實驗二 透明介質(zhì)折射率的測定.doc

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1、實驗二透明介質(zhì)折射率的測定折射率是光學材料的重要參數(shù)之一，它與材料的溫度、濕度、濃度等基本物理量有一定的關(guān)系，在科研和生產(chǎn)實際中，常通過測量折射率來獲得材料的相關(guān)信息．本實驗用掠入射法測定液體折射率，用光的折射法測固體折射率．·實驗?zāi)康?．了解阿貝折射儀的工作原理，熟悉其使用方法；2．用掠入射法測定液體的折射率；3．用像的視高法測固體的折射率．18151反光鏡；6阿米西棱鏡手輪（色散調(diào)節(jié)手輪）；7色散值刻度圈；8目鏡；10棱鏡鎖緊手柄；11棱鏡組；13溫度計座；14底座；15折射率刻度調(diào)節(jié)手輪（轉(zhuǎn)動棱鏡）；16

2、校正螺釘；18圓盤組；19小反光鏡；20讀數(shù)鏡筒；21望遠鏡筒1467181920211011圖2-1（a）WZS-1型阿貝折射儀結(jié)構(gòu)圖1613·實驗儀器阿貝折射儀，移測顯微鏡，鈉燈，玻璃磚，水、酒精等待測液體．阿貝折射儀是測量固體和液體折射率的常用儀器，測量范圍為1.3～1.7，可以直接讀出折射率的值，操作簡便，測量比較準確，精度為0.0003．測量液體時所需樣品很少，測量固體時對樣品的加工要求不高．1.阿貝折射儀的外部結(jié)構(gòu)實驗用阿貝折射儀的型號有兩種：WZS-1型阿貝折射儀結(jié)構(gòu)見圖2-1（a）、2WAJ型阿

3、貝折射儀結(jié)構(gòu)見圖2-1（b）．1011812951133圖2-1（b）2WAJ型阿貝折射儀結(jié)構(gòu)圖1672171561441反光鏡；2棱鏡座連接轉(zhuǎn)軸；3遮光板；4恒溫器接頭；5進光棱鏡座；6色散調(diào)節(jié)手輪；7色散值刻度圈；8目鏡；9蓋板；10棱鏡鎖緊手輪；11折射標棱鏡座；12照明刻度盤聚光鏡；13溫度計座；14底座；15折射率刻度調(diào)節(jié)手輪；16校正螺釘；17殼體；圖2-2阿貝折射儀光學結(jié)構(gòu)示意圖2.阿貝折射儀的光學系統(tǒng)WZS-1型阿貝折射儀的光學系統(tǒng)由兩部分組成：望遠系統(tǒng)與讀數(shù)系統(tǒng)如圖2-2所示．望遠系統(tǒng)：光線經(jīng)

4、反射鏡1反射進入照明棱鏡2及折射棱鏡3，待測液體放置在棱鏡2與3之間，經(jīng)阿米西消色差棱鏡組4抵消由于折射棱鏡待測物質(zhì)所產(chǎn)生的色散，通過物鏡5將明暗分界線成像于分劃板6上，再經(jīng)目鏡7和8放大成像后為觀察者所觀察．圖2-3阿米西消色差棱鏡阿米西消色差棱鏡組由兩個完全相同的直視棱鏡組成，每一個直視棱鏡又由三個分光棱鏡復(fù)合而成，如圖2-3所示．棱鏡1和3的介質(zhì)相同，與棱鏡2互為倒置，并使鈉黃光（D線）能無偏向地通過，但對波長較長的紅光（C線）、波長較短的紫光（F線），因復(fù)合棱鏡的色散，將產(chǎn)生相應(yīng)的偏折，其主截面如圖2-

5、3所示．消色差棱鏡組通過一個公用的旋鈕調(diào)節(jié)，使之繞望遠鏡的光軸沿相反方向同時轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角度可從讀數(shù)盤上讀出．在平行于阿貝折射棱鏡的主截面內(nèi)，產(chǎn)生一個隨轉(zhuǎn)動角度改變的色散，色散的方向和數(shù)值的大小均可變化，以抵消由于折射棱鏡和待測樣品產(chǎn)生的色散，使半蔭視場清晰、界線分明．從消色差棱鏡組轉(zhuǎn)動的角度，對照儀器的附表，便可查得樣品的平均色散nF－nC．讀數(shù)系統(tǒng)：光線由小反光鏡經(jīng)毛玻璃照亮刻度盤，經(jīng)轉(zhuǎn)向棱鏡11及物鏡10將刻度成像于分劃板9上，再經(jīng)目鏡7＇、8＇放大成像后為觀察者所觀察．2WAJ型阿貝折射儀的光學系統(tǒng)由由

6、望遠系統(tǒng)和讀數(shù)系統(tǒng)兩部分組成，如圖2-4所示。望遠系統(tǒng)：光線進入進光棱鏡1與折射棱鏡2之間有一微小均勻的間隙，被測液體就放在此空隙內(nèi)。當光線射入進光棱鏡1時便在磨砂面上產(chǎn)生漫反射，使被測液層內(nèi)有各種不同角度的入射光，經(jīng)折射棱鏡2產(chǎn)生一束折射角均大于出射角度i的光線。由擺動反射鏡3將此束光線射入消色散棱鏡組4，此消色散棱鏡組是由一對等色散阿米西棱鏡組成，其作用是可獲得一可變色散來抵消由于折射棱鏡對不同被測物體所產(chǎn)生的色散。再由望遠鏡5將此明暗分界線成像于分劃板7上，分劃板上有十字分劃線，通過目鏡8能看到如圖2-5

7、上部分所示的像。讀數(shù)系統(tǒng)：光線經(jīng)聚光鏡12照明刻度板11（刻度板與擺動反射鏡3連成一體同時繞刻度中心作回轉(zhuǎn)運動）。通過反射鏡10，讀數(shù)物鏡9，平行棱鏡6將刻度板上不同部位折射率示值成象于分劃板7上，如圖2-5下部分的像。圖2-5阿貝折射儀目鏡視場圖2-4阿貝折射儀光學結(jié)構(gòu)示意圖101112936214578·實驗原理一、用掠入射法測定液體折射率圖2-6折射光路圖將折射率為n的待測物質(zhì)，放在已知折射率為n1（n＜n1）的直角棱鏡的折射面AB上，若以單色的擴展光源照射分界面AB，則入射角為π/2的光線1將掠射到AB

8、界面而折射進入三棱鏡內(nèi)，其折射角ic應(yīng)為臨界角．從圖2-6可以看出應(yīng)滿足關(guān)系：．當光線1射到AC面，再經(jīng)折射而進入空氣時，設(shè)在AC面上的入射角為，折射角為，則有：　　　　　　?。?-1）除入射光線1外，其他光線如光線2在AB面上的入射角均小于π/2，因此，經(jīng)三棱鏡折射最后進入空氣時，都在光線1＇的左側(cè)．當用望遠鏡對準出射光方向觀察時，在視場中將看到以光線1＇為分界線的明暗半蔭視場，如圖