玻璃折射率及測量方法

1、課程論文題目：對玻璃折射率測定方法的探究班級：2010級物理學本科班姓名： 學號：指導老師：對玻璃折射率測定方法的探究摘要：通過不同的方法測定玻璃的折射率，在對實驗現(xiàn)象觀察的同時，比較不同的方法之間的區(qū)別，并將實驗結果與真實值比較。關鍵詞：玻璃，分光計，頂角，偏向角，折射率。引言：運用鈉燈燈光或激光照射玻璃，通過觀察折射或反射光的性質(zhì)來確定玻璃的折射率。實驗方法：（一） 最小偏向角法：1. 實驗儀器與用具：分光計，玻璃三棱鏡，鈉燈。2. 實驗原理：圖1（1）將待測的光學玻璃制成三棱鏡，可用最小偏向角法測其折射率n測量原理見圖1，光線代表一束單色平行光，以入射角i1投射到棱鏡的AB面上，經(jīng)棱鏡兩

2、次折射后以i4角從另一面AC射出來，成為光線t .經(jīng)棱鏡兩次折射，光線傳播方向總的變化可用入射光線和出射光線t延長線的夾角來表示，稱為偏向角由圖1可知(i1i2)(i4i3)i1i4A此式表明，對于給定棱鏡,其頂角A和折射率n已定，則偏向角隨入射角i1而變，是i1的函數(shù).（2）用微商計算可以證明，當i1i4或i2i3時，即入射光線a和出射光線t對稱地“站在”棱鏡兩旁時，偏向角有最小值，稱為最小偏向角，用m表示.此時，有i2A/2， i1(Am)/2，故。用分光計測出棱鏡的頂角A和最小偏向角m ,由上式可求得棱鏡的折射率n3.實驗內(nèi)容：3.1棱鏡角的測定置光源于準直管的狹縫前，將待測棱鏡的折射棱

3、對準準直管，由準直管射出的平行光束被棱鏡的兩個折射面分成兩部分。在棱鏡的另外兩側分別找到狹縫像與豎直叉絲重合，分別記錄此時分光計的讀數(shù)，望遠鏡的兩位置所對應的游標讀數(shù)之差為棱鏡角A的兩倍。3.2最小偏向角的測定（1）將待測棱鏡放置在棱鏡臺上，轉動望遠鏡使能清楚地看見鈉光經(jīng)棱鏡折射后形成的黃色譜線。（2）刻度內(nèi)盤固定。緩慢轉動載物臺，改變?nèi)肷浣?，使譜線往偏向角減小的方向移動，用望遠鏡跟蹤譜線觀察。（3）當載物臺轉到某一位置，該譜線不再移動，如繼續(xù)按原方向轉動載物臺，可看到譜線反而往相反的方向移動，即偏向角變大。該譜線偏向角減小的極限位置即為最小偏向角位置。（4）反復實驗，找出譜線反向移動的確切位

4、置。固定載物臺，微動望遠鏡，使叉絲中間豎線對準譜線中心，記錄此時分光計的讀數(shù)。（5）轉動載物臺，使光線從待測棱鏡的另一光學面入射，轉動望遠鏡至對稱位置，使光線向另一側偏轉，同上找出對應譜線的極限位置，相應的游標讀數(shù)為。同一游標左右兩次數(shù)值之差是最小偏向角的2倍，即4.實驗數(shù)據(jù)記錄表1：玻璃頂角項目次數(shù)123項目表2：最小偏向角次數(shù)1235.數(shù)據(jù)處理5.1玻璃的頂角A分光計的B類誤差：5.2最小偏向角分光計的B類誤差： =5.3玻璃折射率n。(二)調(diào)節(jié)分光計并用掠入射法測定折射率1.實驗儀器與用具分光計，玻璃三棱鏡，鈉光燈2.實驗原理如圖1所示，用單色擴展光源照射到頂角為A的玻璃三棱鏡的面上，以

5、角入射的光線經(jīng)三棱鏡兩次折射后，從面以角射出。根據(jù)折射定律式中分別是空氣和玻璃的折射率。考慮到可得。由圖中可以看出，對于入射角的光線（如光線,等）均可進入三棱鏡，在面出射光線形成的亮場；而入射角的光線無法進入三棱鏡（123ACB圖1面為非光學面），形成暗場。明暗分界線對應的是以入射（稱為掠入射）的光線，此時的出射角最小，稱為極限角。上式在掠入射的條件下可簡化為。只要測出頂角A和極限角，由上式可求出棱鏡的折射率n。3.實驗內(nèi)容3.1測量三棱鏡的頂角A方法同上。3.2測極限角（1）整體移動分光計，使鈉光燈大體位于AB的延長線上，將鈉光燈作為擴展光源；（2）用眼睛在面出射光線方向可找到一個明暗分界線

6、，再將望遠鏡線對準分界線，記下左右游標讀數(shù)；（3）轉動望遠鏡至AC面的法線位置（止動游標盤），記下兩邊游標讀數(shù)；（4）可以求出掠入射時的極限角，測量三次，求出平均值。3.3測定玻璃的折射率n。將頂角和極限角的平均值代入上式，即，可求出棱鏡的折射率n。4.實驗數(shù)據(jù)記錄表3：極限角項目次數(shù)1235.實驗數(shù)據(jù)處理5.1極限角分光計的B類誤差：5.2玻璃折射率n（三）觀測布魯斯特角的同時測定玻璃的折射率1.實驗儀器與用具觀察布魯斯特角裝置，玻璃三棱鏡，氦-氖激光器。2.實驗原理根據(jù)布魯斯特定律，可通過測量布魯斯特角來測量玻璃折射率n。3.實驗內(nèi)容（1）如圖，在起偏器P1后，插入測布魯斯特角裝置，再在P1和裝置之間插入一個帶小孔的光屏。調(diào)節(jié)玻璃平板，使反射光束與入射光束重合。記下初始角。：激光器 ：起偏器 ：帶小孔光屏 ：玻璃三棱鏡P2 （2）一面轉動玻璃平板，一面同時轉動起偏器P1，使其透過方向在入射面內(nèi)。反復調(diào)節(jié)直到反射