光学材料折射率的测定.doc
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1、光学材料折射率的测定摘要: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
2、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。图1 三棱镜中的光路图一、最小偏向角法【实验原理】由图1的三棱镜光路图,可以证明: 其中A是三棱镜的顶角,min是出射光在i1=i2时的最小偏向角。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min ,便可间接测出对该波长的光的折射率n。【实验步骤】 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 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、2 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、2,则
3、最小偏向角min为: 重复测量,求平均值 由公式可求出三棱镜对钠光的折射率n【实验数据】(nm)出射光入射光minn1212435.8912527126144543245353281.672496923827240144543245352151.663546.1933027328144543245451251.655577934827348144543245451061.650579.1935227350144543245351001.648623.5942027422144553245350331.642二、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A
4、B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=90的光线的出射方向。相应的计算公式:其中是角极值。【实验步骤】调节分光计和三棱镜到使用状态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、2转动望远镜测出AC面法线位置1、2【实验数据】1212 平均1151413314719100110039163916215140331481910111
5、023917315142331471910011013915计算得,n=1.52三、偏振法【实验原理】光是一种电磁波,电磁波是横波。通常光源发出的光,它的振动面不只限于一个固定方向而是在各个方向上均匀分布的。这种光叫做自然光。光的振动面只限于某一固定方向的,叫做平面偏振光或线偏振光。使用起偏器可以把自然光变为偏振光,当偏振光平行于检偏器的偏振方向时,才能通过检偏器,当偏振光偏振方向与检偏器方向垂直时,光线不能通过。布儒斯特定律 :当入射光以i入射角入射时则反射光为垂直入射面振动的完全偏振光。i称布儒斯特角,其满足: tg i = /【实验步骤】调节分光计到使用状态将待测平面玻璃板至于载物台上,
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