单轴晶体折射率测量

单轴晶体折射率测量

王文瀚12S011029

1 引言

单轴晶体广泛应用于光电工程中，在设计和制作光学元件和光电器件时，必须确定晶体的重要参数——折射率。目前，关于测量晶体折射率的方法有很多，如最小偏向角法、V 型棱镜法、激光干涉法，但这些方法对样品和光轴都有一定的要求。最小偏向角法虽然测量精度高，但需将样品加工成三棱镜，顶角的塔差要足够小；V 型棱镜法所需样品较大，而且所用测量棱镜的折射率必须大于待测样品的折射率；激光干涉法要求样品为较厚的平行平板，这种方法的测量精度与样品厚度有关，样品越厚，精度越高。采用上述方法的前提是需要预先知道晶体的光轴，其测量精度与加工样品密切相关，这对某些材料来说代价昂贵；其次，测量方法、仪器比较复杂。布儒斯特角法是测量单轴晶体折射率的一种简单方法，这种方法在光轴不确定的情况下，能同时给出单轴晶体的折射率和光轴方向。 本文首先简单介绍传统折射率测量方法基本原理，着重介绍布儒斯特角法测定单轴晶体的折射率。

2 传统的折射率测量方法简介

2.1 最小偏向角法

最小偏向角法是目前使用最多!精度最高的方法。如图1，光线通过三棱镜发生折射，当其以某一特定角度入射时，入射光和折射光之间有一最小偏角，利用测量棱镜的最小偏向角可求出求棱镜的材料的折射率。计算公式：

min 1sin[(Δ)]21sin()2

αn α+=

(2.1)

图1 通过棱镜的光路

该法的优点为：精度最高，不需要己知折射率的标准块，折射率的测量范围不受限制，不需折射液；其缺点是：需要大口径的棱镜，制备被测棱镜既费时又费光学材料，测量时测角仪的调整较复杂，测量最小偏向角的手续繁多，因而测量工作相当繁重。

2.2 V 型棱镜法

V 棱镜由其形状得名，用相同材料的一大一小两个直角棱镜胶合而成，其折射率已知。被测试样形状不拘，但要有一个直角，涂上适当浸液，放入V 棱镜90?槽中，如图2。光线通过V 棱镜和试样的组合体后产生偏向角，便可由下式算出试样折射率。

221/20(sin n n =± (2.2)

n 为待测样品折射率,n 0为V 棱镜折射率。n >n 0时取正号；n

图2 V 棱镜测量原理图 (a) n >n 0 (b) n

V 型棱镜法的优点是样品只需精磨而不必抛光，与全反射法相比，在同样的仪器精度(主要指测角精度)的情况下，具有快速、准确和测量范围大(达 1.95)等优点。其不足就是对样品角度的要求很高，因为样品的角度大于或小于90?，就相当于V 形槽内还附加一个折射液的光契。

2.3 激光干涉法

利用迈克尔逊干涉仪测量晶体的折射率，迈克尔逊干涉仪构造如图3。两光束的几何路程保持不变，介质折射率变化也可导致光程差的改变，从而引起条纹移动。a)插入法：方法为在一个干涉臂中插入折射率为n 厚度为t 的待测介质，产生附加光程差：2(1)δn t =-

若相应移动N 个条纹，则应有

2(1)δn t N λ=-= (2.3)

由此可测介质折射率n 。

图3 迈克尔逊干涉仪的构造和光路图

b)旋转法：在一个干涉臂中放入旋转台，将待测样品置于旋转台上。样品旋转使得两路光程差发生变化从而引起干涉条纹发生吞吐。

3 布儒斯特角法

对单轴晶体，沿任一方向折射率n 可写为：

222221sin cos e o

θθn n n =+ (2.4) θ为沿该方向入射光的波矢与光轴方向的夹角。一般光轴并不在样品表面上，而与表面法线方向有一定的夹角，设为ξ，则折射角满足φ = ξ + θ。因此，该方向的折射率可以写做：

222221sin ()cos ()e o

φξφξn n n --=+ (2.5) 一束线偏振光自空气中以入射角θi 入射至晶体表面上，其电场矢量平行于入射面，当光轴不在入射面内时，就会出现双折射，因此不存在使反射光强度为零的入射角；当晶体绕表面法线转动，使光轴在入射面内时，折射光为e 光，若入射角为相应的布儒斯特角θb 时，反射光的强度为零，θb 满足以下关系：

tan b n θ= (2.6)

这时，折射角φ = ξ + θ = 90? - θb ，代入前式可得：

22222cos ()sin ()1tan b b b e o

θξθξθn n ++=+ (2.7) 对样品的三个独立的表面(分别用下标1、2、3表示)都有类似于上式的表达式，则可列出如下3个方程：

2211112221cos ()sin ()1tan b b b e o

θξθξθn n ++=+ (2.8) 2222222222cos ()sin ()1tan b b b e o

θξθξθn n ++=+ (2.9) 2233332223cos ()sin ()1tan b b b e o

θξθξθn n ++=+ (2.10) 其中，θb 1、θb 2和θb 3分别为三个表面上相应的布儒斯特角，可由实验测得；ξ1、ξ2和ξ3分别为光轴与三个表面的法线的夹角。因此，由以上3式计算可得晶体的主折射率和光轴的方向。

用布儒斯特角测量晶体的折射率，虽然精度不算高，但不需要复杂的仪器设备，对样品也无要求。该方法特别适合于测量光轴方向不确定的不透明或者半透明晶体的折射率。

折射率的检测方法及其折光仪与制作流程

本技术公开了一种折射率的检测方法及其折光仪，包括棱镜头、壳体、棱镜、绝热压板、CCD板、接头、散热片、主板以及后盖板，CCD板、CCD传感器、接头和光源均电性连接主板，其折射率检测方法为主板将接收自CCD板传输的光信号转换为光能分布曲线图，根据计算出的动态幅值与初始幅值二次计算得到像素位置，根据事先测量得到的二次标定公式计算出折射率，根据设定的上下限值以及目标值与计算得到的折射率值进行对比，向外发送警报启闭信号、开关启闭信号以及开度信号，该检测方法灵敏度高，该折光仪整体结构紧凑，体积小巧，方便调试拆卸，生产成本与运输成本更低。 权利要求书 1.一种折射率的检测方法，其特征在于，包括如下步骤： 将折光仪放置在无外在光源的空气中，启动折光仪，折光仪中的光源发出的光线照射到棱镜-空气界面被反射至CCD传感器中，CCD传感器将接收到的光信号发送至主板，主板将其转换为初始光能分布曲线图后计算出初始幅值A，关闭折光仪； 将折光仪安装在流通有待测溶液的管道接口中，开启折光仪，并设定好折射率上限值、折射率下限值以及目标折射率；

折光仪的光源开启，光线经棱镜-待测溶液界面反射至CCD传感器中，CCD传感器将接收 到的光信号发送至主板，主板将其转换为检测光能分布曲线图，计算出动态幅值B，并根据公式，1.0≤K≤2.0，运算得到临界角值C，再将临界角值C转换为像素坐标X值后通过二次标定法得到当前折射率Y值； 当待测溶液折射率高于或低于折射率上限值或折射率下限值时，主板通过接头向外设的警报装置发出警报信号以及向外设的开关组件发送加稀释液或加原液信号，并且对于需要连续补充液体的工况时，主板通过目标折射率与测量得到的折射率之差向外设的开关组件发送开度信号，差值越大开度越大，差值越小开度越小。 2.根据权利要求1所述的一种折射率的检测方法，其特征在于， CCD传感器将接收到的光信号转换成模拟电流信号传输至主板，主板将其进行放大和模数转换后得到光能分布曲线图； 主板根据初始光能分布曲线图和公式计算出初始幅值A，式中，i1为初始光能分布曲线时CCD第1像素的幅值，i2为初始光能分布曲线时CCD第2像素的幅值，in为初始光能分布曲线时CCD第n像素的幅值，n为像素的数量，30≤n≤80； 主板根据检测光能分布曲线图和公式计算出动态幅值B，式中，j2500为检测光能分布曲线时CCD第2500像素的幅值，i2499为检测光能分布曲线时CCD第2499像素的幅值，j2500-m 为检测光能分布曲线时CCD第2500-m像素的幅值，m为像素的数量，30≤m≤80； 主板根据二次标定公式计算出当前折射率 Y值。 3.一种用权利要求1-2任一项所述检测方法的一种折光仪，其特征在于，包括棱镜头，所述棱镜头内设置有棱镜安装槽，所述棱镜安装槽内设置有棱镜，且棱镜头底端对应棱镜开设有检测口，所述棱镜上方设置有绝热压板，所述绝热压板上设置有CCD板，所述CCD板朝下设置有CCD传感器和光源，绝热压板内开设有光线入射通道和光线反射通道，所述光线入射通道上端与所述光源对应，所述光线反射通道上端与所述CCD传感器对应，且所述光线

折射率的测量与运用

折射率的测量与运用 1、周凯宁，肖宁，陈棋，钟杰，李登峰《3种测量三棱镜折射率方法的对比》实验室研究与探索，第30卷第4期，第22--26页，2011年4月 摘要：为了提高实验效率，并找一种更加简捷的测量三棱镜折射率方法，对垂直底边入射法进行了研究，并和传统的最小偏向角法和全反射法进行了比较。垂直底边入射法让入射光线垂直于三棱镜顶角的临边入射，通过测量出射角度间接测量三棱镜折射率。比较了3种方法操作的简繁程度、测量数据的准确性和结果不确定度。实验结果表明，垂直底边入射法的操作较之传统方法更加简便，数据和最小偏向角法的结果符合很好，数据准确性次于最小偏向角法。最小偏向角法在数据的准确性方面优于其他两种方法．全反射法的不确定度明显高于其他2种测量方法。采用垂直底边入射法可以有效地达到简化测量三棱镜折射率的目的。 2、黄凌雄，赵丹，张戈，王国富，黄呈辉，魏勇，位民《Er ：SGB 晶体主轴折射率测量》人工晶体学报，第35卷第3期，第442--448页，2006年6月 摘要：根据Er ：sbGd(BO ，)，(Er ：sGB)的透过率曲线粗略估计了该晶体的折射率，再利用白准直法，精确测量了30—170℃范围内，O ．4880m μ、O ．6328m μ、1．0640m μ、1．338m μ等波长下Er ：sGB 晶体的主轴折射率，得到seumeier 方程并计算了1319m μ下Er ：sGB 晶体的主轴折射率，与实验测量的结果进行比较，两者的差异不大于2×410-，处在测量误差的范围内，验证了实验结果的可靠性。 3、杨爱玲，张金亮，唐明明，孙步龙《LFI 法测量半透明油的折射率》光子学报，第38卷第3期，第703--704页，2007年 摘要：LFl 方法曾被用来测量大直径光纤的折射率．用一半盛油一半为空气的毛细管代替光纤，并用聚焦的条形光束照射毛细管，空气与油的干涉奈纹同时产生．根据空气的条纹可以确定参数6，根据一组已知折射率的标准样品可确定另一参数f ，同时可以建立标准液体最外条纹的偏折角与折射率的标准曲线．对于未知折射率的样品，一旦测量出其最外条纹的偏折角，从标准曲线上就可以读出其折射率．实测了一组半透明油的折射率，其结果与阿贝折射仪测量结果接近． 4、廖焕霖，罗淑云，王凌霄，彭吉虎，吴伯瑜，沈嘉，高悦广，宋琼《LiNbo 。电光调制器行波电极微波等效折射率的测量》电子与信息学报，第25卷第2期，第284--288页，2003年2月 摘要：LINb03电光调制器器的设计中，行波电射的微波等效折射率是一个重要的参数，该文通过自行设计的微波探针架及探针，采用差值的方法，在微波同络分析仪上对样品CPW 电极的微波等效折射率进行了测量．分析了实测值与理论值的偏差，给出了修正因子，研究了微波等效折射率随频率变化的色散现象，并对这种测量方法进行了误差分析，提出了减小误差的方法。 5、黄凌雄，赵玉伟，张戈+，龚兴红，黄呈辉，魏勇，位民《LYB 晶体主轴折射率测量与评价》光子学报，第37卷第1期，第185--187页，2008年1月 摘要：采用自准直法测量了在30℃～170℃范围内，0．473m μ、0．6328m μ、1．0640m μ、1．338m μ等波长下LYB 晶体的主轴折射率，得到Sellmeier 方程并

大学物理实验设计性实验液体折射率测定

评分：大学物理实验设计性实验实验报告 实验题目：液体折射率测定 班级： 姓名：学号： 指导教师：

《液体的折射率测定》实验提要 实验课题及任务 《液体的折射率测定》实验课题任务方案一：光从一种介质进入另一种介质时会发生折射现象，当入射击角为某一极值（掠射）时，会产生一特殊的光学现象，能同时看到有折射光和无折射光的现象，就可以实现液体折射率的测量。 学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《液体的折射率测定》的整体方案，内容包括：（写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。 设计要求 ⑴通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解 仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。 ⑵选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 ⑶测量5组数据，。 ⑷应该用什么方法处理数据，说明原因。 ⑸实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。 实验仪器 分光仪、钠光灯、毛玻璃与待测液体 实验提示 掠入射法测介质折射率的原理如图示3-1所示。将待测介质加工成三棱镜，用扩展光源（用钠光灯照光的大毛玻璃）照明该棱镜的折射面AB，用望远镜对棱镜的另一个折射面AC进行观测。在AB界面上图中光线a、b、c的入射角依次增大，而c光线 i。在棱镜中再也不可能有折射角为掠入线（入射角为 90），对应的折射角为临界角 c i的光线。在AC界面上，出射光a、b、c的出射角依次减小，以c光线的出射角大于 c 'i为最小。因此，用望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线。证

测量折射率

介质的折射率通常由实验测定，有多种测量方法。对固体介质，常用最小偏向角法或自准直法；液体介质常用临界角法（阿贝折射仪）；气体介质则用精密度更高的干涉法（瑞利干涉仪）。

实验原理 阿贝折射仪是测量物质折射率的专用仪器，它能快速而准确地测出透明、半透明液体或固体材料的折射率（测量范围一般为1.300～1.700），它还可以与恒温、测温装置连用，测定折射率随温度的变化关系。 阿贝折射仪的光学系统由望远镜和读数系统组成，如图1所示。 图1 1反射镜2棱镜3折射棱镜4阿米西色散棱镜5物 镜6分划板7、8目镜9分划板10物镜11转向棱 镜12刻度盘13毛玻璃14小反光镜。 1．若待测物为透明液体，一般用掠入射法来 测量其折射率n （见图2），有 x 图2 图3 阿贝折射仪直接标出了与φ角对应的折射率，测量时只要使明暗线与望远 。 镜叉丝对准，就可从读数装置上直接读出n x

2．若待测固体有两个互成90°角的抛光面，则可用透射光测定其折射率。（见图3） 接触液的存在不影响n x 的测量，但要求其折射率n 2 >n x 。接触液的作用是使待测 样品面和折射棱镜面形成良好的光学接触。任何物质的折射率都与测量时使用的光波波长有关。阿贝折射仪因有光补偿装置（阿米西棱镜组），所以测量时可用白光光源，且测量结果相当于钠黄光的折射率。另外，液体的折射率还与温度有关。 仪器用具 阿贝折射仪、白炽灯、恒温水浴、温度计、待测液体（酒精、甘油、液体石蜡）、待测固体（透明玻璃块） 实验内容 1.校准阿贝折射仪。 2.开动恒温水浴，测出三种不同液体（酒精、甘油、液体石蜡）在不同温度下的的折射率（温度范围10～50℃）。 3.根据实验结果分析待测液体折射率随温度的变化关系。 预习思考题 1.试分析望远镜中观察到的明暗分界线是如何形成的。 2.用掠入射法求n x 的公式是否同样适用于反射法？ 3.阿贝折射仪中的进光棱镜起什么作用？

玻璃折射率的测量方法

课程论文 题目：对玻璃折射率测定方法的探究 班级：2010级物理学本科班 姓名： 学号： 指导老师： 对玻璃折射率测定方法的探究

摘要：通过不同的方法测定玻璃的折射率，在对实验现象观察的同时，比较不同的方法之间的区别，并将实验结果与真实值比较。 关键词：玻璃，分光计，顶角，偏向角，折射率。 引言：运用钠灯灯光或激光照射玻璃，通过观察折射或反射光的性质来确定玻璃的折射率。 实验方法： （一） 最小偏向角法： 1. 实验仪器与用具：分光计，玻璃三棱镜，钠灯。 2. 实验原理： （1）将待测的光学玻璃制成三棱镜，可用最小偏向角法测其折射率n ．测量原理见图1，光线α代表一束单色平行光，以入射角i 1投射到棱镜的AB 面上，经棱镜两次折射后以i 4角从另一面AC 射出来，成为光线t .经棱镜两次折射，光线传播方向总的变化可用入射光线α和出射光线t 延长线的夹角δ来表示，δ称为偏向角．由图1可知δ＝(i 1－i 2)＋(i 4－i 3)＝i 1＋i 4－A ．此式表明，对于给定棱镜,其顶角 A 和折射率n 已定，则偏向角δ随入射角i 1而变，δ是i 1的函数. （2）用微商计算可以证明，当i 1＝i 4或i 2＝i 3时，即入射光线a 和出射光线t 对称地“站在”棱镜两旁时，偏向角有最小值，称为最小偏向角，用δm 表 示.此时，有i 2＝A /2， i 1＝(A ＋δm )/2，故2 2m A A n sin sin δ+=。用分光计测出棱 镜的顶角A 和最小偏向角δm ,由上式可求得棱镜的折射率n ． 3.实验内容： 3.1棱镜角的测定 图1

置光源于准直管的狭缝前，将待测棱镜的折射棱对准准直管，由准直管射出的平行光束被棱镜的两个折射面分成两部分。在棱镜的另外两侧分别找到狭缝像与竖直叉丝重合，分别记录此时分光计的读数''1212,,,V V V V ，望远镜的两位置所对应的游标读数之差为棱镜角A 的两倍。 3.2最小偏向角的测定 （1）将待测棱镜放置在棱镜台上，转动望远镜使能清楚地看见钠光经棱镜折射后形成的黄色谱线。 （2）刻度内盘固定。缓慢转动载物台，改变入射角，使谱线往偏向角减小的方向移动，用望远镜跟踪谱线观察。 （3）当载物台转到某一位置，该谱线不再移动，如继续按原方向转动载物台，可看到谱线反而往相反的方向移动，即偏向角变大。该谱线偏向角减小的极限位置即为最小偏向角位置。 （4）反复实验，找出谱线反向移动的确切位置。固定载物台，微动望远镜，使叉丝中间竖线对准谱线中心，记录此时分光计的读数12,V V 。 （5）转动载物台，使光线从待测棱镜的另一光学面入射，转动望远镜至对称位置，使光线向另一侧偏转，同上找出对应谱线的极限位置，相应的游标读数为 ' ' 12V V 和。同一游标左右两次数值之差是最小偏向角的2 倍，即 '' 1122()/4m V V V V δ=-+- 4.实验数据记录 表2：最小偏向角

常用晶体材料

氧化铝晶体（白宝石，蓝宝石，Al2O3）是一种很重要的光学晶体。它具有高硬度、高熔点、高强度、高透过率、耐高温和抗腐蚀的特性，广泛地用于航空航天仪器的红外和紫外的窗口、激光工作窗口、高炉测温窗口以及太阳能电池保护罩和永不磨损手表镜面等。在窗口应用方面，它具有如下优良的特性： (1)光透过范围从300nm到5.5μm (2)3-5μm波段红外透过率大于85% (3)具有高硬度，高透过率,抗挠曲强度和抗风蚀、雨蚀的能力 (4)优良的热传导性能 (5)低散射率0.02在λ=26到31μm，880℃ CaF2晶体 氟化钙晶体是一种很重要的光学晶体，它具有如下优良的特性： 折射率：

氟化镁晶体被应用在环境要求很苛刻的光学系统中，它的透过波段为0.11μm--8.5μm。辐照不会导致色心的产生，它有良好的机械性能，可以承受热和机械震动，很大的外力才能使氟化镁解理。氟化镁单晶由于有微弱的双折射性能，通常的切向为光轴垂直于晶片表面。 氟化镁是一种应用很广泛的晶体，具有如下特性： (1)、在真空紫外到红外(0.11～8.5μm)波段有很高的透过率. (2)、抗撞击和热波动以及辐照 (3)、良好的化学稳定性. (4)、可用于光学棱透镜、锲角片、窗口和相关光学系统中 (5)、四方双折射晶体性能，可用于光通讯. (6)、UV 窗口材料 BaF2

折射率： LiF 氟化锂晶体是一种很重要的光学晶体，它具有如下优良的特性： 1、在真空紫外到红外(0.12-6μm)的波段有很高的透过率，特别是在真空紫外有优良的透过率。 材料性能： YVO4晶体 钒酸钇晶体是一种具有优良的物理和光学特性的双折射单晶。由于它具有较大的透过范围、透光度高、大的双折射、易于加工等特点，所以广泛应用于光学组件如光纤光隔离器、环形器、分光

折射率测量

实验十一 折射率测量 折射率是物质的重要特性参数之一，使人们了解光学玻璃、光纤、光学晶体、液晶、薄膜等材料的光学性能。折射率也是矿物鉴定的重要依据，也是光纤通信、工程塑料新物质和新介质判断依据。测量折射率的方法很多，这里介绍几种主要的实验方法。 练习一 用最小偏向角法测棱镜玻璃折射率 【实验目的】 1．进一步熟悉分光计调节方法； 2．掌握三棱镜顶角，最小偏向角的测量方法。 【实验仪器】 JJY 型分光计、低压钠灯、平面反射镜、等边三棱镜。 【实验原理】 一束平行的单色光，从三棱镜的一个光学面（AB 面）入射，经折射后由另一光学面（AC 面）射出，如图5.11.1所示。入射光和AB 面法线的夹角i 称为入射角，出射光和AC 面法线的夹角i '称为出射角，入射光和出射光的夹角δ称为偏向角。可以证明，当入射角i 等于出射角i '时，入射光和反射光之间的夹角δ最小，称为最小偏向角m in δ。 由图5.11.1可知)''()(r i r i -+-=δ，当 'i i =时，由折射定律有'r r =，得 )(2min r i -=δ (5.11.1) 又因 A A G r r r =-π-π=-π==+)(2' 所以 = r 2 A (5.11.2) 由式（5.11.1）和式（5.11.2）得 2 min δ+= A i 由折射定律有 ① ② 图5.11.1

2 sin 2sin sin sin min A A r i n δ+== (5.11.3) 由式（5.11.3）可知，只要测出最小偏向角min δ（顶角已知），就可以计算出棱镜玻璃对该波长的折射率。 【实验内容与步骤】 1．正确调整分光计，使其满足实验要求（参阅§3.9） 2．测定玻璃三棱镜对钠光黄光的最小偏向角 如图 5.11.2所示，旋载物台，使一光学面AC 与平行光管入射方向基本上垂直。当一束钠黄单色光从平行光管发出平行光射向三棱镜AB 光学面，经过三棱镜AC 光学面折射出来，望远镜从毛面BC 底边出发，沿着逆时针旋转，会看到清晰的狭缝像，说明找到折射光路。此时转动小平台连同棱镜，观察狭缝像运动 状态，如果向右移动，偏向角δ变小。再转小平台狭缝像会走到一定位置转折，使δ偏大，此转折点即为该光谱线的最小偏向角位置，把望远镜对准这个转折点，记录下来，为m in T 、min 'T 。然后使望远镜对准入射光（平行光管位置），读取方位为0T 与0'T ，则最小偏向角 ]''[2 1 0min 0min min T T T T -+-=δ 3．计算棱镜折射率 光的颜色_______ 波长_______nm ]''[2 1 0min 0min min T T T T -+-=δ 图5.11.2 测最小偏向角示意图

常用介质折射率测量方法的实验分析

龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/908215287.html, 常用介质折射率测量方法的实验分析 作者：魏连甲 来源：《中国科技博览》2016年第19期 [摘要]介质折射率的精确测量不仅在物理基础实验研究中具有重要作用，而且在材料科学、物质检测、食品检验等领域也具有重要意义。利用最小偏向角法、掠入射法和迈克尔逊干涉仪对介质的折射率进行了测定，通过对三种不同的测量方法实验数据的计算和分析，找出精确测量透明介质折射率的实验方法。 [关键词]折射率迈克尔逊干涉仪介质 中图分类号：TN25 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）19-0102-01 1序论 折射率是一种表征介质光学性质的物理量，因此折射率的测定是几何光学中最重要的问题。折射率是用来表征介质材料光学性质的一种重要参数，在生产和科研部门中，往往需要测定物体的折射率。在现实生活中，折射率这个物理量的准确测量是解决实际生产生活中存在的许多问题的重要出发点。 人类的科学研究是在不断前进的，人们发现测定物质的折射率越来越成为一项重要的物理实验，物质折射率测定的方法的好坏直接影响着测量的精度、准确度，于是找到一种既简单又便于操作同时精度高的实验方法成为人们追求的一种趋势。本文即对已知的三种测定物质折射率的方法进行仔细研究分析，总结概括，以期得到对不同介质的理想测量方法。 2 实验原理 2.1 最小偏向角法 单色光经过等边三棱镜两次折射后，用分光计测量其最小偏向角，利用式（1）计算出棱镜材料的折射率[1] （1） 其中棱镜顶角，为偏转角。 2.2 掠入射法 单色光从未知透明介质掠射三棱镜，再由三棱镜另一面折射，通过测量折射光线的出射角，利用式（2）计算出未知透明介质的折射率[2]

最小偏向角法测量单轴晶体的主折射率

最小偏向角法测量单轴晶体的主折射率 一、实验目的： l、观察晶体的自然双折射现象，巩固和掌握光在单轴晶体中的传播特点； 2、掌握用最小偏向角法测单轴晶体主折射率的方法； 3、学会自准直分光计的调整和使用。 二、实验器材： 分光计一台，汞灯、钠灯各一具，LiNbo2棱镜一个。 三、测量原理： 将待则晶体(本实验用LiNbo2)加工成一个 光学棱镜，使两通光面均与光轴平行。如图(1)所 示，一束由汞灯发射的自然光经准直后，垂直光轴 入射于棱镜会产生双折射现象，o光和e光以不同 的偏向角从棱镜另侧射出，通过望远镜观察到两 组光谱，对应每一个入射波长有两条谱线，又由于光在晶体内是垂直于光轴传播，所以e光的折射率 黄 绿 蓝 黄 绿 蓝A

恰为主折射n e ，当各条谱线处于对应的最小 偏向角δmin 时,用下式便可算出各入射波长相应 图（1） 的折射率n e 和n o (式中A 为棱镜顶角) 三、分光计的结构简介 请参看?大学物理?。 四、实验步骤： l 、分光计的调整，测棱镜顶角： (1) 熟悉分光计的结构后，将棱镜置于载物台上，并使棱镜的三个面与载物台的三个调平螺钉(a ，b ，c)的相对位置如图(2)所示，且调节螺钉使载物台大致水平。 (2) 准直望远镜：目的是将望远镜中的十字分划线调整到目镜和物 图（2） 镜的焦平面上，也就是望远镜对无穷远调焦。其方法是：先将望远镜轴线 大致调水平。调好视度，使自目镜中清晰看到十字分划线。开亮照明灯泡。 转动载物台使棱镜的一个光学面对准望远镜的管口，从望远镜中观察，并 c b a 、b a A

慢慢转动载物台使该光学面反射的光线进入望远镜，此时视场中出现一亮斑，前后调节高斯目镜，使得到最清晰的亮十字像为止。 (3)调节望远镜的轴线与载物台的中心轴垂直：调节载物台的调平螺钉(即调棱镜光学面的倾斜)，使由棱镜光学面反射回来的十字像与十字分划线的垂直距离减小一半，另一半由调节望远镜的俯仰螺钉，使十字像与十字分划线完全重合。再转动分光计游标盘(载物台与之联动)，使棱镜的另一通光面对准望远镜作同样调节。如此反复耐心地调整，直至两通光面的反射像都与十字分划完全重合为止，这时望远镜的轴线便和载物台中心轴垂直，以后不再作任何调动。 (4)测量棱镜顶角，由图（3）知，∠A=1800－α，测α的方法是：锁紧游标盘，转动望远镜，先后对准棱镜的两个通光面进行微调，使反射的亮十字像与望远镜中的十字分划线完全重合，先后记下刻度盘上的读数T1和T2，则α=|T1－T2|。测量三次，取平均值。 [注一]：α是小于1800的角度，但由于转向关系，可能读数大于1800，这时。便取读数与3600之差的绝对值． [注二]：为了减少由仪器偏心引起的误差，测量角度时，取该度盘上对径方向上的两读数，分别箅出角度后取平均。以下读数操作均一样。 (5)调节平行光管：调节的内容是水平、准直、狭缝的垂直度和宽度。其方法是，断开望远镜照明电流，取下载物台上的棱镜，开启汞灯并照明平行光管狭缝。将巳调好的自准直望远镜对准平行光管，从目镜中看到狭缝的像，调节狭缝的前后位置和宽度，达到成细而亮的清晰的竖直像，再调节平行光管俯仰螺钉，使狭缝像被望远镜的十字分划线水平线基本平分。 图（3） 2、测量最小偏向角

折射率的测定

折射率的测定

3.3 折射率的测定 一、实验目的 １．了解测定折射率的原理及阿贝折光仪的基本构造，掌握折光仪的使用方法。２．了解测定化合物折射率的意义。 二、实验原理 折射率是物质的物理常数，固体、液体和气体都有折射率。折射率常作为检验原料、溶剂、中间体和最终产物的纯度及鉴定未知样品的依据。 在确定的外界条件（温度、压力）下，光线从一种透明介质进入另一种透明介质时，由于光在两种不同透明介质中的传播速度不同，光传播的方向就要改变，在分界面上发生折射现象。 根据折射定律，折射率是光线入射角的正弦与折射角的正弦之比，即 当光由介质Ａ进入介质Ｂ时，如果介质Ａ对于介质Ｂ是光疏物质，则折射角β必小于入射角α，当入射角为９０°时，ｓｉｎα＝１，这时折射角达到最大，称为临界角，用β０表示。很明显，在一定条件下，β０也是一个常数，它与折射率的关系是 可见，测定临界角β０，就可以得到折射率，这就是阿贝折光仪的基本光学原理，如图3-6所示。 图3-6 光的折射现象图3-7 折光仪在临界角时的目镜视野图

为了测定β０值，阿贝折光仪采用了“半暗半明”的方法，就是让单色光由０～ ９０°的所有角度从介质A射入介质B，这时介质B中临界角以内的整个区域均 有光线通过，因此是明亮的，而临界角以外的全部区域没有光线通过，因此是暗 的，明暗两区界线十分清楚。如果在介质 B的上方用一目镜观察，就可以看见 一个界线十分清楚的半明半暗视场，如图3-7所示。 因各种液体的折射率不同，要调节入射角始终为９０°，在操作时只需旋转 棱镜转动手轮即可。从刻度盘上可直接读出折射率。 实验用品 ＷＡＹ阿贝折光仪１台。乙酸乙酯（Ａ．Ｒ），丙酮（Ａ．Ｒ）。 三、实验操作 １．折光仪的使用方法 熟悉阿贝折光仪的基本结构，其结构如图3-8 所示。 1-底座；2-棱镜转动手轮；3-圆盘组 （内有刻度盘）；4-小反射镜； 5-支架；6-读数镜筒；7-目镜；8-望 远镜筒；9-物镜调整镜筒； 3-8阿贝折光仪的结构10-色散棱镜手轮；11-色散值刻度 圈；12-折射棱镜琐紧扳手； 13-折射棱镜组；14-温度计座；15-恒温计接头；16-主轴；17-反射镜 ①将折光仪置于靠近窗户的桌子上或普通照明灯前［１］，但不能曝于直照的日光 中。 ②用乳胶管把测量棱镜和辅助棱镜上保温套的进出水口与恒温槽串接起来，装 上温度计，恒温温度以折光仪上温度计读数为准［２］。 ③旋开棱镜锁紧扳手，开启辅助棱镜，用镜头纸蘸少量丙酮或乙醚轻轻擦洗上 下镜面，风干。滴加数滴待测液于毛镜面上，迅速闭合辅助棱镜，旋紧棱镜锁紧扳 手。若试样易挥发，则从加液槽中加入被测试样。 ④调节反射镜，使入射光进入棱镜组，调节测量目镜，从测量望远镜中观察， 使视场最亮、最清晰。旋转棱镜转动手轮，使刻度盘标尺的示值最小。

单轴晶体和各向同性介质界面上e光的折射

e光折射后传播方向的计算 刘谈1)? 1）(西安交通大学理学院,西安 710049) 在单轴晶体的光轴与入射面平行的情形下用惠更斯原理计算e光的折射角，并利用matlab进行了数值计算. 关键词: e光，双折射，单轴晶体 PACC: 4225L 1.引言 在单轴晶体中传播的光线会出现双折射现象. o光的传播规律与普通各向同性介质中的一样，它沿各个方向的传播速度都是v o. e光沿各个方向的传播速度不同. 沿光轴方向的方向的是v o，而垂直光轴方向的是v e. 经?t时间后，e光的波面是围绕光轴方向的旋转椭球面[1]. 2.e光传播方向的计算 2.1.惠更斯作图法确定e光传播方向[1] 为了简化讨论,假设晶体的主截面与光线的入射面重合，光线从空气或真空入射.如图1所示: 图1 惠更斯作图法求e光折射线 (1)画出平行的入射光束, 令两边缘光线与界面的交点分别为A、B'. ?????=ct,式中c为真空或 (2)由先到界面的A点作另一边缘入射线的垂线AB, 它便是入射线的波面. 设BB′ 空气中的光速, t为B到B'的传播时间. (3)以A为中心, v e t为长半轴长, v o t为短半轴长在介质内作半椭圆, 且椭圆的短轴沿光轴方向. 这就是另一边缘入射线到达B'时，A点发出的次波面. (4)通过B'点作上述半椭圆的切线, 切点为A'.联接AA'便得到了折射光线的传播方向. ?通讯联系人．E-mail：lewton@https://www.doczj.com/doc/908215287.html,

2.2. e 光传播方向的理论计算 由惠更斯作图法只能定性地给出e 光的传播方向,下面基于这种方法精确计算e 光的传播方向.不失一般性地取t=1.将图1中椭圆绕A 点逆时针旋转角度φ,则旋转得到的椭圆方程为 x 2v o 2+y 2 v e 2=1 (1) 任取旋转前椭圆上一点(x,y),作逆时针旋转变换( cosφ sinφ ?sinφ cosφ )得点(x',y').故有 (x′ y′ )=( cosφsinφ?sinφcosφ)(x y ) (2) 把点(x',y')带入方程(1)得 (xcosφ+ysinφ)2o 2+(?xsinφ+ycosφ)2 e 2=1 (3) 即为A 点发出的次波面的方程，再将此椭圆用参数方程表示如下 {xcosφ+ysinφ=v o cosθ?xsinφ+ycosφ=v e sinθ (4) 其中θ为参数 设θ=θ0时对应的点为A'(x 0,y 0),则 {x 0=v o cosθ0cosφ?v e sinθ0sinφy 0=v o cosθ0sinφ+v e sinθ0cos (5) 椭圆在A'处切线的方向向量为 r ?=(?v o sinθ0cosφ?v e cosθ0sinφ,?v o sinθ0sinφ+ v e cosθ0cosφ)=(r 1,r 2) (6) A'处的切线方程为 y ?y 0= r 2 1 (x ?x 0) (7) 该直线过点B',把B'(c sini ,0)带入(7)式，得 ?y 0= r 21( c ?x 0) (8) 当给定单轴晶体的主折射率n o ,n e , 光轴方向与介质分界面夹角φ, 光线入射角i 后, 方程（8）中就只有θ0一个未知数了, 将θ0求解后回带到(5)式就可以得到A'的坐标, 由γ=arctan x 0y 0 可确定e 光的方向. 表1 数值计算的e 光折射角 表2 参考文献[2]中相同条件下e 光折射角 i 0 15 30 45 60 75 0 15 30 45 60 75 γ -5.1181 3.6204 12.238 20.242 26.939 31.487

第六章 晶体光学器件

第6章晶体光学器件 双折射晶体在光无源器件中有着广泛的应用，可以制成光隔离器、光环行器、偏振光合束器和光学梳状滤波器等多种光器件。光学梳状滤波器同时隶属波分复用器件的范畴，将在第七章介绍。本章重点介绍基于双折射晶体的光隔离器、光环行器和偏振光合束器。 6.1 晶体光学基础 光无源器件中常用的双折射晶体一般是单轴的，此处从应用的角度，先对单轴晶体的光学特性作一些简单的介绍。 6.1.1 单轴晶体中的双折射现象 在各向同性介质中，光能量的传播方向（即光线方向S）与光波的传播方向（即波法线方向K）总是保持一致的。而在各向异性的双折射晶体中，存在两种光波：一种是寻常光（o光），其光线方向与波法线方向保持一致；另一种是非寻常光（e光），其光线方向偏离波法线方向。一般情况下，o光与e光在双折射晶体中的折射率不一样，因此传播速度也不相同。 在双折射晶体中，存在一些特殊的方向，沿此方向传输的光波，o光与e光的光线完全重合，并且传播速度也完全相同，或者说只有o光而没有e光，这些特殊方向称为晶体的光轴。 单轴晶体只存在一个光轴，其折射率椭球如图6.1所示，o光折射率小于e光折射率的晶体称为正单轴晶体，其折射率椭球为橄榄状的长椭球形；o光折射率大于e光折

射率的晶体称为负单轴晶体，其折射率椭球为飞碟状的扁椭球形。 图6.1 单轴晶体的折射率椭球 折射率椭球的物理意义可由图6.2解释，图中所示为正单轴晶体，o光和e光的波法线分别为K o和K e，过原点并垂直波法线作折射率椭球之截面，对o光和e光各得到一个椭圆形截面，每个椭圆均有长轴和短轴两条轴线，对o光取位于水平面内的轴线长度n o为其折射率，对e光则取非位于水平面内的轴线长度n2为其折射率。

晶体相位匹配 Crystal Phase Match

相位匹配及实现方法 实验证明，只有具有特定偏振方向的线偏振光，以某一特定角度入射晶体时，才能获得良好的倍频效果，而以其他角度入射时，则倍频效果很差，甚至完全不出倍频光。根据倍频转换效率的定义 ω ω 2ηP P =，（15） 经理论推导可得 2 ω 22 2)2/()2/(sin ηE L d k L k L ???????∝。（16）η与L ·?k/2关系曲线见图1。图中可看出，要获得最大的转换效率，就要使L ·?k/2 ＝0，L 是倍频晶体的通光长度，不等于0，故应?k ＝0，即 0)n n (4221 21=?λπ= ?=?ωω k k k ， （17） 就是使 ωω=2n n ，（18） n ω和n 2ω分别为晶体对基频光和倍频光的折射率。也就是只有当基频光和倍频光的折射率相等时，才能产生好的倍频效果，式（18）是提高倍频效率的必要条件，称作相位匹配条件。 由于v ω＝c/n ω，v 2ω＝c/n 2ω，v ω和v 2ω分别是基频光和倍频光在晶体中的传播速度。满足（18）式，就是要求基频光和倍频光在晶体中的传播速度相等。从这里我们可以清楚地看出，所谓相位匹配条件的物理实质就是使基频光在晶体中沿途各点激发的倍频光传播到出射面时，都具有相同的相位，这样可相互干涉增强，从而达到好的倍频效果。 实现相位匹配条件的方法：由于一般介质存在正常色散效果，即高频光的折射率大于低频光的折射率，如n 2ω―n ω大约为10－2数量级。?k ≠0。但对于各向同性晶体，由于存在双折射，我们则可利用不同偏振光间的折射率关系，寻找到相位匹配条件，实现?k ＝0。此方法常用于负单轴晶体，下面以负单轴晶体为例说明。图2中画出了晶体中基频光和倍频光的两种不同偏振态折射率面间的关系。图中实线球面为基频光折射率面，虚线球面为倍频光折射率面，球面为o 光折射率面，椭球面为e 光折射率面，z 轴为光轴。 图1倍频效率与L ·?k/2的关系 相对光强 -2π2ππ-πL ·?k/2

常用晶体材料

氧化铝晶体（白宝石，蓝宝石， Al2O3）是一种很重要的光学晶体。它具有高硬度、高熔点、高强度、高透过率、耐高温和抗腐蚀的特性，广泛地用于航空航天仪器的红外和紫外的窗口、激光工作窗口、高炉测温窗口以及太阳能电池保护罩和永不磨损手表镜面等。在窗口应用方面，它具有如下优良的特性： (1)光透过范围从300nm到5.5μm (2)3-5μm波段红外透过率大于85% (3)具有高硬度，高透过率,抗挠曲强度和抗风蚀、雨蚀的能力 (4)优良的热传导性能 (5)低散射率0.02在λ=26到31μm，880℃ CaF2晶体 氟化钙晶体是一种很重要的光学晶体，它具有如下优良的特性： 折射率：

氟化镁晶体被应用在环境要求很苛刻的光学系统中，它的透过波段为0.11μm--8.5μm。辐照不会导致色心的产生，它有良好的机械性能，可以承受热和机械震动，很大的外力才能使氟化镁解理。氟化镁单晶由于有微弱的双折射性能，通常的切向为光轴垂直于晶片表面。 氟化镁是一种应用很广泛的晶体，具有如下特性： (1)、在真空紫外到红外(0.11～8.5μm)波段有很高的透过率. (2)、抗撞击和热波动以及辐照 (3)、良好的化学稳定性. (4)、可用于光学棱透镜、锲角片、窗口和相关光学系统中 (5)、四方双折射晶体性能，可用于光通讯. (6)、UV 窗口材料 Ba F2

折射率： LiF 氟化锂晶体是一种很重要的光学晶体，它具有如下优良的特性： 1、在真空紫外到红外(0.12-6μm)的波段有很高的透过率，特别是在真空紫外有优良的透过率。

YVO4晶体 钒酸钇晶体是一种具有优良的物理和光学特性的双折射单晶。由于它具有较大的透过范围、透光度高、大的双折射、易于加工等特点，所以广泛应用于光学组件如光纤光隔离器、环形器、分光器，还有其它的偏振光学器件等。 钒酸钇是用提拉法生长的正向单轴晶体,具有较好的机械和物理特性，宽的透过范围和大的双折射率使它成为了理想的光偏振组件。在许多的应用方面，它是方解石和金红石的多种应用优良的人造的替代品，如光纤光学隔离器和循环器、分束器，格兰起偏器以及其它起偏器等。 与其它双折射晶体相比较: 与方解石相比，钒酸钇具有更好的温度稳定性及物理和机械特性。方解石易潮解和低硬度是使得很难得到高光学质量晶体。 与高硬度的金红石 (TiO2)相比，钒酸钇更易于进行光学表面加工，这也就相应降低了加工成本，尤其对批量生产来说。 与铌酸锂相比，它们具有相似的机械和物理性能，钒酸钇的双折率确比铌酸锂大三倍，这使得设计更加紧凑。 ZnS晶体和ZnSe晶体 硫化锌和硒化锌（ZnS和ZnSe）晶体具有如下优良的特性，是一种很重要的光学晶体，特别是应用于远红外波段。 CVD ZnSe的透光范围为0.5μm--22μm，用于高能CO2激光。单晶的ZnSe具有更低的吸收，从而更适合CO2光学系统。

常用晶体及光学玻璃折射率表

常用晶体及光学玻璃折射率表常用晶体及光学玻璃折射率表

[绝对折射率]: 光从真空射入介质发生折射时，入射角i与折射角r的正弦之比n叫做介质的“绝对折射率”，简称“折射率”。它表示光在介质中传播时，介质对光的一种特征。 [公式]:n=sin i/sin r=c/v 由于光在真空中传播的速度最大，故其他媒质的折射率都大于1。同一媒质对不同波长的光，具有不同的折射率；在对可见光为透明的媒质内，折射率常随波长的减小而增大，即红光的折射率最小，紫光的折射率最大。通常所说某物体的折射率数值多少（例如水为1.33，水晶为1.55，金刚石为2.42，玻璃按成分不同而为1.5～1.9），是指对钠黄光（波长5893×10^-10米）而言。 [相对折射率]: 光从介质1射入介质2发生折射时，入射角θ1与折射角θ2的正弦之比n21叫做介质2相对介质1的折射率，即“相对折射率”。因此，“绝对折射率”可以看作介质相对真空的折射率。它是表示在两种（各向同性）介质中光速比值的物理量。 [公式]:n21=sinθ1/sinθ2=n2/n1=v1/v2 光学介质的一个基本参量。即光在真空中的速度c与在介质中的相速v之比 真空的折射率等于1，两种介质的折射率之比称为相对折射率。例如，第一介质的折射率为n1，第二介质的折射率为n2，则n21＝n2／n1称为第二介质对第一介质的相对折射率。某介质的折射率也是该介质对真空的相对折射率。于是折射定律可写成如下形式. n1sinθi ＝n2sinθt两种介质进行比较时，折射率较大的称光密介质，折射率较小的称光疏介质。 折射率与介质的电磁性质密切相关。根据电磁理论,εr和μr分别为介质的相对电容率和相对磁导率。折射率还与波长有关，称色散现象。手册中提供的折射率数据是对某一特定波长而言的（通常是对钠黄光，波长为5893埃）。气体折射率还与温度和压强有关。空气折射率对各种波长的光都非常接近于1，例如空气在20℃，760毫米汞高时的折射率为1.00027。在工程光学中常把空气折射率当作1，而其他介质的折射率就是对空气的相对折射率。 介质的折射率通常由实验测定，有多种测量方法。对固体介质，常用最小偏向角法或自准直法；液体介质常用临界角法（阿贝折射仪）；气体介质则用精密度更高的干涉法（瑞利干涉仪）。 引自：https://www.doczj.com/doc/908215287.html,/hot/reflect.htm

光学材料折射率的测定报告

光学材料折射率的测定 Summary ：Refractive index is one of the important parameters of optical materials, which often needs to be measured in scientific research and production practice. The method of measuring the refractive index can be divided into two categories: one is the application of refractive index and reflection, total reflection law, through the accurate measurement of the angle of the refractive index of the geometric optics method, such as the minimum deviation angle method, grazing incidence method, total reflection method and displacement method, etc. Another kind is the light passed the medium (or by a dielectric reflection) and the polarization state changes of the phase change of the transmitted light or reflected light) and refraction rate is closely related to the principle to measure the refractive index of the physical optics method, such as cloth Brewster angle method, interferometry, ellipsometry etc.. 摘要：折射率是光学材料的重要参数之一，在科研和生产实际中常需要测量它。测量折射率的方法可分为两类：一类是应用折射率及反射、全反射定律，通过准确测量角度来求折射率的几何光学方法，如最小偏向角法、掠入射法、全反射法和位移法等。另一类是利用光通过介质（或由介质反射）后，透射光的相位变化（或反射光的偏振态变化）与折射率密切相关的原理来测定折射率的物理光学方法，如布儒斯特角法、干涉法、椭偏法等。 关键词：最小偏向角 偏振 全反射 分光计 干涉 布儒斯特角 引言：本实验要求综合已学过的光学知识和基本实验操作，查阅有关资料，拟定实验方案，完成对各种待测样品的折射率测定，从而对光学材料折射率的测量，在原理和方法上有更全面的认识。加深对分光计、阿贝折射仪、迈克尔孙干涉仪等光学仪器使用方法的了解。 一、最小偏向角法 【实验原理】 由图1的三棱镜光路图，可以证明： 2 sin 2sin sin sin min 1 1 A A r i n +== δ 其中A 是三棱镜的顶角，δmin 是出射光在i 1=i 2时的最小偏向角。由上式可见，只要测得三棱镜的顶角A 和对钠黄光的最小偏向角δmin ，便可间接测出对该波长的光的折射率n 。 【实验步骤】 1. 调节分光计到使用状态，打开汞灯照明平行光管，找到折射光谱 2. 对准某条谱线，转动游标盘和望远镜跟踪此谱线，当其不再继续移动而反向移动时，记录游标盘读数θ1、θ2 3. 测定入射光方向，将望远镜对准平行光管，使分划板十字竖线对准狭缝中央，读出此时两游标的读数θ1'、θ2'，则最小偏向角δmin 为： ()()[] '2 1 22'11min θθθθδ-+-= 4. 重复测量，求平均值 图1 三棱镜中的光路图

折射率的测定

3.3 折射率的测定 一、实验目的 １．了解测定折射率的原理及阿贝折光仪的基本构造，掌握折光仪的使用方法。 ２．了解测定化合物折射率的意义。 二、实验原理 折射率是物质的物理常数，固体、液体和气体都有折射率。折射率常作为检验原料、溶剂、中间体和最终产物的纯度及鉴定未知样品的依据。 在确定的外界条件（温度、压力）下，光线从一种透明介质进入另一种透明介质时，由于光在两种不同透明介质中的传播速度不同，光传播的方向就要改变，在分界面上发生折射现象。 根据折射定律，折射率是光线入射角的正弦与折射角的正弦之比，即 当光由介质Ａ进入介质Ｂ时，如果介质Ａ对于介质Ｂ是光疏物质，则折射角β必小于入射角α，当入射角为９０°时，ｓｉｎα＝１，这时折射角达到最大，称为临界角，用β０表示。很明显，在一定条件下，β０也是一个常数，它与折射率的关系是 可见，测定临界角β０，就可以得到折射率，这就是阿贝折光仪的基本光学原理，如图3-6所示。 图3-6 光的折射现象图3-7 折光仪在临界角时的目镜视野图 为了测定β０值，阿贝折光仪采用了“半暗半明”的方法，就是让单色光由０～９０°的所有角度从介质A射入介质B，这时介质B中临界角以内的整个区域均有光线通过，因此是明

亮的，而临界角以外的全部区域没有光线通过，因此是暗的，明暗两区界线十分清楚。如果在介质 B的上方用一目镜观察，就可以看见一个界线十分清楚的半明半暗视场，如图3-7所示。 因各种液体的折射率不同，要调节入射角始终为９０°，在操作时只需旋转棱镜转动手轮即可。从刻度盘上可直接读出折射率。 实验用品 ＷＡＹ阿贝折光仪１台。乙酸乙酯（Ａ．Ｒ），丙酮（Ａ．Ｒ）。 三、实验操作 １．折光仪的使用方法 熟悉阿贝折光仪的基本结构，其结构如图3-8所示。 1-底座；2-棱镜转动手轮；3-圆盘组（内有 刻度盘）；4-小反射镜； 5-支架；6-读数镜筒；7-目镜；8-望远镜筒； 9-物镜调整镜筒； 10-色散棱镜手轮；11-色散值刻度圈；12- 3-8阿贝折光仪的结构折射棱镜琐紧扳手； 13-折射棱镜组；14-温度计座；15-恒温计接头；16-主轴；17-反射镜 ①将折光仪置于靠近窗户的桌子上或普通照明灯前［１］，但不能曝于直照的日光中。 ②用乳胶管把测量棱镜和辅助棱镜上保温套的进出水口与恒温槽串接起来，装上温度计，恒温温度以折光仪上温度计读数为准［２］。 ③旋开棱镜锁紧扳手，开启辅助棱镜，用镜头纸蘸少量丙酮或乙醚轻轻擦洗上下镜面，风干。滴加数滴待测液于毛镜面上，迅速闭合辅助棱镜，旋紧棱镜锁紧扳手。若试样易挥发，则从加液槽中加入被测试样。 ④调节反射镜，使入射光进入棱镜组，调节测量目镜，从测量望远镜中观察，使视场最亮、最清晰。旋转棱镜转动手轮，使刻度盘标尺的示值最小。 ⑤旋转棱镜转动手轮，使刻度盘标尺上的示值逐渐增大，直至观察到视场中出现彩色光带或黑白临界线为止。 ⑥旋转色散棱镜手轮，使视场中呈现一清晰的明暗临界线。若临界线不在叉形准线交点上，则同时旋转棱镜转动手轮，使临界线明暗清晰且位于叉形准线交点上，如图3-5所示。 ⑦记下刻度盘数值即为待测物质折射率。重复２～３次，取其平均值［３］。并记下阿贝折光仪