实验二-透明介质折射率的测定
用迈克尔逊干涉仪测定透明介质的折射率
用迈克尔逊干涉仪测定透明介质的折射率物理与电信工程学院物理学二班李智鹏（20082301134） 林晓青 周丹斐 赖燕仪【摘要】：迈克逊尔干涉仪，作为近代精密测量光学仪器之一，被广泛用于科学研究和检测技术等领域。
利用迈克耳逊干涉仪，能以极高的精度测量长度的微小变化及其与此相关的物理量。
本文就通过利用等倾干涉法成功测定了透明玻璃的折射率。
实验证明，这种方法是有效而且方便的，由于迈克尔逊干涉仪的特性，该实验比其他方法测定玻璃的折射率更加简便。
【关键词】：迈克尔逊干涉仪 等倾干涉法 折射率Abstract ：Michelson Interferometer is widely used scientific research and testing technology as one of the Precision measuring optical instruments. The main idea of this paper is to measure the Refractive index of Transparent Glass, and to give an interesting asymptotic formula for it. Key words: Michelson Interferometer Refractive index Pour interfering method【正文】： 1、 实验装置1.1实验仪器：迈克逊尔干涉仪、薄玻璃片、螺旋测微器1.2迈克尔孙干涉仪的调整迈克尔孙干涉仪是一种精密、贵重的光学测量仪器，因此必须在熟读讲义，弄清结构，弄懂操作要点后，才能动手调节、使用。
（1）对照讲义，眼看实物弄清本仪器的结构原理和各个旋钮的作用。
（2）水平调节：调节底脚螺丝6（见图5，最好用水准仪放在迈克尔孙干涉仪平台上）。
（3）读数系统调节：① 粗调：将“手柄”转向下面“开”的部位（使微动蜗轮与主轴蜗杆离开），顺时针（或反时针）转动手轮1，使主尺（标尺）刻度指标于30mm 左右（因为M 2镜至G 1的距离大约是32mm 左右，这样便于以后观察等厚干涉条纹用）。
4用阿贝折射仪测定透明介质的折射率
用阿贝折射仪测液体的折射率折射率是透明材料的一个重要光学常数。
测定透明材料折射率的方法很多，全反射法是其中之一。
全反射法具有测量方便快捷，对环境要求不高，不需要单色光源等特点。
然而，因全反射法属于比较测量，故其测量准确度不高（大约Δn=3×104），被测材料的折射率的大小受到限制（约为1.3～1.7），且对固体材料还需制成试件。
尽管如此，在一些精度要求不高的测量中，全反射法仍被广泛使用。
阿贝折射仪就是根据全反射原理制成的一种专门用于测量透明或半透明液体和固体折射率及色散率的仪器，它还可用来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、科研机构及学校的常用仪器。
一、实验目的1．加深对全反射原理的理解，掌握应用方法。
2．通过对几种液体折射率的测量，学会使用阿贝折射仪。
二、教学重、难点重点：实验原理的理解阿贝折射仪的结构难点：阿贝折射仪的结构三、实验原理由全反射定律可知，当光线从光密媒质进入光疏媒质时，若入射角为某个特定角，其折射角可达90o，此入射角称为全反射临界角。
反之，当光线以90o入射角自光疏媒质进入光密媒质时，其折射角即为全反射临界角。
如图所示,在进光棱镜A‵B‵C‵与折射棱镜ABC之间均匀充满折射率为n x的液体。
设折射棱镜的折射率为n1，且n1＞n x，光线进入进光棱镜后被磨砂面A‵B‵漫反射为各种方向的光线通过待测液体后射向折射棱镜。
沿AB面掠射的光线（入射角i=90o）经界面AB折射后以全反射临界角α进入折射棱镜，又以折射角β从BC 面出射至空气中。
所有入射角小于90o的光线都能折射进入折射棱镜，经AB 面折射后的折射角都小于临界角α。
而所有入射角大于90o的光线都被棱镜的金属外壳挡住，不能进入折射棱镜。
因此，入射角等于90o的光线是折射到棱镜内的所有光线中最靠边(折射角最大)的一条光线)图中1-1‵光线），其他光线均在该光线的下方（图中2-2‵光线），在此光线以上则完全无光。
透明材料折射率测量
实验名称：透明材料折射率测量仪器与用具：2WAJ型阿贝折射仪、蒸馏水、脱酯棉、无水乙醇、葡萄糖溶液、滴管、螺丝刀等实验目的： 1、理解全反射原理及其应用，学会使用阿贝折射仪测量折射率；2、测量无水乙醇的折射率；3、测量葡萄糖溶液的浓度。
注意：实验报告要书写规范、完整，内容包括实验名称、实验者基本信息、实验仪器与用具、实验目的、实验原理、实验内容与步骤、数据记录与处理、实验结论与分析、思考题、注意事项等。
折射率是透明材料的重要光学常数。
本实验应用阿贝折射仪采用建立在全反射原理基础上的掠入射法（全反射法）测量透明物质的折射率。
测量透明材料折射率最常用的方法是最小偏向角法和全反射法，前者具有测量精度高，被测折射率的大小不受限制等优点，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=3³10-4),被测折射率的大小受到限制(nD大约为1.3~1.7),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或固体折射率及平均色散的仪器,它还能测量糖溶液的含糖浓度。
它是石油、油脂、制药、制漆、制糖和日用化学工业、地质勘察等有关工矿、学校及科研单位不可缺少的常用设备之一。
通过本实验，学会阿贝折射仪的调整和使用方法；掌握用掠入射法测定物质的折射率；测量酒精的折射率和葡萄糖溶液的浓度。
【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。
（认真阅读实验讲义P216~220内容，弄清实验原理和内容）在阿贝折射仪中，实际上是用转动棱镜的方法去改变i，以适应不同折射率n1值的测量。
而读数望远镜中的标尺(分度盘)，则已按(5.1.5)式将出射角i换算成折射率值标出,故现场中的读数即为被测物质的折射率。
阿贝折射仪的设计特别考虑了糖溶液的浓度与其折射率的对应关系，将其浓度值在刻度盘上直观地显示出来，可以方便地直接测量糖溶液的浓度。
用阿贝折射计测透明介质的折射率
由(2)得
cos
2 n2 sin 2 i n2
实验原理 2
则
2 n2 (1 cos 2 ) sin 2 i 2 n2 n2 cos 2 sin 2 i 2 n2 sin 2 i 2 n2
cos
sin i sin n2
将已知的棱镜折射角 及棱镜材料折射率n2、测 得的临界角 i 的正弦值sini，即可算得待测液体 的折射率n1。将此计算结果在分划板上制成折射 率标尺，在测量时即可直接 从分划板上读出测 得的折射率值
n1 sin 90 n2 sin （1） n2 sin sin i
实验原理
由平面几何学可知 则有
代入(1)得
n1 n2 sin( ) n2 (sin cos cos sin )
2 n2 sin 2 sin 2 i 2 n2 (1 cos 2 ) sin 2 i 2 2 n2 n2 cos 2 sin 2 i
望远镜视场
读数镜视场 调节该棱镜 可使读数
镜视场明 亮
两个明亮的视场
实验步骤
2. 调节望远镜系统中的目镜，看清分划板上的 刻度线（X型准线）。 3. 转动锁紧手柄，把棱镜组打开，用酒精将棱镜 表面擦洗干净 。
目镜
4. 将被测酒精用滴管注 入照明棱镜的磨砂面上， 使之均匀铺满一层。 5. 合上棱镜，转动棱镜 手轮使照明望远镜中见 到“半荫视场”。
锁紧手柄
打开的棱 镜表面
实验步骤
6. 转动消色散棱镜手轮直至能看到很清晰的暗区 边缘为止，再调节手轮使暗区边缘恰好与十字线 叉丝重合，刻度盘上显示的数值即为被测酒精的 折射率。
7. 按照以上步骤，测量自来水的折射率。 8．计算所测值的不确定度。
迈克尔逊干涉仪测透明介质的折射率
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然后完成一组1～100的自然数连加，学生先说算法，再计算分享，在分享中思辨，体会省略的部分及结合的组数，有效地突破了重难点。
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迈克尔逊干涉仪测透明介质的折射率■曾 吉 （贵州师范大学 物理与电子科学学院 550025）【摘 要】 实验利用光的干涉测量透明介质折射率，在迈克尔逊干涉仪的光路中插入透明介质调出的干涉条纹与未插入时调出的干涉条纹相同，平面反射镜M 1位置的改变量与待测透明介质使光产生的光程差相等，再用光程的定义公式即可求出测透明介质的折射率。
为了结果更加精确，实验采用白光、钠光作为实验光源对其结果进行比较，得出结果符合：波长小折射率大，波长大折射率小。
【关键词】 迈克尔逊干涉仪；透明介质；折射率【中图分类号】 G642.3 【文献标识码】 A 【文章编号】 2095-3089（2018）09-0229-01引言：迈克尔逊干涉仪是光学实验中常用的仪器。
在大学物理光学实验中，测透明介质折射率常用掠入射法。
采用迈克尔逊干涉仪来测量透明介质（玻璃片）的折射率，是一种不常见的测量方法。
在本次实验中，首先用白光作为光源测量透明介质的折射率，白光为光源的干涉实验中，用的是日常台灯发出的光，其主要成分是汞。
再将光源换为钠光来测量透明介质的折射率。
本次实验采用迈克尔逊干涉仪测量透明介质（玻璃片）的折射率是利用不放介质时产生的光程差与放介质时产生的光程差相等，也就是都要调出清晰的干涉圆环。
折射率测定实验报告
折射率测定实验报告折射率测定实验报告引言：折射率是光线在不同介质中传播时的速度变化比，是光学中重要的物理量。
测定物质的折射率可以帮助我们了解其光学性质，并在实际应用中起到重要的作用。
本实验旨在通过测定透明物质的折射率，探究光在不同介质中传播的规律，并通过实验验证光的折射定律。
实验原理：光在两种介质之间传播时，会发生折射现象。
根据光的折射定律，入射角、折射角和两种介质的折射率之间满足关系：n1*sinθ1 = n2*sinθ2，其中n1和n2分别为两种介质的折射率，θ1和θ2分别为入射角和折射角。
实验装置：本实验使用的装置包括光源、透明物质样品、光线传输系统、测角仪和测量仪器等。
实验步骤：1. 准备工作：将实验装置放置在光线充足的环境中，确保光线传输系统无遮挡。
2. 调整光源：将光源调整到适当的亮度，确保光线稳定且光强均匀。
3. 测量入射角：将测角仪放置在光线传输系统的入射端，调整测角仪使其与入射光线垂直，记录入射角度。
4. 测量折射角：将透明物质样品放置在光线传输系统的折射端，调整测角仪使其与折射光线垂直，记录折射角度。
5. 数据处理：根据测得的入射角和折射角，利用折射定律计算样品的折射率。
实验结果与讨论：通过实验测量，我们得到了不同透明物质样品的入射角和折射角数据，并计算出了它们的折射率。
实验结果显示，不同样品的折射率存在一定的差异，这与样品的物理性质有关。
例如，光在玻璃中的传播速度比空气中慢，因此玻璃的折射率大于1。
而对于水等液体样品，其折射率也大于1，但相对于玻璃而言较小。
此外，我们还发现了光的色散现象。
色散是指光在不同波长下折射率不同的现象。
在实验中，我们可以通过测量不同波长下的折射率来观察色散现象。
结果显示，随着波长的增加，折射率也会增加，这说明光的色散性质。
实验误差分析：在实验中，由于测量仪器的精度限制和操作误差等因素的存在，可能会导致测量结果存在一定的误差。
为了减小误差，我们可以进行多次测量取平均值，并增加仪器的精度。
透明介质折射率的测定实验报告
透明介质折射率的测定实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量透明介质的折射角和入射角，计算出其折射率，并掌握利用反射法和折射法测量透明介质折射率的方法。
二、实验原理1. 折射定律：当光线从一种介质斜入另一种介质时，入射角i、折射角r和两种介质的折射率n1、n2之间有如下关系：n1sin i = n2sin r2. 反射定律：光线从一个介质到另一个介质时，入射角i、反射角r和两种介质的折射率n1、n2之间有如下关系：i = r3. 透明介质的折射率计算公式：n = sin i / sin r三、实验器材与药品1. 光源（白炽灯或激光器）2. 透明平板（玻璃板或亚克力板）3. 光学平台4. 直角三棱镜5. 半圆筒形物体（如半圆柱形玻璃棒）6. 量角器或反光镜四、实验步骤与注意事项1. 反射法测量透明介质折射率（1）将直角三棱镜放在光学平台上，调整其位置使得光线垂直入射。
（2）在直角三棱镜的一侧放置透明平板。
（3）将光源对准直角三棱镜的另一侧，发出光线照射到透明平板上。
（4）通过调整透明平板的位置和角度，使得反射光线与入射光线重合，利用量角器或反光镜测量反射角和入射角。
（5）根据反射定律计算出折射角，再根据透明介质的折射率计算出其折射率。
2. 折射法测量透明介质折射率（1）将半圆筒形物体放在光学平台上，并加入足够的水或其他液体。
（2）将光源对准半圆筒形物体中心，发出光线照射到半圆筒形物体中心处。
（3）通过调整观察位置和半圆筒形物体的位置和倾斜角度，使得入射光线和折射光线重合，利用量角器或反光镜测量入射角和折射角。
（4）根据折射定律计算出透明介质的折射率。
注意事项：（1）实验过程中要保持光源、透明介质和测量仪器的稳定位置，避免震动和晃动。
（2）实验时要注意保护眼睛，避免直接观察强光源。
（3）测量时要注意读数精度，尽可能减小误差。
五、实验结果与分析1. 反射法测量透明介质折射率（1）利用反射法测量玻璃板的折射率，得到入射角为30°，反射角为30°，计算出其折射角为41.81°，从而得到其折射率为1.51。
光的折射实验折射率的测量
光的折射实验折射率的测量光的折射实验是一种常见的实验方法，用于测量材料的折射率。
本实验旨在通过测量光线从空气中射入不同材料中的折射角和入射角，计算出材料的折射率。
实验原理：光线从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的密度和光的速度不同，光线会发生折射现象。
根据斯涅尔定律，光线在两种介质界面上的折射角和入射角之间存在一个简单的关系:n1*sinθ1 = n2*sinθ2其中，n1和n2分别表示两种介质的折射率，θ1和θ2分别为入射角和折射角。
实验步骤：1. 准备实验材料：一片透明的玻璃或者有机玻璃板，一块平整的桌面，一支激光笔。
2. 将玻璃板固定在桌面上，使其与桌面垂直。
这样可以简化实验，保证光线在垂直入射时不会发生折射。
3. 打开激光笔，将激光光束从玻璃板的一侧射入，使其直接通过玻璃板。
4. 在玻璃板的另一侧，将一张纸片或者光屏放置在与光线垂直的位置，并调整位置使得光点处于最明亮的状态。
5. 在光屏上观察到的光点位置，标记为A点。
6. 移动激光笔，使得光线通过玻璃板另一侧的位置稍微倾斜，然后再次在光屏上观察到的光点位置，标记为B点。
7. 使用标尺测量出A点和B点之间的距离，记为AB。
8. 使用量角器或者经纬仪测量出A点和B点与玻璃板垂直的夹角，分别记为θ1和θ2。
9. 根据斯涅尔定律，使用实验数据计算玻璃板的折射率。
计算方法：根据斯涅尔定律，可以得到下列公式：n = sinθ1 / sinθ2其中，n为玻璃板的折射率。
实验注意事项：1. 实验时要注意激光束的安全，避免直接照射眼睛。
2. 保持实验环境的稳定，避免外部光线的干扰。
3. 尽量使玻璃板的表面平整和清洁，以保证光线的传播。
4. 测量角度时要准确使用量角器或者经纬仪。
实验结果和讨论：根据实验数据，计算出玻璃板的折射率。
重复实验多次，取平均值来提高实验的准确性。
相比于传统的折射仪测量方法，光的折射实验更简单、直观，且所需材料简单易得。
但是实验结果可能受到多种因素的影响，如激光光束的投射角度、玻璃板的表面状况等。
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实验二透明介质折射率的测定
折射率是光学材料的重要参数之一，它与材料的温度、湿度、浓度等基本物理量有一定的关系，在科研和生产实际中，常通过测量折射率来获得材料的相关信息．本实验用掠入射法测定液体折射率，用光的折射法测固体折射率．
·实验目的
1．了解阿贝折射仪的工作原理，熟悉其使用方法；
2．用掠入射法测定液体的折射率；
3．用像的视高法测固体的折射率．
·实验仪器
阿贝折射仪，移测显微
镜，钠灯，玻璃砖，水、
酒精等待测液体．
阿贝折射仪是测量固
体和液体折射率的常用仪
器，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．
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1反光镜；6阿米西棱镜手轮（色散调节手轮）；7色散值刻度圈；8目镜；10棱镜锁紧手柄；11棱镜组；13温度计座；14底座；15折射率刻度调节手轮（转动棱镜）；16校正螺钉；18圆盘组；19小反光镜；20读数镜筒；21望远镜筒
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图2-1（a）WZS-1型阿贝折射仪结构图
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1.阿贝折射仪的外部结构
实验用阿贝折射仪的型号有两种：WZS-1型阿贝折射仪结构见图2-1（a ）、2WAJ 型阿贝折射仪结构见图2-1（b ）．
2.阿贝折射仪的光学系统 WZS-1型阿贝折射仪的光学系统由两部分组成：望远系统与读数系统如图2-2所示．
望远系统：光线经反射镜1反射进入照明棱镜2及折射棱镜3，待测液体放置在棱镜
2与3之间，经阿米西消色差棱镜组4抵消由于折射棱镜待测物质所产生的色散，通过物
)
(a 384
5
2
1
7)
(b '
8'
710
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图2-2 阿贝折射仪光学结构示意图
1反光镜；2棱镜座连接转轴；3遮光板；4恒温器接头；5进光棱镜座；6色散调节手轮；7色散值刻度圈；8目镜；9盖板； 10棱镜锁紧手轮； 11折射标棱镜座； 12照明刻度盘聚光镜； 13温度计座； 14底座； 15折射率刻度调节手轮；16校正螺钉； 17壳体；
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3 图2-1（b ）2WAJ 型阿贝折射仪结构图。