用分光计测定液体折射率
普鑫泰
（楚雄师范学院 物理与电子科学学院 14级物理二班）[1**********]
摘要：调整好分光计，利用掠射入法测量水的折射率。
关键词：分光计 折射率 掠射入法
引言 折射率为一光学常数，是反映透明介质材料光学性质的一个重要参数。在生产和科学研究中往往需要测定一些固体和液体的折射率。测定透明材料折射率的方 法 很 多，最 小 偏 向 角 法和 全 反 射 法 （ 折 射 极 限 法 ） 是 比 较 常 用 的 两 种 方 法 。最小偏向角法具有测量精度高，所测折射率的大小不受限制等优点。但是，被侧材料要制成棱镜，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，被测折射率的大小受到限制，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。 一．实验原理
由光的折射定律可知，光在两种介质界面发生折射时，入射角i的正弦与折射角γ
数，即n21=正弦之比是一个常sini 。n21称为第二种介质对第一种介质的折射率。 sinγ
由 于 介 质 的 折 射 率 随 入 射 光波 波 长 而 变 ， 故 实 验 时 必 须 用 （ 准 ）单 色 光，一般通用的折射率数据都是对钠黄光的波长而言，用n0表示。
用掠入射（折射极限）法测定液体折射率原理如图1所示，将折射率为n的待测物质放在已知折射率为n1的直角棱镜的折射面AB上，且n
n（1） n1显然，其折射角ic应为临界角，因而满足关系式 sinic=
线1射到AC，再折射而进入空气时，设在AC面上的入射角为ψ，折射角为φ，则：
sinϕ=n1sinψ（2）
由图2可以看出：
1）当三棱镜的棱镜角A大于角ic 时，A、ic和角ψ有如下关系：
A=i+ψ（3）
由式（1）、式（2）和式（3）消去ic和ψ后可得：
2）挡三棱镜的棱镜角小于ic时，A，ic和角ψ有如下关系： A+ϕ=ic（5）
由式（1
），式（2）和式（3）消去ic 和ψ 后可得：
3）如果棱镜角A=90°，则式（4）和式（6）可统一简化为： 因此，当棱镜的折射率 n1已知时，测出ϕ角后即可计算出待测物质的折射率n。 二．实验过程
一. 调节分光计。
在正式调整前，先目测粗调：使望远镜和平行光管对准；将载物台、望远镜和平行
光管大致调水平，使它们大致垂至于分光计中心轴。
1. 用自准法调节望远镜，使之适合于接收平行光：
点亮望远镜侧窗的照明灯将叉丝照亮，旋转移动目镜使叉丝位于目镜焦平面上，此时叉丝看得很清楚。再将平面反射镜置于载物台上（镜面朝望远镜）。然后缓慢转动载物台，同时调节叉丝套筒（改变叉丝与物镜间距），从望远镜中找到由平面镜反射回来的模糊光斑（如果找不到，则粗调没有达到要求，应重调）。找到光斑后进一步细调叉丝套筒，光斑逐渐变变成清晰的绿色小亮“十”字（它是叉丝平面上小黑十字的反射像，为绿色小亮十字）。当叉丝位于物镜焦平面上时，叉丝发出的光经过物镜后成为平行光，平行光经平面镜反射再次通过物镜后仍成像于叉丝平面。此时，从目镜中可同时看清叉丝与绿色小亮“十”字，且 两 者 无 视 差 。至 此 叉 丝 既 落 在 目镜焦平面上又落在物镜焦平面上，望远镜已适合于接收平行光。各镜筒间的相对位置就不应改变了。
2. 使望远镜光轴垂直于分光计中心轴：
望远镜调好焦后，从目镜中能同时看清叉丝和绿色小亮“十”字，且两者无视差。但绿色小亮“十”字一般不处于小黑十字的对称位置上。其原因可能是望远镜光轴未垂直中心轴，也可能是平面镜镜面与中心轴不平行，或者两者兼有。
三．实验数据
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用分光计测定液体折射率
普鑫泰
（楚雄师范学院 物理与电子科学学院 14级物理二班）[1**********]
摘要：调整好分光计，利用掠射入法测量水的折射率。
关键词：分光计 折射率 掠射入法
引言 折射率为一光学常数，是反映透明介质材料光学性质的一个重要参数。在生产和科学研究中往往需要测定一些固体和液体的折射率。测定透明材料折射率的方 法 很 多，最 小 偏 向 角 法和 全 反 射 法 （ 折 射 极 限 法 ） 是 比 较 常 用 的 两 种 方 法 。最小偏向角法具有测量精度高，所测折射率的大小不受限制等优点。但是，被侧材料要制成棱镜，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，被测折射率的大小受到限制，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。 一．实验原理
由光的折射定律可知，光在两种介质界面发生折射时，入射角i的正弦与折射角γ
数，即n21=正弦之比是一个常sini 。n21称为第二种介质对第一种介质的折射率。 sinγ
由 于 介 质 的 折 射 率 随 入 射 光波 波 长 而 变 ， 故 实 验 时 必 须 用 （ 准 ）单 色 光，一般通用的折射率数据都是对钠黄光的波长而言，用n0表示。
用掠入射（折射极限）法测定液体折射率原理如图1所示，将折射率为n的待测物质放在已知折射率为n1的直角棱镜的折射面AB上，且n
n（1） n1显然，其折射角ic应为临界角，因而满足关系式 sinic=
线1射到AC，再折射而进入空气时，设在AC面上的入射角为ψ，折射角为φ，则：
sinϕ=n1sinψ（2）
由图2可以看出：
1）当三棱镜的棱镜角A大于角ic 时，A、ic和角ψ有如下关系：
A=i+ψ（3）
由式（1）、式（2）和式（3）消去ic和ψ后可得：
2）挡三棱镜的棱镜角小于ic时，A，ic和角ψ有如下关系： A+ϕ=ic（5）
由式（1
），式（2）和式（3）消去ic 和ψ 后可得：
3）如果棱镜角A=90°，则式（4）和式（6）可统一简化为： 因此，当棱镜的折射率 n1已知时，测出ϕ角后即可计算出待测物质的折射率n。 二．实验过程
一. 调节分光计。
在正式调整前，先目测粗调：使望远镜和平行光管对准；将载物台、望远镜和平行
光管大致调水平，使它们大致垂至于分光计中心轴。
1. 用自准法调节望远镜，使之适合于接收平行光：
点亮望远镜侧窗的照明灯将叉丝照亮，旋转移动目镜使叉丝位于目镜焦平面上，此时叉丝看得很清楚。再将平面反射镜置于载物台上（镜面朝望远镜）。然后缓慢转动载物台，同时调节叉丝套筒（改变叉丝与物镜间距），从望远镜中找到由平面镜反射回来的模糊光斑（如果找不到，则粗调没有达到要求，应重调）。找到光斑后进一步细调叉丝套筒，光斑逐渐变变成清晰的绿色小亮“十”字（它是叉丝平面上小黑十字的反射像，为绿色小亮十字）。当叉丝位于物镜焦平面上时，叉丝发出的光经过物镜后成为平行光，平行光经平面镜反射再次通过物镜后仍成像于叉丝平面。此时，从目镜中可同时看清叉丝与绿色小亮“十”字，且 两 者 无 视 差 。至 此 叉 丝 既 落 在 目镜焦平面上又落在物镜焦平面上，望远镜已适合于接收平行光。各镜筒间的相对位置就不应改变了。
2. 使望远镜光轴垂直于分光计中心轴：
望远镜调好焦后，从目镜中能同时看清叉丝和绿色小亮“十”字，且两者无视差。但绿色小亮“十”字一般不处于小黑十字的对称位置上。其原因可能是望远镜光轴未垂直中心轴，也可能是平面镜镜面与中心轴不平行，或者两者兼有。
三．实验数据
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