用读数显微镜测透明介质的折射率-最新年文档
实验二 透明介质折射率的测定
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．18151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1467181920211011图2-1（a）WZS-1型阿贝折射仪结构图16131.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 38645217)(b '8'710119141312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；16 721715 614410 11 81295 1133 图2-1（b ）2WAJ 型阿贝折射仪结构图镜5将明暗分界线成像于分划板6上，再经目镜7和8放大成像后为观察者所观察．阿米西消色差棱镜组由两个完全相同的直视棱镜组成，每一个直视棱镜又由三个分光棱镜复合而成，如图2-3所示．棱镜1和3的介质相同，与棱镜2互为倒置，并使钠黄光（D 线）能无偏向地通过，但对波长较长的红光（C 线）、波长较短的紫光（F 线），因复合棱镜的色散，将产生相应的偏折，其主截面如图2-3所示．消色差棱镜组通过一个公用的旋钮调节，使之绕望远镜的光轴沿相反方向同时转动，转动的角度可从读数盘上读出．在平行于阿贝折射棱镜的主截面内，产生一个随转动角度改变的色散，色散的方向和数值的大小均可变化，以抵消由于折射棱镜和待测样品产生的色散，使半荫视场清晰、界线分明．从消色差棱镜组转动的角度，对照仪器的附表，便可查得样品的平均色散n F －n C ．读数系统：光线由小反光镜经毛玻璃照亮刻度盘，经转向棱镜11及物镜10将刻度成像于分划板9上，再经目镜7＇、8＇放大成像后为观察者所观察． 2WAJ 型阿贝折射仪的光学系统由由望远系统和读数系统两部分组成，如图2-4所示。
一种测量光透明液体折射率的方法
实验 室 科学 LABORATORY SCIENCE
第22卷第3期2019年6月 Vol. 22 No. 3 Jun. 2019
一种测量光透明液体折射率的方法
张夏春I,翁存程2,冯尚源彳 （1.福州第十五中学，福建福州 350009； 2.福建师范大学物理与能源学院，福建福州 350007； 3.福建师范大学光电与信息工程学院，福建福州350007）
目前常见的测量液体折射率的方法有掠入射 法⑺、最小偏转角法⑻、等厚干涉法、双暗环效 应法［创、牛顿环法〔心、迈克尔逊干涉法①）、遮光 效应法等。在本文中，提出了一种基于透镜成 像测量光透明液体折射率的方法。这种方法测量准 确、Байду номын сангаас速，而且操作简单、方便。
1原理
如图1所示，玻璃容器装待测液体前，物屏经凸 透镜成缩小像于a位置。玻璃容器装满待测液体后 成像于b位置。
Abstract: In this paper, a method for measuring the refractive index of transparent liquid is presen
ted. This method is based on convex lens imaging. Firstly, the filament lamp, object screen, convex lens and glass container are placed on an optical slide-way sequentially and adjusted to equal high common axis. A reduced image of the object screen is obtained by adjusting the convex lens. Secondly, the position of the reduced image is determined by a reading microscope, and the distance between the two positions of the reduced images, which are obtained respectively before and after the container is injected into a liquid, is obtained by the reading microscope. Thirdly, the size of the inside of the con tainer along the optical axis of convex lens is measured by a vernier caliper. At last, the refractive in dex of the liquid is calculated according to the size of the container and the distance between the two reduced images. This method can obtain the refractive index of transparent liquid quickly and accurate ly, and is simple and convenient to operate.
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=3×10-4),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。
读数显微镜测量玻璃砖折射率
n2 NP NP
【实验数据记录及处理】
表：测玻璃砖折射率 单位：
【课后思考题】
1. 如何消除读数显微镜的视差？ 2. 调节读数显微镜时有哪些要求？
3. 读数显微镜的读数原理与千分尺相同，那么读数显微镜是否也存在零
点读数误差的情况？试分析（必要时画出简图）。 4. 分析视深法测折射率的误差主要来源和减小误差方法。
n2
NP NP′，方法如图（2-2 ），在显微镜载物平台上做一记号 P，调节镜 筒高低位置，使P点的像最清晰，记下镜筒高度位置读数h1； 2. 将样品盖在P点上，再找出P点的清晰像，记下镜筒的位置读数h2；
3 最后在样品的表面KK′做一记号（正对P点）N，调节镜筒，使N点的像清晰，
读数显微镜测量玻璃砖的折射率
【实验目的】 1. 了解读数显微镜（移测显微镜）的结构及其工作原理
2. 学会使用移测显微镜的一般方法。
3. 测定玻璃砖的折射率。
【实验仪器】 读数显微镜、玻璃砖
【实验原理】
像的视高法原理：若从垂直于一透明平行板玻璃的方向并透过它观察一物体时，则将 观察到该物体的位置比直接观察（无平行板玻璃）时高，实质上这是像的视高原理。 如图2-1所示，AA′表示两种不同媒质的分界面，上下媒质的折射率分别为n1和n2， 且n1<n2，设有一物点P，以入射角入射于界面上Q点，经折射后沿QT方向进入上方 媒质，折射角为γ。沿着折射线QT反方向延长，则和法线PN相交于P′点，P′点即为P 点的像。
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。
高中物理实验测量光的折射率的方法与实例
高中物理实验测量光的折射率的方法与实例测量光的折射率是高中物理实验中的重要部分，它不仅需要准确的实验方法，还需要合适的实例来说明。
本文将介绍几种常用的测量光的折射率的方法，并结合实例进行详细说明。
一、折射仪法折射仪法是一种常用的测量光的折射率的方法。
实验过程中，我们需要使用一个折射仪和一束经过单色滤光片的光源。
首先，将滤光片放入折射仪中，并调整仪器，使得光线等于垂直射入测量表面，然后观察折射仪中的刻度，找到入射角和折射角的读数。
通过计算这两个角度之间的比例关系，我们可以得到折射率的数值。
实例：在实验中，我们可以选择不同的材料来测量其折射率。
例如，可以选择玻璃、水和油等常见物质。
比如，我们可以测量玻璃的折射率，首先使用透射式折射仪将光线射入玻璃板中，测量入射角和折射角的读数，然后通过计算得到玻璃的折射率。
二、光栅法光栅法是一种通过干涉的方法测量光的折射率。
实验中，我们需要使用一个光栅，并照射一束光线通过光栅产生干涉条纹。
通过观察干涉条纹的位置和间距，我们可以计算得到折射率。
实例：在实验中，我们可以使用一个透明的光栅，并使用一个高精度的显微镜来观察干涉条纹。
例如，我们可以在实验中测量空气的折射率，将空气作为折射物，在光栅产生的干涉条纹上观察并测量条纹的位置和间距，然后通过计算得到空气的折射率。
三、光杠杆法光杠杆法是一种常用的测量光的折射率的方法。
实验过程中，我们需要使用一个光杠杆，通过测量光线在杠杆上的折射角和入射角的关系，可以计算得到折射率。
实例：在实验中，我们可以选择不同的杠杆材料来测量其折射率。
例如，可以选择玻璃、水和油等常见物质。
比如，我们可以测量水的折射率，使用一个光杠杆，将光线射到水面上，观察并测量入射角和折射角的关系，通过计算得到水的折射率。
通过以上几种方法的实际操作和测量，我们可以准确地测量光的折射率。
在学习物理实验时，我们需要注意操作的准确性和实验数据的分析处理，确保实验结果的准确性和可靠性。
物理实验思考题答案
实验10 用直流电位差计校准电表1.如果要校正电压表，线路图该怎样设计？答：先把待测表调零，将标准表和待测表并接，调整待测表读数与标准表读数一致即可。
2.如果用普通电阻（例如偏差为5%）代替标准电阻，能否校正在本实验中使用的毫安表？答：可以。
实验14 用牛顿环测透镜曲率半径1．如果将纳光灯换为白光光源,所看到的牛顿还将会有什么特点? 答：所看到的牛顿环中间仍是暗斑,但暗斑往外形成彩纹,由于白光光源有不同波长的单色光组成,所以相干的光程差不同.2 .为什么说读数显微镜测量的是牛顿环的直径,而不是牛顿环放大像的直径?答：因为在测量时被放大牛顿环直径时,显微镜内的叉丝(即标尺)也放大,移动叉丝测量的直径为所得直径.3.为何牛顿环不一样宽,而且随级数增加而减少?答：由于牛顿环上透镜是球面，下透镜是平面，所以靠近中间位置空气膜比较薄，因此光程差小，所以中间条纹宽，而边缘处相反。
二．迈实验15 迈克尔逊干涉议测光波波长1.在麦克尔逊干涉实验中，等厚干涉与等倾干涉条纹有什么区别？等厚干涉：干涉条纹是明暗相间的直条纹等倾干涉：干涉条纹是一系列与不同倾角θ（出或入射角）相对应的明暗相间的同心圆环条等倾干涉纹2.怎么利用迈克尔逊干涉仪测量透明介质的折射率？答：①以钠光为光源调出等倾干涉条纹。
②移动 M2 镜，使视场中心的视见度最小，记录 M2 镜的位置；在反射镜前平行地放置玻璃薄片，继续移动 M2 镜，使视场中心的视见度又为最小，再记录 M2 镜位置，连续测出 6 个视见度最小时 M2 镜位置。
③用逐差法求光程差∆d 的平均值，再除以该透明介质得厚度，就是折射率实验16 光栅衍射光谱及光波波长的测定1. 试分析光栅衍射光谱变化的特点和规律答：当入射光线为平行单色光是，得到明暗相同的衍射条纹,明条纹很窄,相邻明条纹见的暗区间的暗区很宽,当入摄光为白光时 ,中央零放明纹们为白光.其两册则形成各种颜色条纹的光谱,不同波长由短到长的次序自中央向外侧依次分开排列,形成由紫到红对称排列的彩色光带.2. 实验中狭缝太宽或太窄时将会出现什么现象?为什么?答：狭缝太宽最终也只会形成白光,由衍射形成条件,当光波波长比缝大得多才能明显衍射; 由光栅公式(a+b)sinφ=kλ可知狭缝太窄则给人一种形成单色光的感觉,因为光强太弱,而没有射条纹.实验17 偏振光分析1.研究光的偏振物性有何意义?有哪些实际应用?答：研究光的偏振性质可以把它用于各个领域,例如利用偏振光读出光盘记录的信息;利用偏振光放立体电影和做糖度计;利用偏振光分析物质内部产生的应力的光弹性学;利用偏振光的反射研究表面状态等.由于偏振光具有包括偏振方向在内的更多的信息,偏振光可作为高效信息的传输和测试手段,而用计算机进行控制处理,又能将复杂的偏振光通过计算机界面直观地显示出来2.如果在互相正交的偏振片 P1.P2 中间插入一块λ/2 片,使其光轴与起偏器 P1 的偏振化方向平行,那么,透过检偏器 P2 的光是亮的还是暗的?为什么?将检偏器 P2 转动 90 度后光是亮的还是暗的?为什么? 答：a 暗的，没有设变振的方向 b 暗的，相当于 180 度夹角，振动方向还是一样。
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用读数显微镜测透明介质的折射率
折射率是表征介质光学性质的重要参数。
对弱磁性介质，其由介质的介电常数及光的波长决定。
而介质的介电常数又与其分子结构、原子间化学键形式、成分和均匀性、溶液的浓度、密度、
纯度等有密切关系。
对介质折射率的准确测量在光学仪器、化
医疗、工、制糖、乳制品、制药、饮料等诸多领域有重要意义，特别是通
过折射率测量溶液浓度的技术，在上述领域已有广泛应用
[1-4] 。
折射率是以光在真空中的传播速度与在介质中的传播速度之比来定义的，但通过直接测量光速来测量折射率难度较大。
因此，测量折射率的方法一般都是间接方法，主要有折射法、干涉法、费涅尔公式法等。
其中折射法最为常用，一般借助精密测角仪、棱镜折射仪、阿贝折射仪等，通过对角度的准确测定来实现[3-4] 。
这些测量仪器，虽有较高的测量精度，但由于造价高、装置体积大、操作不方便、对测量环境的要求高等因素的影响，对相关的生产和科研工作带来了诸多不便。
本文介绍一种用三维读数显微镜，通过测量清晰像的物与物折射成像的位置，测量折射率的方法，可迅速方便地测量透明介质的折射率。
通过对BK1
玻璃、纯水、蔗糖溶液的折射率的测定，证明该方法简便、可靠，测量结果的不确定度达到0.001 。
由于一般实验室均配备有读数显微镜，所以，该方法具有较高的推广价值。
1.测量原理与测量方法
选择特定颜色的印有小型文字的薄膜贴在读数显微镜载物台上，在显微镜中调出字迹（即物）清晰的像，记录显微镜物镜的位置X1；将待测厚平板玻璃放在载物台上，紧压字迹，调出
字迹清晰的像，记录显微镜物镜的位置X2;在平板玻璃上表面
X3。
贴一同样文字，调出字迹清晰的像，记录显微镜物镜的位置由于显微
镜成清晰的像对观察物到物镜的距离有确定要求，则平板玻璃的实际厚度为H = X3-X1 ，视觉厚度h = X3-X2 ，如图1
所示。
因为显微镜观察文字时，光线经玻璃上表面折射时的入射角和折射角和都非常小，所以
透明液体折射率的测量方法与平板玻璃类似，先将特定颜色的印有小型文字的薄膜贴在平底容器的内底部，将容器平置于载物台上，在显微镜中调出字迹（即物）清晰的像，记录显微镜物镜的竖直位置XI；向容器中注入一定深度（2-3cm）的待测液体，
调出字迹清晰的像，记录显微镜物镜的竖直位置X2;在液面上
撒些相应颜色的细粉笔末，调出其清晰的像，记录显微镜物镜的竖直位置X3,依据式（1），可算出待测液体的折射率［5］。
为
避免液面弯曲对测量结果的影响，容器的孔径应大于6cm。
2.玻璃、纯水、蔗糖溶液折射率的测定与分析
表1列出了依据本文方法用长春第二光学仪器XX公司生产
的JXD型三维读数显微镜，测定的BK1玻璃、纯水以及五种不同浓度蔗糖溶液折射率的测量数据与测量结果，样品的温度为
17.1 C，选用的光色为蓝色，波长范围为450-490nm。
表1还列
出了相应折射率的一些文献值。
从表1 可见，依据本文介绍的测量方法，用普通读数显微镜，对
BK1 玻璃和纯水的折射率的测量结果与文献[6] 发布的公认值符合得很好,其误差在不确定度范围以内。
根据表1 的测量结果，我们用Origin 6.0 数据分析软件，对蔗糖溶液的折射率与其百分浓度的关系进行了线性拟合,如图2所示。
拟合结果为
其中常数1.3296 和0.00187 的不确定度分别为0.000203 和
0.0000135 ,表征数据线性相关性的参数R为0.98967 ,接近于1, 说明数据的线性相关性较好。
文献[1 ,2]用国产WAY型阿贝尔折射仪对蔗糖溶液的折射率
进行了测定，溶液温度为22 C,光波长为589. 3 nm 的钠黄光，给出的溶液折射率与百分浓度的关系分别为
由于本文测试温度为17.1 C,光波长范围为450-490nm,同
一浓度时，本文测量结果比文献[1 ，2] 的结果略大，符合温度与光波长对溶液折射率的预期影响。
可见,依据本文测量结果拟合出的蔗糖溶液折射率与百分浓度的关系, 与文献[1 , 2]的结果是
相符的。
3.结论
本文测定透明介质折射率的方法, 只借助普通三维读数显微镜,无需特殊光源及测角仪等设备,测量方法简便,测量结果可靠。
通过对固、液样品折射率的测定检验,其精度基本达到了用阿贝尔折射仪测定的精度。
本文方法可在相关领域的科研、检测及生产中广泛使用。