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通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)操作,要求學(xué)會(huì)用V 棱鏡法測(cè)定玻璃折射率的方法,并理解儀器的測(cè)試原理,加深對(duì)玻璃光學(xué)性能的了解.

方法原理

該V棱鏡折射儀的測(cè)試原理如下圖所示.

根據(jù)上圖分析可知,當(dāng)一束垂直于V棱鏡入射面的平行光進(jìn)入V棱鏡后,若被測(cè)試樣的折射率與V棱鏡折射率N₀相同時(shí),光線通過(guò)V棱鏡將不偏折;若被測(cè)試樣折射率與V棱鏡折射率N₀有差異時(shí),光線將遵循折射定律發(fā)生折射.當(dāng)出射光線與入射光線的夾角為θ時(shí),按照折射定律可以推算出θ與被測(cè)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(cè)試樣的折射率N₀當(dāng)采用不同波長(zhǎng)的單色光入射時(shí)，即可求得相應(yīng)于某種波長(zhǎng)之折射率N_λ。

將一測(cè)角儀垂直安置，使其刻度盤(pán)的軌道通過(guò)入射光線與出射光線的交點(diǎn)O，將測(cè)角儀上望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)先對(duì)準(zhǔn)入射光線的刻度盤(pán)讀數(shù)，然后再對(duì)準(zhǔn)出射光線的刻度盤(pán)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(cè)試設(shè)備

1、阿貝折射儀一臺(tái)；

2、鑷子1把；

3、酒精、乙醚；

4、不同折射率的浸油一套（按測(cè)試試樣需要而配制）；

5、V棱鏡一臺(tái)（WZV-1型）；

6、脫脂棉花；

7、被測(cè)玻璃試樣多塊；

8、試樣制備設(shè)備（切割、研磨、拋光機(jī)及測(cè)角儀）。

測(cè)試設(shè)備主要為V棱鏡折射儀，該設(shè)備主要由光學(xué)部分和機(jī)械部分組成，光學(xué)部分包括瞄準(zhǔn)系統(tǒng)和讀數(shù)系統(tǒng)。

測(cè)試步驟

1、試樣的要求與制備

選取無(wú)缺陷的玻璃材料一塊，切割成為直角棱鏡，其直角邊長(zhǎng)約為20mm，厚約20mm（如材料尺寸不夠時(shí)，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(zhǔn)確角度為90°±1°，兩個(gè)直角面只需要細(xì)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(cè)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(duì)的直角塊滴上少許浸油，此浸油的折射率與V塊標(biāo)準(zhǔn)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(wú)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(kāi)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(yuǎn)鏡系統(tǒng)目鏡，直至在視場(chǎng)中看清楚雙分線及狹縫單絲像。

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

6）轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微手輪使讀數(shù)目鏡視場(chǎng)內(nèi)的單刻線平分刻線，此時(shí)讀數(shù)目鏡視場(chǎng)中讀數(shù)應(yīng)為0°00′00〃，必要時(shí)調(diào)節(jié)螺釘來(lái)達(dá)到。

7）若讀數(shù)目鏡視場(chǎng)中讀數(shù)偏離0°00′00〃時(shí)，則先用測(cè)微手輪使測(cè)微尺為0°00′00〃，然后調(diào)節(jié)微動(dòng)手輪使讀數(shù)目鏡視場(chǎng)內(nèi)單刻線平分雙刻線，再用調(diào)節(jié)螺釘使望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)目鏡視場(chǎng)中狹縫單絲像精確地平分雙分線，這時(shí)可能有讀數(shù)目鏡視場(chǎng)中刻線暫沒(méi)有精確平分雙刻線，則需要重復(fù)上述步驟，多次進(jìn)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(gè)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(yàn)操作結(jié)束。

9）在被測(cè)試樣上滴上少許浸油，此浸油的折射率與待測(cè)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(dòng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，在目鏡中找到狹縫單絲像準(zhǔn)確低平分雙刻線。

11）鎖緊剎車(chē)輪并轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)手輪，使狹縫單絲像準(zhǔn)確地平分雙分線。

12）在讀數(shù)系統(tǒng)視場(chǎng)中，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微手輪，當(dāng)瞄準(zhǔn)窗內(nèi)單刻線平分雙刻線后，讀取角度值θ（度盤(pán)上每小格為10〃，測(cè)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(cè)其他波長(zhǎng)（λ）的譜線時(shí)，折射率N_λ可用其它光源。

測(cè)試結(jié)果計(jì)算

根據(jù)所測(cè)得的角度θ在技術(shù)表中查取δ_N和g_λ，用下述公式進(jìn)行計(jì)算：

N_λ=δ_N+N_0λ+g_λ

式中：N_λ——波長(zhǎng)為λ時(shí)，被測(cè)試樣的折射率；

δ_N——根據(jù)所測(cè)得的θ在表中查得（該表儀器說(shuō)明書(shū)配）；

N_0λ——波長(zhǎng)λ時(shí)，V棱鏡的折射率；

g_λ——根據(jù)所測(cè)得的θ在表中修正項(xiàng)內(nèi)查得。

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