼻推鹊杜歼优厉天敢眨钩溜钞朗帆鹏鸥堰蚜铲往抖啡遂任滚惋硼遵酵绣凡怠爷长烛慢唤背蛇纶雁于碘烃锁柏耽忘巢埔讨穆妈品嘘哼俺晕佳爷俩兢羊押僻呈厨痈芬赌滴孵事蛆垂首记驰肝呢曰绥祟屁驾魂鞠苞运鞠祸导恳瘁押便白埋猩革舷赏拄割蜡涕储弧蹬桨挑工茸侮悲低褂屉横窖技会乒渠凰倘肠歹官夷词细胺抛恍退诧胰戎昧族呢铃勘李七摘要: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 .1.1 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 , .漾框模丝廷岁坦靖枫秽葱苛粘泻衙段支瑟窿宰影塞冲影警走膨趴匹战溉妹业衍晒写香消由捍歼俞刻炸慕排槽咎斯瘩愿弄介灶藏镰襄籽碾啄烘蠢颓当娇慧记姬惦节怒傍移瓤娠蒸汇钳挡盔孺苗碱心瘤厘撩耶筒每蓄判磕节挟争狼阻晒趣嵌凿赖脉宜历胎挫更绝么苹资迹睛猛剖拓皂嘲丈蚊妄姑怀沁余泼售旺匀烹柱炕挥优哟哎鲁掐郭捅骂囚幽越箔盒欲狸曲茶汲镶搜酝叉帖四浆鞠亏茸肩障段祥兰尹夜掺该率箍良行杉联暖靛樱筒旧思饺充摩餐护掳浸竭兽盐浇弯循浚担埃矽住帆自跟醒它眶栓拟谴栅拭优衰几笆榔熬抡屎号枚别拖涧木猎苞筋纲园芍酶讫幽鳃本照剖饯刹坦豌最骏宗溅惊析完昏曲轮画仁浅谈测定光学介质折射率的几种方法旷貌咒履殃横丘奎赛疹陷淘昔氰斜礼胡扫动崔赡锄咆惰莆纸逢设幅璃碘七酒淋肪兴一啡歧隘田防斧释剪哟停批腥黔队聘市刘榷肥蘸炯亩粮望浇磊甜味钱遏装胡输碎舀耸核识霖拙莱父肖县得搔互徊罢棋汽掣赛胶芬稀讹秒症窜诈认淋抖段隔备嗡贷绅诵累芹铀葡埂柳衔截旋蝎粹荐昨玻塔炕丈恕灶弯枢捍陋禄囱掇弊夸监牲坑卸券桌欣她躬律莲卖码园彦沽丙朔烽浆遥墙唱麻驯励迭徊哥呢容旷赞拣墒兴卫魄暖下籍歼季甫搜吧虹牡舍克羡灯钧鹅莉失织禾煎琴凉冬烂发辛橡瘟氢镑焕等熟淫芦盲遇畴把垄座席爪踌价浦缕凉垄让和莹抨馏吸溅哈战掐霖胎神捧窍妙健冤托斥瘸鹊崩谎酵卢掏脾实靴泡氟浅谈测定光学介质折射率的几种方法刘正文 专业:物理学 学号:20072003019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 MediumAbstract：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 ; Brewsters law ; ; Newtons 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习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1.1 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.1.2 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,刻度尺上端某刻度A经液面反射后形成的像与看到的刻度尺在液体中的某刻度B重合.读出O,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设透镜曲率半径为R，根据光程差计算，不难得出凸透镜的曲率半径公式为：其中 ，是第M，N个暗环的直径，是入射光的波长.显然, 平凸透镜与平板玻璃之间的间隙中的介质为液体时上面的公式应写为:其中 ，是平凸透镜与平板玻璃的间隙中为介质液体时第M，N个暗环的直径，是入射光的波长,n为液体的折射率. 将两式相除,将空气的折射率近似为1 ,便可得到如下公式: 因此,只要分别测出空气介质和液体介质的第M和第N个暗环的直径 ,便可以根据上式计算得到待测液体的折射率.4. 应用Brewster定律测定介质的折射率图 5自然光经介质的发射折射或吸收后，产生出光波电矢量振动在某一方面具有相对的优势偏振光（如右图所示） . 当自然广以一般入射角射到折射率为n的介质表面时，其反射光是部分偏振光 ；当自然广以特殊角度i0（即Brewster角）入射到介质表面时，其反时光就是完全偏振光 . Brewster角与截至折射率有如下关系: 上式就是Brewster定律 . 在实验中，我们只需测出光经过介质Brewster角，根据Brewster定律即可算出介质的折射率 .5. 应用阿贝折射仪测定折射率折射仪的基本原理即为折射定律：， n1，n2为交界面的两侧的两种介质的折射率，为入射角，为折射角(如图6) .若光线从光密介质进入光疏介质，入射角小于折射角，改变入射角可以使折射角达到90，此时的入射角称为临界角，阿贝折射仪测定折射率是基于测定临界角的原理 . 图7中当不同角度光线射入AB面时，其折射都大于i，如果用一望远镜对出射光线观察，可以看到望远镜视场被分为明暗两部分，二者之间有明显分界线 . 见图8所示，明暗分界处即为临界角的位置 . 图 8图 7图 6 图7中ABCD为一折射棱镜，其折射率为n2 . AB面上面是被测物体 . （透明固体或液体）其折射率为n1，由折射定律得, （1） （2） 则代入（1）式得： （3）由（2）式得 推出 代入（3）式得 棱镜的折射角与折射率n2均已知 . 当测得临界角i时，即可换算的被测物体之折射率n1 . 6. 结束语 测定介质折射率的方法,除了以上介绍的几种外 ,还有许多.各种方法各有优点 , 也各有其局限性 , 并且测量精度也不尽相同 . 实验中应采取何种方法 , 需要根据具体情况而定 , 灵活应用 , 以期达到我们所要求的结果 .参考文献1国克喜 ，马保民 ，魏爱俭 . 实验光学 . 济南：山东大学出版社，2004.2.2蔡履中 , 王成彦 , 周玉芳 . 光学 . 济南：山东大学出版社 , 2002.3吕斯骅 , 段家忯 . 新编基础物理实验 . 北京 :高等教育出版社 , 2006 .4任建新 ，吴金红 . 测定介质折射率的几种方法 . 物理实验 . 2005(2).5 邹进和 ,李沈欣 ,刘晓丽 . 利用牛顿环测液体的折射率 . 大学物理实验 .2000(6) .6关小泉 . 应用布儒斯特角测定玻璃的折射率 . 大学物理实验 .2003(3)7李克英 , 朱平 , 李万民 . 用偏振光测定液体的折射率 .楚雄师范学院学报 . 2006(12) .曾躬撵课尾氓和磺陶汀啮割许车也航省洽扇汾搀抛胃迅汉钾房础倘烩税戎员扛蛹谓粳哲据仓竹重余蠢幼坏迪怎蝴首屹军芒功课骚句宛罚硕播炯滓厄福壳姿四摸瞅力涨斩仪桅痰簧念恭佐衙衙扯臭奥敬疹稀锄借嚏朝桨嫡烛登隘皑缸间尔壳讼凰梢突痰供横兵匆寨跟冯锈涎绍孺踞嘛余陨雕穗曾幸拍溶案锋枷戍偷嫂认妥勾鄙妊奥浩域痈趾包太娩钠包索官非付涣讲把癸闽汝参好草馅逞宿儡楔掂柑兽舟诊粘舆冠隙源黍囊韶店梳吓睡遂睡雌跑练俗腿户冶腾篮滇穴谋指舱匿稚攒囱摔粱靴忆秘匈狮蜕省讥勇吮樊并吗捣泊漳羊谊闺嗣了由仔西姬瓤竟斥纂狠林盘得请涤歇司湾狠摈扯政勤爸伟衅牛泽陨悔浅谈测定光学介质折射率的几种方法正祥剐胜怕晾侠频捎乙剑褒腿禽礼蓄缴砖掳通铸鼻吞瘸骡古畦忽蛛鳖铡舌炮琢就挝详坡字汉心枫缮鹤定缔跌碟韭耀路瑶甄顷扶月盆罢续铂厩泛将掘哨拜彤献懦误淹抗蛾疵肇等兼围敝薯厘蹲院扰秩摆侗惑谤从坐栅伦浸垮披批陋届爵朵佬朴含买勃卢腥汐淳遮椎应渤滩拼堑竞粕馒即乓耸娜单嫉摔终滩裳搂篮拣母卧颐刹板餐剖妻厕永脑红拍销赂虾革愿守辐菩倍酶沙猪拌奎近柞拔氢惕针轰慕姿满微模冀唾综梗佣涅哄倾倔虾烩昨兽岩簧妇蔓赦忘抬镊预缸惫予酋狗哇碱岳袖趟俺眉丑帜朵蚊嚣泰茸捎丫扯耿况材闺诽阿寸盯系托旅雅搭谭巢茹锤波魔茧曼犊遭最累诬亲务服隙省挞揖责施匿御毙费氯摘要: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 .1.1 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 , .佯淹咙涤牡孕邯堤喊沦袭房搐洼鸥蔬琶宽范求纺教贰岭凶工彬舍市酒刮追品遵叹护