測量物質折射率的方法(光學介質中折射率的幾種測量方法)
1.光學介質中折射率的幾種測量方法
一、視深法
原理：利用視深公式
方法：在一盛水的燒杯底部放一粒綠豆，在水面上方插一根針，如圖4-1所示.調節(jié)針的位置，直到針尖在水中的像與看到的綠豆重合，測出針尖距水面距離即為杯中水的視深 ，再測出水的實際深度h，則水的折射率。
二、全反射法
原理：全反射現(xiàn)象.
方法：在一盛滿水的大玻璃缸下面放一發(fā)光電珠，如圖5-1所示.在水面上觀察，看到一圓的發(fā)光面，量出發(fā)光面直徑D及水深h，則水的折射率。
折射率，光在真空中的傳播速度與光在該介質中的傳播速度之比率。材料的折射率越高，使入射光發(fā)生折射的能力越強。折射率越高，鏡片越薄，即鏡片中心厚度相同，相同度數(shù)同種材料，折射率高的比折射率低的鏡片邊緣更薄。折射率與介質的電磁性質密切相關。根據(jù)經(jīng)典電磁理論，εr和μr分別為介質的相對電容率和相對磁導率。折射率還與頻率有關，稱色散現(xiàn)象。光由相對光密介質射向相對光疏介質，且入射角大于臨界角，即可發(fā)生全反射。
2.如何測量固體的折射率
可以用自準直法。
光線通過位于物鏡焦平面的分劃板后，經(jīng)物鏡形成平行光。平行光被垂直于光軸的反射鏡反射回來，再通過物鏡后在焦平面上形成分劃板標線像與標線重合。當反射鏡傾斜一個微小角度α角時，反射回來的光束就傾斜2α角。
在測角儀上也可采用自準直法測量材料的折射率，光線在棱鏡前表面的入射角為i，如果折射光線OC剛好垂直于棱鏡后表面BD，則反射后的光路COS與入射光路SOC重合，稱為自準直光路。由幾何關系知道，此時光線在前表面的折射角i與棱鏡頂角θ 相等，因此根據(jù)折射定律n=sini/sinθ，測出i和θ，即可求得n。
3.不透明介質折射率的測量方法
1.利用折射定律測定液體的折射率
所需器材：（1）一根標有刻度的毫米刻度尺，（2）裝滿待測透明液體的圓柱形玻璃杯。方法如下：
(1)將直尺AB緊挨著杯壁豎直插入杯中，如圖1所示，在刻度尺的對面觀察液面，能同時看到刻度尺在液體中的部分和露出液面的部分；
(2)調整視線，直到眼睛從杯子的邊緣D往下看時，刻度尺上端某刻度A經(jīng)液面反射后形成的像與看到的刻度尺在液體中的某刻度B重合；
(3)讀出O、A、B、C四處所對應的刻度值；
(4)量出玻璃杯的直徑d
(5)根據(jù)幾何關系可知：，
2.應用全反射測定液體的折射率
用一個圓形軟木塞，在其中心處豎直地倒插一枚大頭針，使其漂浮在待測液體中，如圖2所示，調整大頭針的插入深度，使觀察者在液體的上方任一位置恰好都看不到大頭針的頂部S，此時，從S發(fā)出的光線，在木塞邊緣的液體處恰好發(fā)生了全反射。此時的入射角∠1即為該液體發(fā)生全反射的臨界角。測出木塞的半徑r和大頭針頂部的深度h，則有，，
故液體的折射率：
3.用插針法測定半圓形玻璃磚的折射率
用插針法測定半圓形玻璃磚的折射率，與用插針法測定方形玻璃磚的折射率的方法基本相同。如圖3甲所示，將半圓形玻璃磚放在白紙上，記下直徑的位置MN,MN即為界面。豎直插下大頭針P1和P2，使P1和P2的延長線玻璃的圓心O。在玻璃的另一側豎直插下大頭針P3和P4，使P3擋住通過玻璃磚觀察到的P2和P1的像，使P4擋住 P3的像。移去玻璃磚，連接P1. P2及P3. P4，用量角器測出它們與法線的夾角i和，由折射定律可知，該玻璃磚的折射率：
若實驗器材中未給出量角器的情況下，可以用單位圓作圖來計算折射率。方法如下：以入射點O為圓心，以單位長度為半徑畫一個圓，如圖3乙所示，該圓與入射光線AO和折射光線OB分別交于P和Q點。分別過P點和Q點作法線的垂線和，則：
4.利用全反射測定半圓形玻璃磚的折射率
將半圓形玻璃磚放在白紙上，記下直徑的位置MN,MN即為界面。豎直插下大頭針P1和P2，使P1和P2的延長線玻璃的圓心O。以O為軸緩慢轉動玻璃磚，使觀察者在另一側的任何位置都不能同時觀察到P2和P1的像，此時過P2和P1的光線AO在界面MN上發(fā)生了全反射，此時的入射角即為全反射的臨界角C，如圖4所示。固定玻璃磚，在玻璃磚的同側的另一方向豎直插下大頭針P3和P4，使P3擋住通過玻璃磚觀察到的P2和P1的像，使P4擋住 P3的像。過大頭針P3和P4的光線BO，即為AO的反射光線。測出∠AOB，∠AOB為臨界角的兩倍，則玻璃磚的折射率：
5.利用小角度近似測定透明液體的折射率
將光線從空氣射入裝有透明液體的水槽中，如圖5所示，光線從A點進入透明液體中，然后折射到達水槽底部角落的C點。然后將液體排干，光線將沿直線射到水槽的邊緣的B點。
