用阿贝折射仪测量折射率 折射率是透明材料的重要光学常数。测量透明材料折射率的方法很多。最小偏向角法 具有测量精度高、被测折射率的大小不受限制、不需要已知折射率的标准试件而能直接测 出被测材料的折射率等优点。但是，被测材料要制成棱镜，而且对棱镜的技术条件要求高， 不便快速测量。全反射法属于比较测量，虽然测量准确度较低（大约△=3×104），被测 折射率的大小受到限制（大约为1.3一1.7），对于固体材料也需要制成试件，但是全反射 法具有操作方便迅速、环境条件要求低、不需要单色光源等优点。 阿贝折射仪就是利用全反射法制成的、专门用于测量透明或半透明液体的固体折射率及平 均色散n一c的仪器，它还能测量糖溶液的含糖浓度。它是石油化工、光学仪器、食品工 业等有关工厂、研究单位和学校的常用设备之一。 【实验目的】 1.掌握用掠入射法测定物质的折射率： 2.学会阿贝折射仪的调整和使用方法： 3.通过对酒精折射率的测定，确定酒精的浓度： 4.通过对不同温度下水折射率的测定，了解水的折射率随温度的变化关系。 【实验原理】 应用阿贝折射仪测量物质的折射率的方法是建立在全反射原理基础上的掠入射法。 如图1所示。光由折射率为的介质射入折射率为N的介质时， 由折射定律知，入射角i与折射角r有以下关系： nsini=Nsinr (1) 如果n<N,即光由光疏介质射入光密介质时，折射光靠近法线， 亦即r<i。入射角可取由0°到90°的任何一数值，由式(1) 折射角亦具有对应的某个数值。当入射角达最大值=90°时， 折射角达最大值=c。此时的入光线称掠射光线，对应的折射角 [称为折射临界角或又称全反射角，以此代入(1)式得 图1 nsin90°=N sinr (2) n=Nsinre 己知N值，则测出折射临界角rc,即可算出待测介质的折射率n。 实验中常用直角三棱镜（己知N的介质）进行测量。如图(2)掠射光线由待测折射率 为的介质入射到折射率为N的直角三棱镜ABC中，产生折射临界角rc,然后以出射角i射 入折射率为1的空气中。所有入射角小于90°光线入射到三棱镜ABC中时，其折射角都小 于rc,而从三棱镜AB边射出时，其出射角都大于io。故在棱镜上侧光线出射处放一望远镜， 则具有不同出射角的平行光线都会聚在望远镜焦面的不同位置上。当望远镜筒轴线与出射 角为的光线平行时，从目镜中可以看到半边是明区和半边是暗区，并在明暗区间有一条 分界线的现象，即“半影视场”。此时望远镜与AB表面的垂线间的夹角即为出射角io,因为 与临界角r间有一定关系，将此关系代入(2)式并加以整理（见附1）得：用阿贝折射仪测量折射率 折射率是透明材料的重要光学常数。测量透明材料折射率的方法很多。最小偏向角法 具有测量精度高、被测折射率的大小不受限制、不需要已知折射率的标准试件而能直接测 出被测材料的折射率等优点。但是，被测材料要制成棱镜，而且对棱镜的技术条件要求高， 不便快速测量。全反射法属于比较测量，虽然测量准确度较低（大约ΔnD=3×10-4），被测 折射率的大小受到限制（nD大约为 1.3—1.7），对于固体材料也需要制成试件，但是全反射 法具有操作方便迅速、环境条件要求低、不需要单色光源等优点。 阿贝折射仪就是利用全反射法制成的、专门用于测量透明或半透明液体的固体折射率及平 均色散nF—nC的仪器，它还能测量糖溶液的含糖浓度。它是石油化工、光学仪器、食品工 业等有关工厂、研究单位和学校的常用设备之一。 【实验目的】 1. 掌握用掠入射法测定物质的折射率； 2. 学会阿贝折射仪的调整和使用方法； 3. 通过对酒精折射率的测定，确定酒精的浓度； 4. 通过对不同温度下水折射率的测定，了解水的折射率随温度的变化关系。 【实验原理】 应用阿贝折射仪测量物质的折射率的方法是建立在全反射原理基础上的掠入射法。 如图 1 所示。光由折射率为 n 的介质射入折射率为 N 的介质时， 由折射定律知，入射角 i 与折射角 r 有以下关系： r rc N n i 图 1 nsini=Nsinr （1） 如果n＜N，即光由光疏介质射入光密介质时，折射光靠近法线， 亦即r＜i。入射角可取由 0°到 90°的任何一数值，由式（1） 折射角亦具有对应的某个数值。当入射角达最大值i=90°时， 折射角达最大值r=rc。此时的入光线称掠射光线，对应的折射角 rc称为折射临界角或又称全反射角，以此代入（1）式得 （2） ⎭ ⎬ ⎫ = =° c c rNn n rN sin sin90sin 已知N值，则测出折射临界角rc，即可算出待测介质的折射率n。 实验中常用直角三棱镜（已知N的介质）进行测量。如图（2）掠射光线由待测折射率 为n的介质入射到折射率为N的直角三棱镜ABC中，产生折射临界角rc，然后以出射角i0射 入折射率为 1 的空气中。所有入射角小于 90°光线入射到三棱镜ABC中时，其折射角都小 于rc，而从三棱镜AB边射出时，其出射角都大于i0。故在棱镜上侧光线出射处放一望远镜， 则具有不同出射角的平行光线都会聚在望远镜焦面的不同位置上。当望远镜筒轴线与出射 角为i0的光线平行时，从目镜中可以看到半边是明区和半边是暗区，并在明暗区间有一条 分界线的现象，即“半影视场”。此时望远镜与AB表面的垂线间的夹角即为出射角i0，因为 i0与临界角rc间有一定关系，将此关系代入（2）式并加以整理（见附 1）得： 1