光学材料折射率的测定报告

1、光学材料折射率的测定Summary:Refractiveindexisoneoftheimportantparametersofopticalmaterials,whichoftenneedstobemeasuredinscientificresearchandproductionpractice.Themethodofmeasuringtherefractiveindexcanbedividedintotwocategories:oneistheapplicationofrefractiveindexandreflection,totalreflectionlaw,throughtheacc

2、uratemeasurementoftheangleoftherefractiveindexofthegeometricopticsmethod,suchastheminimumdeviationanglemethod,grazingincidencemethod,totalreflectionmethodanddisplacementmethod,etc.Anotherkindisthelightpassedthemedium （ orbyadielectricreflection ）andthepolarizationstatechangesofthephasechangeofthetra

3、nsmittedlightorreflectedlight）andrefractionrateiscloselyrelatedtotheprincipletomeasuretherefractiveindexofthephysicalopticsmethod,suchasclothBrewsteranglemethod,interferometry,ellipsometryetc.摘要：折射率是光学材料的重要参数之一，在科研和生产实际中常需要测量它。测量折射率的方法可分为两类：一类是应用折射率及反射、全反射定律，通过准确测量角度来求折射率的几何光学方法，如最小偏向角法、掠入射法、全反射法和位移

4、法等。另一类是利用光通过介质（或由介质反射）后，透射光的相位变化（或反射光的偏振态变化）与折射率密切相关的原理来测定折射率的物理光学方法，如布儒斯特角法、干涉法、椭偏法等。关键词：最小偏向角偏振全反射分光计干涉布儒斯特角引言：本实验要求综合已学过的光学知识和基本实验操作，查阅有关资料，拟定实验方案，完成对各种待测样品的折射率测定，从而对光学材料折射率的测量，在原理和方法上有更全面的认识。加深对分光计、阿贝折射仪、迈克尔孙干涉仪等光学仪器使用方法的了解。一、最小偏向角法【实验原理】由图1的三棱镜光路图,sini1n=sinr1.A1sin 一2其中A是三棱镜的顶角，Smin是出射光在i1=i2时

5、的最小偏向角。由上式可见，只要测得三棱镜的顶角A和对钠黄光的最小偏向角smin,便可间接测出对该波长的光的折射率no【实验步骤】1 .调节分光计到使用状态，打开汞灯照明平行光管，找到折射光谱2.对准某条谱线，转动游标盘和望远镜跟踪此谱线，当其不再继续移动而反向移动时,记录游标盘读数。1、023.测定入射光方向，将望远镜对准平行光管，使分划板十字竖线对准狭缝中央，读出此时两游标的读数。1、9*则最小偏向角8min为：min=；M一口；一一匕124.重复测量，求平均值可以证明:、 Asina5.由公式可求出三棱镜对钠光的折射率汞谱线油长/nrM曷序号出射光方便读数入射光方位读数5=|OQifqXm

6、inne1e2e102404.661358178丁3033812338542454 261.68142357, 4717756303241232254 293358 2617825304T124154 241358 4217842304261242654 16404.782357 43177483033812338548,54 141.67963356 4517845302281222854 171358178304431244253 22435.842357 4317742304221242253 2153 211.67113357 5017750304301242853 211357 13

7、177123051255241496.032356 1217611304101241052 2，52511.65893357 18177183051012552 9，1356 4317642305281252651 16546.072355 1817518305丁125丁51 1851 171.6513357 2117721305丁126丁51 181357丁177丁306于126T51 0576.962355 4017539304441244350 5650 571.64783356 25176243053012530505511356 59177306T-126-T-50 56579.07

8、2356 41176413054712546505515055,1.64743356 2417624305311253050 54二、掠入射法【实验原理】如下图所示，用单色面扩展光源（钠光灯前加一块毛玻璃）照射到棱镜AB面上。当扩展光源出射的光线从各个方向射向AB面时，以90。入射的光线I的内折射角最大为ic；入射角小于90。的，折射角必小于ic;大于90。的入射光线不能进入棱镜。这样，在AC面用望远镜观察时，将出现半明半暗的视场。明暗视场的交线就是入射角为i1=90。的光线的出射方向。相应的计算公式：n=(8sASinilmin)21sinA其中min是中角极值。【实验步骤】1.调节分光计和

9、三棱镜到使用状态2.在钠光灯前放置一块毛玻璃，照射折射面AB,转动望远镜，可观察到视场中间有明显的明暗分界线，记下此时游标盘的读数。1、023.转动望远镜测出AC面法线位置。1、02【实验数据】01229102n=sini1+2-cosi其中a=bsin(90-2i)a【实验步骤】1.将待测玻璃块平放于分光计载物台上，调整分光计载物台的高度，使激光器出射的光线能打到玻璃砖上，调节激光、载物台与水平面基本平行2.固定刻度盘，转动游标盘，调节载物台高度，观察到玻璃砖反射回的光线正好打在出射光光屏孔处，记录此时游标盘位置01、223.转动一定角度，记录此时游标盘的位置01、0212b/mmid/cm

10、b/mmnn910291024422.1224285121231265.56593.4265.3371.551.554418224255148231536.367293.4246.1441.454432241250023004.325533.4284.231.65n=1.55六、阿贝折射仪【实验原理】阿贝折射仪中的阿贝棱镜组由两个直角棱镜（折射率为n）组成，一个是进光棱镜，它的弦面是磨砂的，其作用是形成均匀的扩展光源。另一个是折射棱镜。待测?体（nxn）夹在两棱镜的弦1.34-0】,3涧面之间，形成薄膜。光先射入进光棱镜，由其磨砂弦面产生漫射光穿过液层进入折射棱镜，在镜诚数稳在场望远镜视场筒中

11、可以看到明暗分界线。阿贝折射仪直接标出了相应角度对应的折射率值，测量时只要使明暗分界线与望远镜叉丝交点对准,就可从读数装置上直接读出nx【实验步骤】己4.在此位置下，用激光器作光屏，用游标卡尺测出两光点的距离5.用游标卡尺测量玻璃砖的厚度d6.重复步骤2-5,测量三组数据。【实验数据】1.打开棱镜组，用无水酒精将棱镜组擦洗干净2.开动恒温水浴，使棱镜组达到测量时所需的温度3.加一滴待测液体在进光棱镜的磨砂面上，合拢锁紧棱镜组4.白炽灯照明，调节反光镜，使望远镜和读数目镜视场明亮5.旋转棱镜和手轮，在视场中可看到明暗分界线上下移动，转动阿米西棱镜手轮，视场中只有黑白色。将分界线对准十字叉丝交点，

12、记下此时的读数6.测出二种不同液体在不同温度下的折射率【实验数据】甘油石蜡T(C)nT(C)n15.31.466410.51.476520.61.465516.01.474025.21.464121.21.472026.41.462826.41.470935.11.460231.51.468639.51.459037.31.4660石蜡:甘油:七、迈克尔逊干涉仪【实验原理】用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。主要用于长度和折射率的测量，若观察到干涉条纹移动一条，便是M2的动臂移动量为刃，等效于M1与M2之间的空气膜厚度改变%。而玻璃的

13、折射率与空气不同(偏大)故当插入玻璃片时，使得光程增加，也就是产生了相移，所以通过测量光程差既可以测出玻璃的折射率。计算式：1 .先将迈克尔孙干涉仪调出白光干涉条纹，记下此时M1镜的t数d12.将待测样品放入M2镜与补偿板G之间，再次调出白光干涉条纹，记下这是M1镜的读数d23.重复1-2,测量4组数据，并计算出折射率。【实验数据】d1/mmd2/mm2d/mmd/mm155.742855.91560.17280.1754255.742255.91420.1702355.743355.92210.1788455.740555.92490.1799S=0.4mmn=1.44【实验综合分析】1 1 .调节分光计时一定要严格按照分光计的调节步骤来操作，因为只有很好地将分光计调节至使用状态，接下来的实验才能够顺利地进行。2 2 .用最小偏向角测量折射率的实验中，在测量入射光的方位时，每一次都要重新测量，因为每次测量时它们的入射光方位不一定相同。3 3 .在使用位移法测量折射率的实验中需要注意的是光屏上测得的长度值并不是 a,而是b,它们之间的关系为 a=bsin(90-2i)4 4 .在用阿贝尔折射仪测量折射率