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通過本次實驗操作,要求學會用V 棱鏡法測定玻璃折射率的方法,并理解儀器的測試原理,加深對玻璃光學性能的了解.

方法原理

該V棱鏡折射儀的測試原理如下圖所示.

根據(jù)上圖分析可知,當一束垂直于V棱鏡入射面的平行光進入V棱鏡后,若被測試樣的折射率與V棱鏡折射率N₀相同時,光線通過V棱鏡將不偏折;若被測試樣折射率與V棱鏡折射率N₀有差異時,光線將遵循折射定律發(fā)生折射.當出射光線與入射光線的夾角為θ時,按照折射定律可以推算出θ與被測試樣折射率N之間的關(guān)系為

N=√{N₀²+sinθ√（N₀²+sin²θ）

若能求得θ角代入上式，即可以得被測試樣的折射率N₀當采用不同波長的單色光入射時，即可求得相應(yīng)于某種波長之折射率N_λ。

將一測角儀垂直安置，使其刻度盤的軌道通過入射光線與出射光線的交點O，將測角儀上望遠鏡系統(tǒng)先對準入射光線的刻度盤讀數(shù)，然后再對準出射光線的刻度盤讀數(shù)，兩者讀數(shù)之差，即為θ角值，根據(jù)上述公式便可求得折射率N的值。

測試設(shè)備

1、阿貝折射儀一臺；

2、鑷子1把；

3、酒精、乙醚；

4、不同折射率的浸油一套（按測試試樣需要而配制）；

5、V棱鏡一臺（WZV-1型）；

6、脫脂棉花；

7、被測玻璃試樣多塊；

8、試樣制備設(shè)備（切割、研磨、拋光機及測角儀）。

測試設(shè)備主要為V棱鏡折射儀，該設(shè)備主要由光學部分和機械部分組成，光學部分包括瞄準系統(tǒng)和讀數(shù)系統(tǒng)。

測試步驟

1、試樣的要求與制備

選取無缺陷的玻璃材料一塊，切割成為直角棱鏡，其直角邊長約為20mm，厚約20mm（如材料尺寸不夠時，應(yīng)用的直角邊至少應(yīng)大于8.5mm，厚度應(yīng)大于11mm）。直角的準確角度為90°±1°，兩個直角面只需要細磨即可，但為了便于檢查直角精度，將一面拋光。

2、操作方法

1）選擇一塊適合的V棱鏡（即要求V棱鏡的折射率N₀和被測試樣折射率N之間相差±0.2），用脫脂棉蘸少許酒精或乙醚擦凈V棱鏡的通光面，將校正用的同V棱鏡配對的直角塊滴上少許浸油，此浸油的折射率與V塊標準折射率N₀之差不大于0.01，然后將此直角放入V槽內(nèi)，要求接觸面應(yīng)無氣泡。

2）接通單色光源及讀數(shù)系統(tǒng)照明光源，稍隔幾分鐘，待亮度保持穩(wěn)定后，才能開始操作。

3）調(diào)節(jié)聚光鏡，使光線均勻地充滿狹縫。

4）調(diào)節(jié)望遠鏡系統(tǒng)目鏡，直至在視場中看清楚雙分線及狹縫單絲像。

5）轉(zhuǎn)動望遠鏡臂使狹縫單絲像基本上平分雙分線，鎖緊剎車手輪并利用微動手輪使狹縫單絲像精確地平分雙分線。

6）轉(zhuǎn)動測微手輪使讀數(shù)目鏡視場內(nèi)的單刻線平分刻線，此時讀數(shù)目鏡視場中讀數(shù)應(yīng)為0°00′00〃，必要時調(diào)節(jié)螺釘來達到。

7）若讀數(shù)目鏡視場中讀數(shù)偏離0°00′00〃時，則先用測微手輪使測微尺為0°00′00〃，然后調(diào)節(jié)微動手輪使讀數(shù)目鏡視場內(nèi)單刻線平分雙刻線，再用調(diào)節(jié)螺釘使望遠鏡系統(tǒng)目鏡視場中狹縫單絲像精確地平分雙分線，這時可能有讀數(shù)目鏡視場中刻線暫沒有精確平分雙刻線，則需要重復(fù)上述步驟，多次進行調(diào)節(jié)，但是在一般情況下，零位若有微小偏差，不應(yīng)該去多次校正，只需在讀得的θ角加上或減去這個偏差。

8）移去校正直角塊，用脫脂棉蘸或酒精擦凈V槽和直角塊，上述校驗操作結(jié)束。

9）在被測試樣上滴上少許浸油，此浸油的折射率與待測試樣的折射率差不應(yīng)大于0.02，然后將試樣附在V棱鏡V形槽內(nèi)，成為一組合體。

10）轉(zhuǎn)動望遠鏡系統(tǒng)，在目鏡中找到狹縫單絲像準確低平分雙刻線。

11）鎖緊剎車輪并轉(zhuǎn)動微動手輪，使狹縫單絲像準確地平分雙分線。

12）在讀數(shù)系統(tǒng)視場中，轉(zhuǎn)動測微手輪，當瞄準窗內(nèi)單刻線平分雙刻線后，讀取角度值θ（度盤上每小格為10〃，測微尺上每小格為0.05〃）并記錄。

13）將讀出的角度值θ在表上用內(nèi)差法查出δ_ND+N_0D（N_0D為此V棱鏡的折射率），若測其他波長（λ）的譜線時，折射率N_λ可用其它光源。

測試結(jié)果計算

根據(jù)所測得的角度θ在技術(shù)表中查取δ_N和g_λ，用下述公式進行計算：

N_λ=δ_N+N_0λ+g_λ

式中：N_λ——波長為λ時，被測試樣的折射率；

δ_N——根據(jù)所測得的θ在表中查得（該表儀器說明書配）；

N_0λ——波長λ時，V棱鏡的折射率；

g_λ——根據(jù)所測得的θ在表中修正項內(nèi)查得。

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