介质的折射率通常由实验测定,有多种测量方法。对固体介质,常用最小偏向角法或自准直法,或通过迈克尔逊干涉仪利用等厚干涉的原理测出;液体介质常用临界角法(阿贝折射仪);气体介质则用精密度更高的干涉法(瑞利干涉仪)。
测量方法如下:
对于一个顶角为θ、折射率为n待测的棱镜,将它放在空气中(
用精度不低于1角秒的大型精密测角仪,采用最小偏向角法测定固体光学材料的折射率,可获得±5×10-6的测量精度,是各种测量方法中精度较高的一种。
在测角仪上也可采用自准直法测量材料的折射率。如图2所示,光线在棱镜前表面的入射角为i,如果折射光线OC刚好垂直于棱镜后表面BD,则反射后的光路COS与入射光路SOC重合,称为自准直光路。由图2所示几何关系知道,此时光线在前表面的折射角f与棱镜顶角θ 相等,因此根据折射定律
n=sini/sinθ,
测出i和θ,即可求得n。
在测角仪上通过观察和调整来建立最小偏向角光路或者自准直光路,不仅麻烦,且有主观误差,多年来,中国在数字式测角仪的基础上研制了全自动折射仪,在这种仪器上用最小偏向角法或自准直法测折射率时能自动寻的,测量结果也能自动处理。测定波长范围可扩展到紫外和红外(0.2~15μm)。
具有代表性的仪器是阿贝折射仪。 图3表示折射率n待测的液体试样涂布在该仪器两块棱镜的接触面间(测固体试样时不需要进光棱镜)。 标准棱镜本身的折射率已知为
因此在仪器视场中看到与
阿贝折射仪的光学系统见图4。在度盘上根据有关公式标出一系列n值,当分划板的叉丝中心对准明暗分界线时,可直接由度盘读出被测试样的n值,使用很方便。阿米奇棱镜用来消除分界线上的色散现象,因此,虽然采用白光而不用单色光源,仍能得到无色而清晰的明暗分界线。阿贝折射仪的折射率测量范围为1.3~1.7,精度Δn=±3×10-4。