实验一阿贝折光仪测液体物质折射率折射率是物质的重要光学常数之一，能借以了解物质的光学性 能、纯度、及浓度大小等 在分光计的使用实验中将给出固体（玻璃） 折射率的测定方法，本实验采用阿贝折光仪测定液体折射率 实 验 目 的 (1) 学习用掠入射法测量液体折射率的原理； (2) 了解阿贝折光仪的结构和工作原理， 学会使用该仪器测量液 体的折射率 实 验 仪 器 阿贝折光仪，滴管，蒸馏水，无水酒精，少许脱脂棉，待测液体 （水） 实 验 原 理 光线从光密介质进入 光疏介质，入射角小于折射 角逐渐加大入射角， 可使 折射角达到 90 折射角等 于 90 时的入射角称为临界 角反过来，若光线自光疏 介质进入光密介质， 入射角 大于折射角当光线以90 角入射 ( 掠射 ) 时仍有光线 进入光密介质，此时的折射 角亦为临界角本实验测量 折射率的原理及阿贝折射 计的工作原理，就是基于测 定临界角的原理 11掠入射法测量液体的折射率 如图 1.3 所示，在一折射棱镜的AB面上充满了折射率为n1的液体，棱镜的折射率n2 n1若以单色的扩展光源照射分界面AB时，从图 1.3 可看出： 入射角为 90 的光线 1 将掠射到AB界面而折射进入三棱镜内显然，光线 1 经折射面AB后的折射角i正如发生全反射时的临界角，因而满足21sinnni（1.1）当掠入射光线 1 经折射到A 面，再经折射而进入空气时，设在AC面上的入射角为，折射角为，则有sinsin2n （1. ） 除掠入射光线 1 外，其它光线如光线2 在AB面上的入射角均小 于 90 ，因此经三棱镜折射， 最后从AC面折射进入空气时， 都在光线i的左侧由于入射角i不可能比 90 大，因而在三棱镜内不可能出 现比临界角i大的光线，即AC面上出射的光线中，没有比角小的 折射光线，故称为极限角当用望远镜对准AC面观察时，视场中 将看到明暗两部分，其分界线就是i=90 的掠入射引起的极限角方向 由图 1.3 中的光路图可知：三棱镜的棱镜角A与角i及角有如 下关系： iA， 即 Ai（1.3 ） 应用式（ 1.3 ） ，并从式（ 1.1 ）和式（ 1.2）中消去i和后可得sincossinsinAnAn22 21（1.4 ） 如果棱镜角A=90，则22 21sinnn（1.5 ） 因此，当直角三棱镜的折射率n2为已知时，测出角后即可计算出待 测液体的折射率n1上述测定折射率的方 法即为掠入射法 阿贝折光仪的测量原理及仪器结构 阿贝折光仪是测量透明、半透明液体 或固体折射率的常用仪器国产的阿贝计 的测量范围为1.3000 1.7000 （精度为 0.0002） 若该仪器接上恒温器，则可测 定温度为 0 70内的折射率n 阿贝折光仪也是根据全反射原理设计 的它有两种工作方式，即透射式和反射 式本实验只要求采用透射式方法测量透 明液体的折射率透射式测量光路如图所 示 将折射率为n的待测液体放置在折射率为N的折射棱镜的AB面上，其棱角为A，并将进光棱镜盖上，则 液体将充满AB面与AB面之间隙，并用光源照明之如果nN，与图 1.1 相同，入射到AB面上的光线，经棱镜ABC两次折射后，由AC面 射出的光束， 在望远镜视场中将看到半明半暗的视场，明暗分界线 就对应于掠面入射光束测出AC面上相应的临界角，即可应用 （1.4）式计算求出待测的n值因 阿贝折射计是用望远镜观察和进行角度测量的一种直读式仪器，所以 仪器中直接刻有与角对应的折射率值 故不需要任何计算， 可直接 从调节的明暗分界现象，直接读出分界线对应的折射率值 应用阿贝计测量n值时，无论采用透射光或反射光，式(1.3) 都 成立反射式测量用于测量固体（透明或半透明）物质的折射率，测 量方法不再介绍 实 验 方 法 (1) 校准阿贝折光仪 用蒸馏水校准 打开进光棱镜，用脱脂棉沾一些乙醚、酒精的混 合液（4:1 ）将镜面轻擦干净， 然后用滴管在镜面上滴几滴蒸馏水（其 折射率标准值20时为 1.3330） ，调手轮，使读数恰为1.3330，再 从望远镜目镜中看叉丝交线是否与黑白分界线重合校正完毕后， 再 进行测定测定的过程中不允许随意再动此部位 (2) 测量水的折射率要求重复读数 5 次， 求出待测n的平均值 (3) 按照上述方法，测量另一种液体的折射率 注 意 事 项 (1) 每次测量前必须按照步骤1 的方法对镜面进行清洁， 清洗后 必须待晾干才能再加入被测液体 (2) 任何物质的折射率都与测量时的温度和使用的光波波长有 关本仪器是在消除色散的情况下测得的折射率，其对应光波波长 =589.3nm 如不需要测量不同温度时的折射率， 测定可在室温下进行 (3) 实验完毕，必须用步骤1 的方法清洗棱镜面