折射率的测定

折射率测定的原理
折射率是光线在不同介质中传播时的速度差，通常用折射率来描述光在不同介质中的传播状况。

测定折射率的原理主要是基于光的折射定律以及斯涅尔定律。

折射定律表明了光线从一种介质射入另一种介质时的折射规律，即入射角、折射角和两种介质的折射率之间的关系。

斯涅尔定律则描述了光线在垂直于界面的方向上的折射规律，根据这个定律，当光线从空气射入透明介质中时，可以利用下面的公式来计算折射率：
折射率 = sin(入射角) / sin(折射角)
为了测定折射率，通常需要使用一种被称为折射计的仪器。

折射计中包含一个透明的折射棱镜，光线通过棱镜时会发生折射，因此折射角可以测量出来。

对于测量折射率来说，常用的方法是通过改变入射角度，来测量折射角并计算出相关的折射率。

一种常用的折射率测定方法是通过斯涅尔法，这种方法使用一个旋转的半透明镜片和一个尺度，用来测量入射角和折射角。

首先，将光线从空气中射入透明介质，透过半透明镜片发射出来，然后利用尺度测量入射角和折射角。

通过记录不同入射角对应的折射角，再利用上述折射公式求解，就可以得到不同入射角下的折射率。

除了斯涅尔法外，还有一些其他的折射率测定方法，如阿贝尔
法、迈克耳孙干涉仪等。

不同的测定方法适用于不同的物质和测量条件，但基本原理都是基于光的折射定律和斯涅尔定律。

实验4(A) 折射率的测定一实验目的验证司乃耳定律并测出液体与透明物质之折射率。

二实验原理1. 光从第一介质射至第二介质时﹐其入射角θi与折射角θr之正弦比值为一定值n﹐即sinθisinθr＝n≡第二介质对第一介质的相对折射率（4.1）2. 若光以入射角θi进入平行透明板﹐经两次折射后﹐射出平行板的另一边﹐其入射光线→AB 与射出光线→CD 必互相平行﹐如图4-1。

图4-1光线由空气进入平行透明板的光路径图若能定出→AB 与→CD 两路径﹐即能测得θi与θr两个角度﹐代回式（4.1）﹐即可求得平行透明物质的折射率。

三实验器材○1半圆形透明塑料盒（半径约6 cm﹐高约3 cm） 1 个∕组○2长方形透明玻璃砖 1 个∕组○3水约800 cc∕组○4长针（约6 cm） 4 根∕组○5保利纶板（约30 cm×20 cm×1.5 cm） 1 块∕组○6量角器1个∕组○7方格纸 2 张∕组○8白纸 2 张∕组○9长尺1把∕组四实验步骤一﹑液体折射率的测定1. 如图4-2 所示﹐塑料盒内盛水（或其他透明液体）半满﹐置于方格纸上﹐方格纸下放置保利纶板﹐调整塑料盒﹐使得塑料盒的直径恰与方格纸的某一直线重合。

图4-2测定半圆形透明塑料盒中透明液体折射率的实验装置示意图2. 过塑料盒的圆心O 处（即在直径的中点）作一垂直线NN'﹐并在圆心处垂直纸面插一长针﹐以确定光线的入射点。

3. 在盒的直径面后方垂直纸面插入一长针A﹐使入射角∠AON 约为10 度。

4. 在盒之圆弧面的一侧﹐透过盒内透明液体观察所插的长针A﹐使长针A 的像与圆心处所插的针在同一视线上﹐并在此视线上垂直纸面插一长针B﹐如图4-3﹐以确定折射光的方向。

图4-3液体折射率测定的实验装置图5. 改变长针A 的位置（即改变角度﹐每次约增加10 度）﹐并重复步骤4.﹐以确定长针B 的位置﹐记录每次长针A 及B 的位置。

6. 先绘出界面直线﹑移去半圆盒﹐然后绘出法线并逐次联机→OA﹑→OB﹐量取并记录各次的入射角θi及折射角θr的角度。

折射率的测定实验报告引言：光是一种电磁波，它在介质中传播时会发生折射现象。

通过测量折射率来研究光在不同介质中的传播行为，不仅可以为物理学的研究提供重要数据，也对工程技术和实际生活有着广泛的应用。

本实验旨在通过一种简单而有效的方法测定不同材料的折射率。

实验方法：1. 实验原理：实验采用的是反射法测量折射率。

光经射入光滑平面介质表面后，部分光发生反射，部分光进入介质中。

利用光在介质中的传播速度与介质折射率之间的关系，可以通过测量入射角和反射角的关系来计算出折射率。

2. 实验仪器：实验中需要使用的器材包括光源、平面镜、量角器、直尺、三棱尺等。

3. 实施步骤：a. 将光源置于实验台上固定，确保光源的稳定。

b. 将平面镜放置于光源下方，与光源成45度角，确保镜面光洁无划痕。

c. 将待测介质（如玻璃板）放置于镜面上方，与镜面成一定角度。

d. 测量入射角和反射角。

使用量角器测量入射光线和法线之间的夹角，以及反射光线和法线之间的夹角。

e. 计算折射率。

利用斯涅尔定律，根据入射角、反射角和空气的折射率，可以计算出待测介质的折射率。

实验结果：在本实验中，我们测量了不同材料（如玻璃、水等）的折射率，并计算出了相应的数值。

例如，测量了以玻璃为介质的折射率，结果表明其折射率为1.52。

同样地，我们也测量了水的折射率，结果为1.33。

讨论与分析：通过本实验的测量结果，我们可以看出不同材料的折射率是有差异的。

这是由于光在不同介质中传播速度的不同所导致的。

根据光的波长和介质的性质，折射率也会有所变化。

实际应用中，通过测量不同材料的折射率，可以用于建立透镜、光纤等光学仪器。

不过需要注意的是，实验过程中应保证光源的稳定性和测量角度的准确性。

此外，选取的材料样品也应该是光洁平滑的，以减少因表面不平整而引起的误差。

结论：本实验通过反射法测量了不同材料的折射率。

实验结果表明，玻璃的折射率为1.52，水的折射率为1.33。

实验方法简单易行，且结果较为准确。

折射率的测定折射率是介质对光的折射程度的量度，是光线从稀薄介质中穿过厚介质时偏折角度的比值。

在一定温度和压力下，每种物质的折射率都是固定的。

测量物质折射率的方法有很多种，本文将介绍一些常见的测定方法。

1. 折射角法折射角法是最基本的测定折射率的方法，其原理是利用折射角和入射角之间的关系来计算折射率。

首先将待测物质制成薄片或条形，将光线垂直入射，然后用减小折射角的方法逐步调整角度，当光线穿过物质时，记录下入射角和折射角的大小。

然后，可以根据折射定律（即斯涅尔定律）计算出物质的折射率。

2. 波长法波长法是一种较为精确的测量折射率的方法，其基本思想是在不同波长下测量物质的折射率，并利用光的色散性质对其进行分析。

先将测定物质放置在一个特定的光学路径中，设定不同波长的光源，测量不同波长下的折射率。

通过对这些数据进行分析和处理，可以得到物质的折射率曲线。

从曲线上可以看出物质折射率与波长的关系，并可以得到物质的色散性质。

3. 全反射法全反射法的原理是利用物质与空气之间的全反射现象测量其折射率。

将一束光线从空气照射到待测物质的表面上，当入射角大于临界角时，光线会全部发生反射，形成一束完全反射的光线。

此时，测量出偏转的角度和反射角度，就可以计算出物质的折射率。

4. 峰位法峰位法是一种常用的测量凝聚态物质折射率的方法。

将测定物质放置在一个特定的光学路径中，向其中引入一束宽带光，然后通过光谱仪将不同波长的光线分离出来。

随着波长的变化，光线穿过样品时会发生不同程度的折射。

在不同波长下测量出光谱图的峰位，就可以得到物质的折射率。

综上所述，根据不同的实际情况和需求，可以选择合适的方法来进行物质折射率的测定。

无论采用哪种方法，测量时需保证精度和准确性，避免因外界因素干扰而引发误差。

介质折射率的测定实验目的：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 .一、 应用折射定律测定介质的折射率实验原理：r in sin sin =当光由第一媒质（折射率n1）射入第二媒质（折射率n2）时，在平滑界面上，部分光由第一媒质进入第二媒质后即发生折射。

入射角i 的正弦和折射角r 的正弦的比值等于折射率。

1.1 测定固体介质的折射率 实验步骤：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r i n sin sin =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r isin sin 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 实验步骤：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图 1图 2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,221sin OC d d CD d +==∠ 222sin OB d d BD d +==∠22222sin 1sin OC d OBd n ++=∠∠=二、 应用最小偏向角法实验原理：实验步骤：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 .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图3 最小偏向角的测定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） .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：λ)(422N M D D R NM --=其中M D ，ND 是第M ，N 个暗环的直径，λ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:λ)(4)''(22N M D D n R N M --=其中M D ，ND 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，λ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:2222''N M NM D D D D n --=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） .当自然图 3图 4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:ni =0tan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：2211sin n sin n αα=， n1，n2为交界面的两侧的两种介质的折射率，1α为入射角，2α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,22o 1sin n 90sin n α= （1）i sin sin n 2=β （2）βα+=Φ 则βα-Φ=图 6图 7图 8代入（1）式得：)sincoscos(sinn)sin(nn221βββΦ-Φ=-Φ=（3）由（2）式得isinsinn2222=β推出22222sinncosni-=β代入（3）式得sinicosisinnsinn2221Φ--Φ=棱镜的折射角Φ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 .实验总结：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, 以期达到我们所要求的结果 .。

物理实验测量物体的折射率物体的折射率（refractive index）是光在物体中传播速度与在真空中传播速度的比值，是光在介质中的传播特性之一。

测量物体的折射率是物理实验中的一项重要任务，对于研究光传播规律、光学材料的性质以及实际应用具有重要意义。

一、测量原理在物理实验中，测量物体的折射率通常采用折射定律（Snell's Law）和菲涅耳公式（Fresnel equations）的原理。

1. 折射定律：光线从一种介质射入另一种介质时，入射角和折射角之间有一定的关系，即折射定律。

根据折射定律可以得到光线在两种介质中的传播方向和角度。

折射定律的表达式为：n1*sinθ1 = n2*sinθ2其中，n1和n2分别代表两种介质的折射率，θ1和θ2分别代表入射角和折射角。

2. 菲涅耳公式：菲涅耳公式描述了光线射入介质时的反射和折射现象，可以计算出反射光和折射光的振幅比例。

菲涅耳公式的表达式为：(r∥)² + (r⊥)² = 1其中，r∥和r⊥分别代表垂直入射和平行入射的反射光振幅与入射光振幅之比。

二、实验步骤1. 准备实验装置：将一介质样品放置在光路中，使用准直光源、凸透镜、平行光入射装置等设备构建一个稳定的光路。

2. 测量入射角：在光路中引入一个反光镜，调整光线的方向，使其通过光路垂直射入介质样品。

使用角度测量仪器测量光线的入射角。

3. 测量折射角：在样品经过的光路上设置透明的标尺，并使用角度测量仪器测量光线通过样品后的折射角。

4. 计算折射率：根据测得的入射角和折射角，利用折射定律的公式计算出样品的折射率。

重复实验多次，取平均值作为最终的折射率结果。

三、误差与提高准确性的方法在物理实验中，由于实验装置和测量仪器的限制以及人为误差等原因，测量结果可能存在一定误差。

为提高准确性，可以采取以下方法：1. 优化实验装置：合理设计实验装置的光路，选择高质量的透镜、准直光源等设备，减小光路中对光线的衍射、散射等影响。

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-折3-8阿贝折光仪的结构射棱镜琐紧扳手；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。

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 2A(5.11.2) 由式（5.11.1）和式（5.11.2）得 2minδ+=A i 由折射定律有①②图5.11.12sin2sinsin sin minA A rin δ+==(5.11.3) 由式（5.11.3）可知，只要测出最小偏向角minδ（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。