最小偏向角法测量单轴晶体的主折射率

多种⽅法测折射率介质折射率的测定设计⽅案组员：摘要：折射率是表征介质光学性质的重要参数，因此折射率的测定成为⼏何光学的重要问题，介质折射率的测定具有现实意义。

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。

本⽂分别从最⼩偏向⾓法，插针法，阿贝折射仪法三种⽅法介绍了测量固体折射率。

关键字：折射率；折射定律；最⼩偏向⾓，插针法，阿贝折射仪法。

引⾔：在最⼩偏向⾓的测量时，需要⽤到分光计，分光计是⼀种测量⾓度的精密仪器，其基本原理是，让光线通过狭缝和聚焦透镜形成⼀束平⾏光线，经过光学元件的反射或折射后进⼊望远镜物镜并成像在望远镜的焦平⾯上，通过⽬镜进⾏观察和测量各种光线的偏转⾓度，从⽽得到光学参量例如折射率、波长、⾊散率、衍射⾓等。

插针法是在⾼中实验基础上进⾏，所以操作相对简单。

所⽤仪器也相对简单。

阿贝折射仪是测量固体和液体折射率的常⽤仪器，同时，还可测量出不同温度时的折射率。

测量范围为1.3～1.7，可以直接读出折射率的值，操作简便，测量⽐较准确，精度为0.0003。

测量液体时所需样品很少，测量固体时对样品的加⼯要求不⾼。

实验原理与⽅法：器材：汞灯三棱镜玻璃砖阿贝折射仪针分光计（⼀）最⼩偏向⾓法棱镜玻璃的折射率，可⽤测定最⼩偏向⾓的⽅法求得。

如图1所⽰，?ABC 是三棱镜的主截⾯，波长为λ的光线以⼊射⾓i 1投射到棱镜的AB ⾯上，经AB 和AC 两个⾯折射后以1i '⾓从AC ⾯出射，出射光线与⼊射光线的夹⾓δ称为偏向⾓。

δ的⼤⼩随⼊射⾓i 1⽽改变。

可以证明，在⼊射线和出射线处于光路对称的情况下，即11i i '=时，偏向⾓有极⼩值min δ，称为棱镜的最⼩偏向⾓。

它与棱镜的顶⾓A 和折射率n 之间有如下关系：（1）因此，只要测得A 和min δ就可⽤上式求得待测棱镜材料的折射率。

测定最⼩偏向⾓的⽅法：1．调节分光计到使⽤状态，即调节三棱镜的主载⾯与分光计主轴垂直2．测定最⼩偏向⾓min δ。

《测定介质的折射率》讲义一、引言折射率是描述介质光学性质的一个重要物理量。

它在光学领域的研究和应用中具有关键作用，例如在透镜设计、光纤通信、材料科学等方面。

准确测定介质的折射率对于理解和控制光在介质中的传播行为至关重要。

二、测定折射率的基本原理折射率的定义是光在真空中的速度与在该介质中的速度之比。

根据折射定律，当光从一种介质进入另一种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。

三、常见的测定折射率的方法1、最小偏向角法这是一种较为精确的方法。

使用一个三棱镜，让一束平行光通过三棱镜，在出射面处会发生折射。

通过旋转三棱镜，找到出射光的最小偏向角。

根据相关公式，可以计算出三棱镜材料的折射率。

2、插针法在一块平板玻璃上铺上一张白纸，用针在纸上扎两个靠近但不重合的小孔。

然后在玻璃上方放置一块玻璃砖，让一束光从一侧入射到玻璃砖上。

通过在另一侧观察，可以在白纸上看到折射光线。

再用针分别插入观察到的折射光线和入射光线的位置。

通过测量相关距离和角度，可以计算出玻璃砖的折射率。

3、全反射法利用全反射现象来测定折射率。

将待测介质制成一个直角三棱镜，让一束光从斜边入射。

逐渐增大入射角，当入射角达到临界角时，会发生全反射。

通过测量临界角，可以计算出折射率。

4、迈克耳孙干涉法利用迈克耳孙干涉仪，让一束光经过分光板分成两束，分别在参考臂和测量臂中传播，然后再汇合产生干涉条纹。

当在测量臂中放入待测介质时，干涉条纹会发生移动。

通过测量条纹移动的数量和相关参数，可以计算出介质的折射率。

四、实验步骤及注意事项1、最小偏向角法实验步骤（1）调整分光计，使望远镜能接收平行光，并且望远镜的光轴与分光计的中心轴垂直。

（2）将三棱镜放置在分光计的载物台上，使其一个折射面与平行光管的光轴大致垂直。

（3）打开平行光管，让平行光照射在三棱镜的一个折射面上。

（4）转动望远镜，找到出射光的位置，然后慢慢转动三棱镜，直到出射光的偏向角达到最小。

最小偏向角法原理你看啊，想象一下有一束光，就像一个调皮的小精灵，它要从一种介质进入到另一种介质里面去呢。

当这个光精灵进入新介质的时候，它的方向就会发生改变，就好像它在新环境里迷路了，转了个弯一样。

这就是光的折射现象啦。

那最小偏向角法是怎么回事呢？咱们先得有一个三棱镜，这个三棱镜就像一个特殊的小房子，光精灵要从这个小房子的一边进去，从另一边出来。

当光精灵在三棱镜里穿梭的时候，它会经历两次折射哦。

光精灵从空气进入三棱镜的时候，它会按照折射定律改变方向，然后在三棱镜里面跑一段路，等它要从三棱镜再回到空气的时候呢，又会再折射一次。

这两次折射之后啊，光精灵出来的方向和它最开始进来的方向就有了一个夹角，这个夹角就叫做偏向角啦。

那这个偏向角可不是固定不变的哦。

你可以想象成光精灵有很多种进入三棱镜的姿势，不同的姿势就会导致不同的偏向角。

但是呢，在这一堆可能的偏向角里面，有一个是最小的，这个最小的偏向角就特别重要啦。

当达到最小偏向角的时候啊，光精灵在三棱镜里的传播路径有着特殊的对称性呢。

就好像这个光精灵找到了在三棱镜里最舒服、最对称的一种走法。

这个时候啊，我们就可以根据这个最小偏向角来算出三棱镜材料的折射率。

折射率就像是三棱镜对光精灵的一种吸引力或者说影响力的一个指标。

你知道吗？这个原理在很多地方都超级有用呢。

比如说在光学仪器的制造里，我们要知道材料的折射率才能把仪器做得精准。

像那些高级的望远镜、显微镜之类的，都离不开这个最小偏向角法来确定材料的光学性质。

而且啊，这个原理就像是一个小秘密，科学家们发现了它之后，就可以更好地理解光和物质的相互作用啦。

它就像是一把小钥匙，打开了我们认识光学世界的一扇门。

我们可以通过这个原理去探索那些透明材料的奥秘，看看它们到底是怎么跟光打交道的。

要是没有这个最小偏向角法啊，我们就像在黑暗里摸索一样，很难准确地知道材料对光的影响。

但是现在呢，我们就可以像个小魔法师一样，用这个原理来施展魔法，把那些光学材料的特性都搞清楚。

最小偏向角方法是一种常见的实验方法，用于测定液体的折射率。

在这个实验中，我们将通过对实验的深度和广度进行全面评估，撰写一篇有价值的文章，来帮助你更深入地理解最小偏向角方法测液体折射率实验的研究。

1. 介绍最小偏向角方法最小偏向角方法是一种通过测量光线在液体中的折射现象来确定液体折射率的实验方法。

在这个方法中，我们会使用一定的光源，让光线经过一个透明的容器，观察光线在液体中的偏向角，从而计算出液体的折射率。

2. 实验所需材料和原理在文章中，我们将详细介绍实验所需的材料和原理，包括光源的选择、透明容器的准备以及液体折射率的计算原理。

我们将从简单的实验装置和基本的物理原理开始，帮助你建立起对实验的基本认识。

3. 实验步骤和数据处理我们将详细描述最小偏向角方法测液体折射率的实验步骤，并介绍如何进行数据处理和结果分析。

通过逐步的介绍和讲解，你将能够对实验的操作过程和数据处理方法有一个清晰的理解。

4. 实验中可能出现的问题和解决方法在实验中，可能会遇到各种各样的问题，例如光线不稳定、透明容器老化等。

我们将在文章中指出这些可能出现的问题，并为你提供解决方法，以便你在实验中能够应对各种挑战。

5. 个人观点和理解在文章的结尾部分，我们将共享我们对最小偏向角方法测液体折射率实验的个人观点和理解。

我们会探讨实验中的一些细节和技巧，以及对实验结果的解释和分析，帮助你从多个角度理解这个实验方法。

总结我们会对整篇文章进行总结和回顾，将实验的关键点和知识要点再次呈现给你，帮助你全面、深刻和灵活地理解最小偏向角方法测液体折射率实验的研究。

通过对最小偏向角方法测液体折射率实验的深度和广度的全面评估，我们将帮助你更好地理解这个实验方法，并为你撰写一篇有着深度和广度兼具的高质量文章。

希望我们的努力能够为你的学习和研究带来帮助和启发！6.实验结果的重复性和准确性在实验中，重复性和准确性是非常重要的。

我们将着重介绍如何评估实验结果的重复性和准确性，包括如何进行多次实验以检验结果的一致性，以及如何准确地测量偏向角和计算折射率。

%B5%8B量三棱镜折射率方法的误差分析比较测量三棱镜折射率方法的误差分析比较三棱镜折射率的测量是光学实验中的一个重要环节，其精度直接影响到相关光学参数的计算和分析。

在实际测量中，由于实验条件和人为因素的影响，三棱镜折射率的测量往往存在一定的误差。

本文将对几种常见的三棱镜折射率测量方法进行误差分析比较，以期为提高三棱镜折射率测量的精度提供参考。

一、最小偏向角法最小偏向角法是一种经典的三棱镜折射率测量方法，其原理是通过测量光线经过三棱镜后的最小偏向角来计算折射率。

该方法具有原理简单、操作简便等优点，但也存在一定的误差。

1.实验操作误差：在实验过程中，由于人为因素的影响，如手持三棱镜不稳、角度调整不准确等，会导致最小偏向角的测量值存在误差。

2.仪器误差：最小偏向角的测量需要使用光学仪器，如望远镜、分光计等。

这些仪器的精度和稳定性直接影响到最小偏向角的测量精度。

3.光线偏离误差：在实际测量中，由于光线的发散和空气折射率的影响，光线在经过三棱镜后并不是严格的平行光，这会导致最小偏向角的测量值存在误差。

二、自准直法自准直法是一种基于自准直原理的三棱镜折射率测量方法，其原理是通过测量光线经过三棱镜后在反射面上的反射角来计算折射率。

该方法具有测量精度高、操作简便等优点，但也存在一定的误差。

1.实验操作误差：自准直法的实验操作相对简单，但仍会受到人为因素的影响，如调整反射面角度不准确等，导致反射角的测量值存在误差。

2.仪器误差：自准直法的测量需要使用光学仪器，如自准直仪、角度计等。

这些仪器的精度和稳定性直接影响到反射角的测量精度。

3.光线偏离误差：在实际测量中，由于光线的发散和空气折射率的影响，光线在经过三棱镜后并不是严格的平行光，这会导致反射角的测量值存在误差。

三、V形棱镜法V形棱镜法是一种基于V形棱镜的三棱镜折射率测量方法，其原理是通过测量光线经过V形棱镜后的折射角来计算折射率。

该方法具有测量精度高、适用范围广等优点，但也存在一定的误差。

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cb a、ba 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。

内容摘要:本文采用了几种不同的方法测定玻璃的折射率,介绍了几种常用的测定玻璃折射率的方法.例如:最小偏向角法测定玻璃的折射率,读数显微镜法测定玻璃的折射率,插针法测定玻璃的折射率,掠入射法测定玻璃的折射率等.通过几种不同的方法来比较哪种方法更精确,误差更小.以及相应的误差的来源等等.关键词:玻璃折射率分光计读数显微镜布鲁斯特角装置三棱镜光具座Abstract: in this paper, using several different methods for the determination of the refractive index of the glass, describes several commonly used for determination of refractive index of glass method. For example : the angle of minimum deviation method for the determination of the refractive index of the glass, a reading microscope method for the determination of the refractive index of the glass, pin method for the determination of the refractive index of the glass, grazing incidence method for the determination of the index of refraction of glass rate. Through several different methods to compare which method is more accurate, the error is smaller. And the corresponding error sources and so on.Key words: optical glass refraction Brewster angle microscopy spectrometer reading device three prism optical bench引言:折射率是物质的一种重要的光学常数，在工农业生产及许多科研部门都会折射率的测量问题。

玻璃折射率的测量方法-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1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22mA A n si nsi n 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： 棱镜角的测定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图1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。

此实验报告共六个方案，其中前三个为实验室可做并已测量数据的方案，第一个方案（最小偏向角法）已测量数据并进行了数据处理。

实验目的：测定玻璃折射率，掌握用最小偏向角法测定玻璃折射率的方法，掌握用读数显微镜法测定玻璃折射率的方法，复习分光计的调整等，掌握实验方案的比较，误差分析，物理模型的选择。

要求测量精度E ≤1%。

方案一，最小偏向角法测定玻璃折射率实验原理：最小偏向角的测定，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1所示。

• 图1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仪器：分光计，三棱镜。

实验步骤：1，对分光计进行调节 2， 顶角α的测量利用自准直法测顶角，如下图所示，用两游标来计量位置，分别称为游标1和游标2，旋紧刻度盘下螺钉是望远镜和刻度盘固定不动转动游标盘，是棱镜AC 面对望远镜，记下游标1的读数1θ和游标2的读数2θ。

转动游标盘，再试AB 面对望远镜，记下游标1的读数'1θ和游标2的读数'2θ。

游标两次读数之差21θθ-或者''21θθ-，就是载物台转过的角度，而且是α角的补角''21211802θθθθα︒-+-=-3，最小偏向角法测定玻璃折射率如下图，当光线以入射角1i 入射到三棱镜的AB 面上后相继经过棱镜两个光学面AB AC 折射后,以2i 角从AC 出射。

出射光线和入射光线的夹角δ称为偏向角。

对于给定三棱镜， 偏向角δ的数值随入射角1i 的变化而改变。

当入射角1i 为某值时(或者1i 与2i 相等时)，偏向角δ将达到最小值0δ，0δ称为最小偏向角，由几何关系和折射定，可得它与棱镜的顶角A 和折射率n 之间有如下关系：2sin2sinA A n δ+=A.将待测三棱镜放在载物平台，调节平台到适当的高度，使得从平行光管发出的平行光只有少部分能从三棱镜的上方射入望远镜；B.调节三棱镜的位置使得平行光管的平行光以一定的角度入射到棱镜的AB 面；C.在AC 面上调节望远镜使得可以接收并观察出射光线；D.缓慢双向调节三棱镜的位置以改变入射角的大小，当转到某一位置时，如果再往任意方向的微小转动都使得偏向角变大，那么这个位置的极限位置就是可以得到最小偏向角的三棱镜的位置，读出出射光线的方向角度；E.转动三棱镜，让入射平行光从另一面AC入射，在AB面接受出射光，重复上述步骤，读出入射光线的方向角度。