主要宝石折射率及密度表
实验十四 测定玻璃的折射率 一、实验目的 测定玻璃的折射率 二、实验原理 如图1所示，abb ′a ′为两面平行的玻璃砖，光线的入射角为θ1，折射角为θ2，根据n ＝sin θ1sin θ2 可以计算出玻璃的折射率． 图1 三、实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔． 四、实验步骤 1．用图钉把白纸固定在木板上． 2．在白纸上画一条直线aa ′，并取aa ′上的一点O 为入射点，作过O 的法线NN ′. 3．画出线段AO 作为入射光线，并在AO 上插上P 1、P 2两根大头针． 4．在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa ′对齐，并画出另一条长边的对齐 线bb ′. 5．眼睛在bb ′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P 1的像被P 2的像挡 住，然后在眼睛这一侧插上大头 针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，再插上P 4，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像． 6．移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 3、P 4的针孔位置确定出射光线O ′B 及出射点O ′， 连接O 、O ′得线段OO ′. 7．用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2. 8．改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的sin θ1sin θ2 ，并取平均值． 五、误差分析 1．入射光线和折射光线确定的不准确性． 2．测量入射角和折射角时的误差． 六、注意事项
图2 图3 1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的． 2．大头针应竖直地插在白纸上，且间隔要大些． 3．实验时入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间． 4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线． 5．实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变． 记忆口诀 白纸上面画边缘，然后才放玻璃砖； 两针决定入射光，再插一针挡两像； 两针两像成一线，去砖画图是重点； 入射线，折射线，做出法线角出现； 入射角，折射角，不大不小是最好； 拿砖要触毛玻面，插针竖直做实验. 例1 一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的 (光线不能通过此表面)．现要测定此玻璃砖的折射率，给定的器 材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P 1、P 2、P 3、P 4)、带有刻度 的直角三角板、量角器．实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相 互平行的表面与纸面垂直．在纸面上画出直线aa ′和bb ′，aa ′表示镀银的玻璃表面，bb ′表示另一表面，如图2所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P 1、P 2.用P 1、P 2的连线表示入射光线． (1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P 3、P 4？试在题图中标出P 3、P 4的位置． (2)然后，移去玻璃砖与大头针．试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤． (3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式n ＝________. 例2 实验室有一块长方体透明介质，截面如图3中ABCD 所 示．AB 的长度为l 1，AD 的长度为l 2，且AB 和AD 边透光，而 BC 和CD 边不透光且射到这两个边的光线均被全部吸收．现让一 平行光束以入射角θ1射到AB 面，经折射后AD 面上有光线射 出．甲、乙两同学分别用不同的方法测量该长方体介质的折射率． (1)甲同学的做法是：保持射到AB 面上光线的入射角θ1不变，用一遮光板由A 点沿AB 缓慢推进，遮光板前端推到P 时，AD 面上恰好无光线射出，测得AP 的长度为l 3，则长方
宝石萤石 欧泊 火欧泊 塑料 玻璃 方钠石 珊瑚 方解石1- 珍珠 天然玻璃 青金石 白云石1- 月光石2- 天河石 奥长石2- 拉长石 贝壳 玉髓 琥珀 堇青石2-
木变石 方柱石1- 查罗石 蛇纹石 独山玉 绿柱石1- 软玉 透闪石 阳起石 绿松石 托帕石 碧玺折射率1．438 1．45 1．42、1．43 (1．37) 1．46-1．70 1．47-1．70 1．483 1．486-1．658
1．486-1．658 1．490-1．685 1．60 1．490 1．50 1．505-1．743 1．518-1．526 1．522-1．530 1．537-1．547 1．559-1．568 1．53-1．69 1．535-1．539 1．53、1．54 1．54 1．542-1．551 1．544-1．553 1．544-1．553 1．550-1．564 1．550-1．559 1．56-1．57
1．56-1．70 1．577-1．583 1．606-1．632 1．600-1．630 1．614-1．641 1．610-1．650 1．61 1．619-1．627 1.624-1.644密度3．18 2．15 1．05-1．55 2．30-4．50 2．25 2．65 2．70 2．60-2．85 2．40 2．70-2．90 2．86-3．20 2．58
2．56 2．65 2．70 2．86 2．60 1．08 2．61 2．66 2．64-2．71 2．60-2．74 2．68 2．57 2．7-3．2 2.7-2．9 2．9-3．2 2．96 3．00 2．4-2．90 3．53 3.06宝石 赛黄晶2-
《测量玻璃的折射率》学习材料 【教学目的】 1．测定一块玻璃砖的折射率； 2．验证光的折射定律。 【实验器材】 1块矩形玻璃砖、刻度尺、量角器、1张8开白纸、4枚大头针、1块木板、铅笔 【实验原理】 用两面平行的玻璃砖来测定玻璃的折射率。当光线斜入射进入两面平行的玻璃砖时，从玻璃砖射出的光线的传播方向是不变的，出射光线跟入射光线相比只有一定得侧移。只要我们找出跟某一入射光线对应的出射光线，就能求出在玻璃中对应的折射光线，从而求出折射角。再根据折射定律，就可以求出玻璃的折射率n=sin i /sin r 。 插针法确定光路的基本原理：当后两枚大头针与前两枚大头针在玻璃中的虚像处于同一视线上时，四枚大头针处于同一光路上。 【实验步骤】 1、把白纸用图钉固定在木板上。 2、在白纸上画一条直线aa '作为界面(如图所示)，过aa '上一点O 作垂直于aa '的直线NN ′作为法线，过O 点画一条入射光线AO ，使入射角i 适当大些。 3、在AO 线上竖直地插两枚大头针1P 、2P ，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa '重合。 4、沿玻璃砖的另一侧面画一条直线bb '。 5、在玻璃砖的bb '一侧白纸上竖直地立一枚大头针3P ，调整视线，同时移动3P 的位置，使3P 恰好能同时挡住1P 、2P 的像，把大头针3P 竖直插在此时位置。
6、同样，在玻璃砖bb '一侧再竖直地插一枚大头针4P ，使4P 能挡住3P 本身，同时也挡住1P 、2P 的像。 7、移去玻璃砖，拔去大头针，过3P 、4P 做一条直线BO '交bb '于O '点，连接OO '， OO '就是入射光线AO 在玻璃砖内的折射光线，折射角为r 。 8、用量角器量出入射角i 和折射角r 的大小。 9、改变入射角i ，重复上面的步骤再做三、四次。 10、算出不同入射角时，n =sin i /sin r 的值，求出几次实验中n 的平均值就是玻璃的折射率。（或图像法求折射率:用sin i 表示纵坐标，用sin r 表示横坐标，则图线的斜率就是玻璃的折射率。） 注：遇到通过作图判断两个量的关系的方法（不是线性关系的，化成线性关系）； 【记录数据】 数项值 次数 1 2 3 入射角i 折射角r sin i sin r n =sin i /sin r 【注意事项】 1、玻璃砖应选择宽度较大的(一般要求5cm 以上)，以减小确定光路方向时出现的误差，提高测量的准确度。 2、操作时不要用手触摸玻璃砖的光滑光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线，以免损坏玻璃砖的光学表面。（先在白纸上画直线作为玻璃砖的界面，再画玻璃砖的另一界面时，对齐玻璃砖的另一长边，用大头针确定两点，并以此两点画直线bb '作为玻璃砖的另一界面。） 3、大头针应垂直地插在纸上，同侧两针之间的距离要稍大些；
4.2折射与反射 当光波从一种介质传到另一种介质时，在两种介质的分界面上将发生分解，产生折射与反射现象。 折射光按折射定律进入另一介质 反射光按反射定律返回介质中 给定的两种接触介质及给定的波长的光的入射角的正弦与折射角的正弦值比为一常数。 当光线从光疏介质进入光密介质时，光线偏向法线折射，入射角大于折射角； 当光线从光密介质进入光疏介质时，光线偏离法线折射，入射角小于折射角。 临界角 当折射角为90度时的入射角 全内反射 当入射角增大超过临界角时，入射光将不再发生折射，而是全部反射回入射介质中。 当光波从一种介质传到另一种介质时，其传播速度和方向会发生改变,这种现象叫折射。光在入射介质中的传播速度与折射介质中的传播速度之比，等于入射角正弦与折射角正弦之比。即
υ1/ υ2=sini/sinr=n 当两种介质一定时，n为一常数，称为折射介质相对入射介质的相对折射率。 根据折射定律， 宝石的折射率等于光在真空（或空气）中的传播速度与光在宝石中的传播速率之比。 它是反映宝石成分、晶体结构的主要常数之一，是宝石种属鉴别的重要依据。 要了解双折射、单折射产生的原因，必须先知道：“偏振光”、“均质体”和“非均质体”1、偏振光 自然光转变为偏振光的作用称为偏振化 仅在一固定方向震动的光波称为偏振光 当两个偏振光片相互垂直震动时光线无法通过，此时为全黑现象——也称正交偏光。 2、均质体和非均质体 根据光学性质的不同，宝石可分为均质体和非均质体两大类 均质体：等轴晶系和非晶质宝石的光学性质各方向相同称为均质体（各相同性）。如钻石、玻璃等。均质体只有一个折射率。光波在均质体中传播时，其振动特点和振动方向基本不改变。这一现象称单折射。 均质体宝石只有一个折射率（n），在折射仪上仅有一道阴影边界。例：钻石、石榴石、尖晶石、玻璃等都是均质体宝石。 非均质体：中级晶族和低级晶族宝石的光学性质随方向而异称为非均质体。非均质体的折射率值有多个。如红宝石、橄揽石等。 光波进入非均质体宝石时，除特殊方向外，一般分解成振动方向互相垂直、传播速度不等的两束偏振光。这一现象称双折射。在折射仪上非均质体宝石有两道阴影边界 锆石因为双折射率较高，放大检查时，可明显地看到刻面棱线呈双影。 3、双折射率 各向异性宝石的双折率，用其最大折射率与最小折射率的差值称为双折射率（DR）。
第14卷 第3期山 西 矿 业 学 院 学 报V o l114 N o13 1996年9月SHAN X IM I N I N G I N ST ITU T E L EA RN ED JOU RNAL Sep.1996 宝石折射率图式的形成机理 及均质体、一轴晶宝石的折射率图式 樊行昭① (资源与环境工程系) 摘 要 折射率是鉴定宝石的重要依据,折射率图式是确定宝石晶体光学参数 必不可少的基本图件。本文根据折射仪的工作原理,以晶体光学中光率体的理论为 基础,系统地阐述了宝石折射率图式的形成机理及均质体、一轴晶宝石的折射率图 式。 关键词 宝石折射仪;光率体;折射率图式 中图分类号 P575;P585 ?? 0 引 言 折射率是宝石的重要光学常数,是鉴定宝石的主要依据之一。测量折射率值所使用的仪器是宝石折射仪,其操作的基本方法是,将欲测宝石的某一刻面在测台上按一定的间隔水平地旋转360°(或180°),测量并记录与每一水平角度对应的两个折射率值,以宝石旋转的水平角度为横坐标,以对应的折射率值为纵坐标作图,便形成两条(或一条)曲线或直线,这就是折射率图式。一般来说,不同的宝石,折射率值不会完全相同;不同晶族的宝石,折射率图式有别;即使是同一种非均质体宝石,随所测刻面方向的不同,折射率图式也各异。因此,从折射率图式上可以知道宝石是均质体或非均质体。对于非均质体宝石,不仅可以确定最大折射值、最小折射率值和最大双折射率值,而且可以判定轴性(一轴晶或二轴晶)及光性符号(正光性、负光性或无光符)。所以,折射率图式是判释宝石晶体光学参数必不可少的基本图件。 人们在长期的折射率测量实践中已经建立了宝石折射率的主要图式,但由于宝石在加工过程中,台面及其它刻面的取向有时是随机的,可能是原石的任何方向,因此,目前所建立的折射率图式尚不全面,从而导致某些测量结果的错误解释。对于二轴晶宝石,人们不完全清楚任何刻面均可测到最大及最小折射率值,故只好转换刻面重新测量,加大了测量的工作 ①本文作者:樊行昭,男,38岁,山西矿业学院资源与环境工程系,讲师,030024 文稿收到日期:1995—04—06
宝石及鉴赏复习提纲 1.什么是宝石？宝石(狭义概念)与玉石有何区别？ 宝石的概念：宝石是可用作装饰的矿物或物质经人们加工（切割、成形、打磨、抛光）后的产品。 广义的宝石概念包含了宝石和玉石，指的是可以琢磨、雕刻成首饰或工艺品的矿物或岩石，包括天然的和人工合成的，也包括部分有机材料。 玉石是许多细小的矿物晶体组合成的集合体（岩石），它也具备美丽漂亮、坚固耐久、产量稀少等特性。 2.试叙述矿物、岩石成为天然宝石的三个基本条件。 合适的温度、压力和充分的物质补给，以及足够的生长空间。 3.如何理解宝石的美观和稀有性？ 美丽漂亮：颜色鲜艳，光彩夺目，晶莹润泽。美是宝玉石必须具备的首要条件。具体要求宝玉石颜色艳丽、纯正、匀净、透明无暇、光泽夺目，或呈现猫眼、星光、变彩、变色等特殊的光学效应。如透明无瑕的钻石堪称宝石之王，而不透明的黑色钻石主要具工业用途。这是美与不美的重大差别。 产量稀少：“物以稀为贵”这一法则在宝石上得到了最大体现。越是稀罕的宝石越名贵。 例如，几世纪前欧洲首次发现紫晶，个头虽小，但色彩艳丽新颖，颇受人们喜爱，因其数量稀少，当时被视为珍贵之物，但当南美发现优质大型紫晶矿后，紫晶价格猛跌，从此不再享有珍贵之名 4.宝石是如何进行分类的？ 非金属宝石(如金刚石) 宝石金属宝石(如赤铁矿) 天然宝石非晶质类(如欧泊) 玉石多晶质类（如翡翠） 晶质类（如芙蓉石） 隐晶质类（如玉髓） 有机宝石—（如珍珠、珊瑚、琥珀和煤玉等） 合成宝石 人工宝石人造宝石 仿制宝石 拼合石 5.简述宝石的定名原则。 1.地质名称：用矿物名称来命名，例如水晶、黄玉、橄榄石等 2.行业名称：宝石行业一直使用的名称，例如翡翠、碧玺、紫牙乌等 3.历史沿用：例如白玉、玛瑙等 4.产地名：用产地的名称，例如澳玉、独山玉、坦桑石等 5.外来语音译：托帕石、亚力山大石等
实验：测定玻璃的折射率 考点解读 1．实验原理 如实验原理图甲所示，当光线AO 1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出与入射光线AO 1对应的出射光线O 2B ，从而求出折射光线O 1O 2和折射角θ2，再根据12sin sin n θθ=或1PN n QN =' 算出玻璃的折射率。 2．实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、直尺、铅笔。 3．实验步骤 （1）用图钉把白纸固定在木板上。 （2）在白纸上画一条直线aa ′，并取aa ′上的一点O 为入射点，作过O 点的法线NN ′。 （3）画出线段AO 作为入射光线，并在AO 上插上P 1、P 2两根大头针。 （4）在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa ′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb ′。 （5）眼睛在bb ′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P 1的像被P 2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，再插上P 4，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像。 （6）移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 3、P 4的针孔位置确定出射光线O ′B 及出射点O ′，连接O 、O ′得线段OO ′。
（7）用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。 （8）改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的 12 sin sin θθ，并取平均值。 4．注意事项 （1）玻璃砖应选厚度、宽度较大的。 （2）入射角不宜过大或过小，一把为15°~75°。 （3）用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边b b ′。 （4）实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。 （5）大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P 1与P 2间、P 3与P 4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差。 5．实验数据处理 （1）计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。算出不同入射角时的12sin sin θθ，并取平均值。 （2）作sin θ1－sin θ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1－sin θ2图象，由12 sin sin n θθ=可知图象应为直线，如实验原理图乙所示，其斜率为折射率。 （3）“单位圆”法确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n 。 以入射点O 为圆心，以一定的长度R 为半径画圆，交入射光线OA 于E 点，交折射光线OO ′于E ′点，过E 作NN ′的垂线EH ，过E ′作NN ′的垂线E ′H ′。如实验原理图丙所示，12sin =sin EH n E H θθ='' 。只要用刻度尺量出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n 。 典型例题 某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所使用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示。
测定玻璃的折射率 【实验目的】：测定玻璃的折射率。 【实验原理】：用插针法确定光路，找出和入射线相应的折射线；用量角器测出入射角i 和折射角r ；根据折射定律计算出玻璃的折射率n= r i sin sin 。 【实验器材】：玻璃砖、白纸三张、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板（或直尺）、铅笔。 【实验步骤】： ①把白纸用图钉钉在木板上。 ②在白纸上画一条直线aa'作为界面，画一条线段AO 作为入射光线，并过O 点画出界面aa'的法线NN'，如图所示。 ③把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa'对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bb'。 ④在AO 线段上竖直地插上两枚大头针P 1和P 2。 ⑤在玻璃砖的bb'一侧竖直地插上大头针P 3，用眼睛观察调整视线，要使P 3能同时挡住P 1和P 2的像。 ⑥同样地在玻璃砖的bb'一侧再竖直地插上大头针P 4，使P 4能挡住P 3本身和P 1与P 2的像。 ⑦记下P 3和P 4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P 3和P 4引直线O'B 与bb'交于O'点，连接O 与O'，OO'就是玻璃砖内的折射光线的方向，入射角i=∠AON ，折射角r=∠O'ON'。 ⑧用量角器量出入射角i 和折射角r 的度数。 ⑨从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格里。 ⑩用上面的方法分别求出入射角是30°，45°，60°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据记在表格里。 【数据处理】 算出不同入射角时 r i sin sin 的值，求出几次实验中所测r i sin sin 的平均值 【注意事项】： 1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．2．大头针要插得竖直，且间隔要大些．3．入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线．5．实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变． 【误差及分析】： ①入射光线、出射光线确定的准确性，要求入射侧、出射侧所插两枚大头针间距宜大点。 ②测量入射角与折射角时的相对误差，故入射角不宜过小。入射角也不宜过大，过大则反 射光较强，出射光较弱。 练习： 1．在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如左图所示，对实验中的一些具体问题，下列意见正确的是（ ） A ．为了减少作图误差，P 3和P 4的距离应适当取大些 B ．为减少测量误差，P 1、P 2的连线与玻璃砖界面的夹角应尽量取大些 C ．若P 1、P 2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P 1、P 2的像 D ．若P 1、P 2连线与法线NN'夹角较大时，有可能在bb'面发生全反射，所以在bb'一侧就看不到P 1、P 2的像 2．某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角i 与折射角r 作出sini-sinr 图象如图所示，下列判断中哪些是正确的（ ） A ．他做实验时，研究的是光从空气射入玻璃的折射现象 B ．玻璃的折射率为0.67 C ．玻璃的折射率为1.5 D ．玻璃临界角的正弦值为0.67 3、在做测定玻璃折射率的实验时。（1）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的界面ab 前，不慎碰了玻璃砖使它向ab 方向平移了一些，如图（甲）所示，其后的操作都正确，但画光路图时，将折射点确定在ab 和cd 上，则测出的n 值将_________。（2）乙同学为了避免笔尖接触光学面，画出的a'b'和c'd'都比实际侧面向外侧平移了一些，如图（乙）所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折线点都确定在a'b'和c'd'上，则测出的n 值将__________。（3）丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行，这时测出的n 值将___ _。 4．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa ′、bb ′与玻璃砖位置的关系分别如图2－2－9，①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa ′、bb ′为界面画光路图．则 a b a ′ b ′
常用物质折射率表 折射率 光学介质的一个基本参量。即光在真空中的速度c与在介质中的相速v之比 真空的折射率等于1，两种介质的折射率之比称为相对折射率。例如，第一介质的折射率为n1，第二介质的折射率为n2，则n21＝n2／n1称为第二介质对第一介质的相对折射率。某介质的折射率也是该介质对真空的相对折射率。于是折射定律可写成如下形式 n1sinθi＝n2sinθt两种介质进行比较时，折射率较大的称光密介质，折射率较小的称光疏介质。 折射率与介质的电磁性质密切相关。根据电磁理论，，εr和μr分别为介质的相对电容率和相对磁导率。折射率还与波长有关，称色散现象。手册中提供的折射率数据是对某一特定波长而言的（通常是对钠黄光，波长为5893埃）。气体折射率还与温度和压强有关。空气折射率对各种波长的光都非常接近于1，例如空气在20℃，760毫米汞高时的折射率为1.00027。在工程光学中常把空气折射率当作1，而其他介质的折射率就是对空气的相对折射率。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；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）。 常用物体折射率表 常用物体折射率表常用物体折射率表 材质IOR 值 空气 1.0003 液体二氧化碳 1.200 冰 1.309 水(20度) 1.333 丙酮 1.360 普通酒精 1.360 30% 的糖溶液 1.380 酒精 1.329 面粉 1.434 溶化的石英 1.460 Calspar2 1.486 80% 的糖溶液 1.490 玻璃 1.500 玻璃，锌冠 1.517 玻璃，冠 1.520 氯化钠 1.530 氯化钠（盐）1 1.544 聚苯乙烯 1.550 石英 2 1.553 翡翠 1.570 轻火石玻璃 1.575 天青石 1.610 黄晶 1.610 二硫化碳 1.630 石英 1 1.644 氯化钠（盐）2 1.644 重火石玻璃 1.650
2 学生实验:测定玻璃的折射率 知识点一实验步骤、注意事项和误差分析 1．为了使测量结果更精确可以采取的办法是()． A．多次测量取平均值 B．插针间距适当大些 C．插针间距尽量小些 D．入射角尽量大些 2．测定玻璃砖折射率的实验如图4-2-5所示，把玻 璃砖放在白纸上之前应在纸上先画好图上的三 条直线，它们分别是______、______、________， 最后按正确的要求插上大头针P3、P4，由P3、P4 的位置决定了光线________的方位，从而确定了 折射光线________的方向． 3．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图4-2-6中①②③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，则这三位同学测得的折射率与真实值相比分别有何变化？ 4．(2012·重庆卷，22)如图4-2-7甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的________面不能用手直接接触． 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔 a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，
但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图4-2-7乙所示．计算折射率时，用________(填“d”或“e”)点得到的值较小，用________(填“d”或“e”)点得到的值误差较小． 5．某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好圆柱形玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在圆柱形玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图4-2-8所示． (1)在图上画出所需的光路． (2)为了测量出玻璃砖的折射率，需要测量的物理量有________(要求在图上标 出)． (3)测出的折射率n＝________. 知识点二数据处理 6．在“测定玻璃砖的折射率”的实验中，有两位同学各设计了一个记录表格，而且都已完成了计算．根据他们设计的表格所反映的信息，判断他们做的是否正确． 甲同学设计的表格是： 次数入射角 θ1 sin θ1 折射角 θ2 sin θ2n n 130°0.50020.9°0.357 1.40 1.40 245 °0.70730.5°0.508 1.39 360°0.86638.0°0.616 1.41
折射率参数大全 常用物体折射率表材质 IOR 值 空气 1.0003 液体二氧化碳 1.200 冰 1.309 水(20度) 1.333 丙酮 1.360 普通酒精 1.360 30% 的糖溶液 1.380 酒精 1.329 面粉 1.434 溶化的石英 1.460 Calspar2 1.486 80% 的糖溶液 1.490 玻璃 1.500 玻璃，锌冠 1.517 玻璃，冠 1.520 氯化钠 1.530 氯化钠（盐）1 1.544 聚苯乙烯 1.550 石英 2 1.553 翡翠 1.570 轻火石玻璃 1.575 天青石 1.610 黄晶 1.610 二硫化碳 1.630 石英 1 1.644 氯化钠（盐）2 1.644 重火石玻璃 1.650 二碘甲烷 1.740 红宝石 1.770
兰宝石 1.770 特重火石玻璃 1.890 水晶 2.000 钻石 2.417 氧化铬 2.705 氧化铜 2.705 非晶硒 2.920 碘晶体 3.340 常用晶体及光学玻璃折射率表 物质名称分子式或符号折射率 熔凝石英 SiO2 1.45843 氯化钠 NaCl 1.54427 氯化钾 KCl 1.49044 萤石 CaF2 1.43381 冕牌玻璃 K6 1.51110 K8 1.51590 K9 1.51630 重冕玻璃 ZK6 1.61263 ZK8 1.61400 钡冕玻璃 BaK2 1.53988 火石玻璃 F1 1.60328 钡火石玻璃 BaF8 1.62590 重火石玻璃 ZF1 1.64752 ZF5 1.73977 ZF6 1.75496 液体折射率表 物质名称分子式密度温度℃折射率丙醇 CH3COCH3 0.791 20 1.3593 甲 CH3OH 0.794 20 1.3290 乙 C2H5OH 0.800 20 1.3618 苯 C6H6 1.880 20 1.5012 二硫化碳 CS2 1.263 20 1.6276
1.玉髓是什么矿物？是一种石英 2.钻石的折射率是多少？2.417/2.24 3.注胶翡翠出售时应标注什么类型？表明B货或者注胶翡翠 4.和田玉产地？和田玉分布于塔里木盆地之南的昆仑山，产于我国新疆和田境内 5.独山玉的产地？产于河南南阳 6.珍珠有什么特征？光泽，表皮，形状，大小，颜色，类别，物质成分略有差别 7.在查尔斯滤色镜下祖母绿是什么颜色？在查尔斯滤色镜下，由于铬离子的存在，大部分祖母绿会呈现暗 红色，其他绿色代用品则大多呈现暗绿色。 8.二色镜的使用光源应为？光源用普通白光适射照明,不可用单色光 9.翡翠的主要产地是？缅甸 10.蓝宝石颜色由什么致色？氧化铝 11.世界最著名的祖母绿产地是什么？哥伦比亚的穆索和奇沃尔 12.碧玉的成份是什么？为一种含杂质较多的玉髓，其中氧化铁和粘土矿物等杂质含量可达20%以上，矿物 名称：碧玉（绿色、含水的硅酸盐）/二氧化硅 13.珍珠的结构是什么？珍珠的内部结构：珍珠是由一系列的同心圆状珍珠质层组成，具有明显的圈层结构， 中心往往存在一个珠核，天然珍珠的珠核一般为沙粒或小虫；养殖珍珠的珠核一般为较大的颗粒的圆形珠核和无核养殖的空洞。珍珠层包括三个部分：无定形基质层、方解石结晶层（又称棱柱层）、文石晶层（又称珍珠质层）。而无核的淡水珍珠一般只有珍珠层部分。/同心层状结构 14.天然宝石中热导率高于金属的有哪些？钻石 15.正交偏光镜下全消光的宝石有哪些？玻璃 16.日光石的硬度是多少？6 1.矿物根据其对称性，可划分为哪三大晶族及哪七大晶系？ 低级/中级/高级晶族三斜/单斜/斜方/三方/四方/六方/等轴晶系 2.红宝石特征及产地？ 红宝石产地主要有缅甸，泰国，斯里兰卡，越南，坦桑尼亚和中国 1）缅甸红宝石：颜色纯正，色泽鲜艳，饱和度浓烈。缅甸抹谷是世界上最精美的红宝石的产地，以鸽血红闻名于世，以至于“缅甸红宝石”成为商业上优质红宝石的代名词。缅甸抹谷红宝石具有鲜艳的玫瑰红色——其红色的最高品级称为“鸽血红”，即红色纯正，且饱和度很高。日光下显荧光效应，其各个刻面均呈鲜红色，熠熠生辉。常含丰富的细小金红石针雾，形成星光。颜色分布不均匀。 另外在缅甸的孟索矿区新近发现的一种红宝石矿，其颜色呈暗红、褐红，中间呈不透明的乳白色、蓝色色调，通常它们都要经过热处理后，颜色变得较鲜艳。 （2）泰国红宝石：红宝石颜色较深，透明度较低，呈暗红色调。 （3）斯里兰卡红宝石：颜色品种多，包括各个系列，从浅红到红，透明度高，其中的樱桃红也很有名，它是红色中略带一点粉色调。 （4）越南红宝石：颜色呈紫红色、暗粉紫色，总体颜色介于缅甸红宝石和泰国红宝石之间，是八十年代发现的。裂隙发育。 （5）坦桑尼亚红宝石：颜色为红到紫红，较暗，具黄色色调。裂隙发育。 （6）中国红宝石：目前发现的红宝石总体来说，质量较差，无论是颜色、粒度，还是透明度。相比较而言，云南的红宝石质量较好，颜色有紫红色，玫瑰红色，浅红色，但是其裂隙较发育，因而影响其透明度。绝大多数只能用做弧面宝石，具刻面宝石质量的原石少见 3.宝石的特殊光学效应？Answer：星光/猫眼/日光/月光/变色/变彩效应 1.宝石加工有哪些款式？弧面型、刻面型（钻石式、阶梯形琢型、玫瑰式、剪形(交叉)琢型、混合式）、 2.钻石与石墨的区别？为什么钻石的硬度远高于石墨？为什么可用金刚砂来抛磨钻石？ 钻石的成分是C，其晶体结构是每一个C原子与相邻的4个C原子以共价键连结，形成四面体配位。致使金刚石具有高硬度（10）、高熔点、在温度压力变化很大的范围内化学性质很稳定。 石墨成分也是C，其晶体结构为层状结构，每层由C原子排列成六方环网状，上层面网的C原子对着下层面网六方环的中心。面网内每一C原子与相邻的三个C原子以低价键－金属键连结，而层间以分子键
常用物质折射率表作者：金错刀 折射率 光学介质的一个基本参量。即光在真空中的速度c与在介质中的相速v之比 真空的折射率等于1，两种介质的折射率之比称为相对折射率。例如，第一介质的折射率为n1，第二介质的折射率为n2，则n21＝n2／n1称为第二介质对第一介质的相对折射率。某介质的折射率也是该介质对真空的相对折射率。于是折射定律可写成如下形式 n1sinθi＝n2sinθt两种介质进行比较时，折射率较大的称光密介质，折射率较小的称光疏介质。 折射率与介质的电磁性质密切相关。根据电磁理论，，εr和μr分别为介质的相对电容率和相对磁导率。折射率还与波长有关，称色散现象。手册中提供的折射率数据是对某一特定波长而言的（通常是对钠黄光，波长为5893埃）。气体折射率还与温度和压强有关。空气折射率对各种波长的光都非常接近于1，例如空气在20℃，760毫米汞高时的折射率为1.00027。在工程光学中常把空气折射率当作1，而其他介质的折射率就是对空气的相对折射率。 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；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）。 常用物体折射率表 常用物体折射率表常用物体折射率表 材质IOR 值 空气1.0003 液体二氧化碳1.200 冰1.309 水(20度) 1.333 丙酮1.360 普通酒精1.360 30% 的糖溶液1.380
酒精1.329 面粉1.434 溶化的石英1.460 Calspar2 1.486 80% 的糖溶液1.490 玻璃1.500 玻璃，锌冠1.517 玻璃，冠1.520 氯化钠1.530 氯化钠（盐）1 1.544 聚苯乙烯1.550 石英2 1.553 翡翠1.570 轻火石玻璃1.575 天青石1.610 黄晶1.610 二硫化碳1.630 石英1 1.644 氯化钠（盐）2 1.644 重火石玻璃1.650 二碘甲烷1.740 红宝石1.770 兰宝石1.770 特重火石玻璃1.890 水晶2.000 钻石2.417 氧化铬2.705 氧化铜2.705 非晶硒2.920 碘晶体3.340
实验报告测量玻璃折射 率 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
实验报告：测量玻璃折射率 高二（ ）班 姓名： 座号： 【实验目的】 1、明确测定玻璃砖的折射原理 2、知道测定玻璃砖的折射率的操作步骤 3、会进行实验数据的处理和误差分析 【实验原理】 如图所示，要确定通过玻璃砖的折射光线，通过插针法找出跟入射光线AO 对应的出射光线O 1B ，就能求出折射光线OO 1和折射角θ2，再根据折射定律就可算出玻璃的折射率 n=2 1sin sin θθ。 【实验器材】 平木板、 白纸、 玻璃砖1块、 大头针4枚、 图钉4个、 量角器（或三角板或直尺）、 铅笔 【实验步骤】 1、把白纸用图钉钉在木板上。 2、在白纸上画一条直线ad 作为玻璃砖的上界面，画一条线段AO 作为入射光线，并 过O 点画出界面ad 的法线NN 1。 3、把长方形的玻璃砖放在白纸上，使他的一个长边ad 跟严格对齐，并画出玻璃砖的 另一个长边bc.。 4、在AO 线段上竖直插上两枚大头针P 1P 2. 5、在玻璃砖的ad 一侧再插上大头针P 3，调整眼睛观察的视线，要使P 3 恰好能挡住 P 1P 2在玻璃中的虚像。
6、用同样的方法在玻璃砖的bc 一侧再插上大头针P 4，使P 4能同时挡住P 3本身和P 1P 2 的虚像。 7、记下P 3、P 4的位置，移去玻璃砖和大头针。过P 3、P 4引直线O 1B 与bc 交于O 1点， 连接OO 1，OO 1就是入射光线AO 在玻璃砖内的折射光线的方向。入射角θ1=∠AON ，折射角θ2=∠O 1ON 1 8、用量角器量出入射角θ1和折射角θ2。查出入射角和折射角的正弦值，记录在表格里。 9、改变入射角θ1，重复上述步骤。记录5组数据，求出几次实验中测得的 2 1 sin sin θθ的平均值，就是玻璃的折射率。 【注意事项】 1、用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁 把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bc 。 2、实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动． 3、玻璃砖要选用宽度较大的，宜在5厘米以上，若宽度过小，则测量折射角度值的 相对误差增大；用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃毛面或棱，严禁用玻璃砖当尺子画界面； 4、入射角i 应在15°~75°范围内取值，若入射角α过大。则由大头针P 1、P 2射入 玻璃中的光线量减少，即反射光增强，折射光减弱，且色散较严重，由玻璃砖对面看大头针的虚像将暗淡，模糊并且变粗，不利于瞄准插大头针P 3、P 4。若入射角α过小，折射角将更小，测量误差更大，因此画入射光线AO 时要使入射角α适中。
此实验报告共六个方案，其中前三个为实验室可做并已测量数据的方案，第一个方案（最小偏向角法）已测量数据并进行了数据处理。 实验目的：测定玻璃折射率，掌握用最小偏向角法测定玻璃折射率的方法，掌握用读数显微镜法测定玻璃折射率的方法，复习分光计的调整等，掌握实验方案的比较，误差分析，物理模型的选择。要求测量精度E≤1%。 方案一，最小偏向角法测定玻璃折射率 实验原理：最小偏向角的测定，假设有一束单色平行光LD入射到棱镜上，经过两次折射后沿ER方向射出，则入射光线LD与出射光线ER间的夹角称为偏向角，如图1所示。 ? 图1最小偏向角的测定 转动三棱镜，改变入射光对光学面AC的入射角，出射光线的方向ER也随之改变，即偏向角 发生变化。沿偏向角减小的方向继续缓慢转动三棱镜，使偏向角逐渐减小；当转到某个位置时，若再继续沿此方向转动，偏向角又将逐渐增大，此位置时偏向角达到最小值，测出最小偏向角 。可以证明棱镜材料的折射率与顶角及最小偏向角的关系式为 实验仪器：分光计，三棱镜。 实验步骤： 1，对分光计进行调节 2，顶角α的测量 利用自准直法测顶角，如下图所示，用两游标来计量位置，分别称为游标1和游标2，旋紧刻度盘 θ和游标2下螺钉是望远镜和刻度盘固定不动转动游标盘，是棱镜AC面对望远镜，记下游标1的读数 1
的读数2θ。转动游标盘，再试AB 面对望远镜，记下游标1的读数'1θ和游标2的读数'2θ。游标两次读数之差21θθ-或者''21 θθ-，就是载物台转过的角度，而且是α角的补角 ''212 1 1802 θθθ θ α? -+-=- 3，最小偏向角法测定玻璃折射率 如下图，当光线以入射角1i 入射到三棱镜的AB 面上后相继经过棱镜两个光学面AB AC 折射后,以 2i 角从AC 出射。出射光线和入射光线的夹角δ称为偏向角。 对于给定三棱镜， 偏向角δ的数值随 入射角1i 的变化而改变。当入射角1i 为某值时(或者1i 与2i 相等时)，偏向角δ将达到最小值0δ，0δ称 为最小偏向角，由几何关系和折射定，可得它与棱镜的顶角A 和折射率n 之间有如下关系： 2 sin 2 sin A A n δ+= A.将待测三棱镜放在载物平台，调节平台到适当的高度，使得从平行光管发出的平行光只有少部分能从三棱镜的上方射入望远镜； B.调节三棱镜的位置使得平行光管的平行光以一定的角度入射到棱镜的AB 面；
课程论文 题目:用多种方法测玻璃折射率 班级:13物理学本科班 姓名: 盛丽娟 学号: 130800040 指导老师: 尹真 用多种方法测玻璃折射率 13物理本科: 康庆明月盛丽娟 指导老师:尹真 一、实验任务:测定玻璃的折射率,要求测量精度E≤1﹪ 二、实验要求: 1、收集测定各种折射率的方法,并进行对比研究 2、提出5种测量玻璃折射率的设计方案,每种测量方案包括测量原理、 光路安排、实验仪器选择、实验参数估算、实验步骤、注意事项、参 考资料等 3、根据实验室现有的条件与实验情况,选择三种可行的测量设计方案 进行试验,在试验过程中对该方案逐步修改完善 4、实验中为达到要求的测量精度,须选择与估算实验参数,并进行重复 测量,设计表格记录实验数据 5、实验操作步骤完成后,检查实验结果,至少对其中一种方案进行数据 处理与误差分析,完成最终的实验报告与误差分析,完成最终的实验 报告
三、实验方案: ㈠ 插针法 【实验题目】用插针法测定玻璃砖折射率 【实验目的】 测定玻璃砖的折射率。 【实验器材】 ①平木板、 ②白纸、 ③玻璃砖、 ④大头针4枚、 ⑤图钉4 个、 ⑥量角器(或三角板或直尺)、 ⑦铅笔 【实验原理】 用插针法确定逃跑,找出跟入射线相应的折射线;用量角器测出入射角i 与折射角r;根据折射定律βαsin sin =n 计算出玻璃的折射率 。 实验参数估算:1、3～1、9。 【实验步骤】 (1)如图所示,在用4个图钉钉好的白纸上画一条直 线 ,aa′作为界面。 (2)过aa′上的一点O 画出界面的法线NN′。 (3)过O 点画一条射线AO 作入射光线。 (4)在射线AO 上插上两枚大头针P 1、P 2。 (5)把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的一条长边跟 aa′bb′两条线准确地落在玻璃砖的两个平行的折射画里,这样,由作图 画出的入射光线AO 、出射光线BP 与aa′、bb′的交点O 、O′才能与光 线的实际入射点相符,否则将使画出的玻璃中折射光线的光路与实际 偏离,因此作图时要用细铅笔。 (6)在观察的这一侧即光线的出射面bb′一侧插两枚大头针P 3、P 4,使 P 3挡住P 1、P 2的像,P 4挡住P 1、P 2、P 3的像,记下P 3、P 4的位置。 (7)移去玻璃砖连接P 3、P 4并延长交bb′于O′,连接OO′即为折射光线, 入射角α=∠AON,折射角β=∠O′ON′。 (8)改变入射角α,重复实验步骤,列表记录相关测量数据,计算每次折射 率n 求出平均值 。 【注意事项】 1、 玻璃砖要选用宽度较大的,宜在5厘米以上,若宽度过小,则测量折 射角度值的相对误差增大;用手拿玻璃砖时,只能接触玻璃毛面或棱,严 禁用玻璃砖当尺子画界面; 2、 入射角i 应在15°~75°范围内取值,若入射角α过大。则由大头针 P 1、P 2射入玻璃中的光线量减少,即反射光增强,折射光减弱,且色散较 严重,由玻璃砖对面瞧大头针的虚像将暗淡,模糊并且变粗,不利于瞄准 插大头针P 3、P 4。 3、 若入射角α过小,折射角将更小,测量误差更大,因此画入射光线AO 时要使入射角α适中。 4、 上面所说大头针挡住大头针的像就是指“沉浸”在玻璃砖里的那一 截,不就是瞧超过玻璃砖上方的大头针针头部分,即顺P 3、P 4的方向瞧
宝石的物理性质 一、光泽 1.光泽的定义和影响因素 （1）定义 是指宝石表面和表层对光的反射能力，取决于宝石的折射率大小、表面的抛光程度和表层结构。 （2）折射率因素 对结构均匀的表面，折射率越大反射能力越强，光泽越亮。在抛光良好的前提下，以折射率的大小把光泽分成四级，如表1所列： 表1 宝石光泽的等级划分 折射率光泽宝石矿物 折射率>3 金属光泽铂、金、银、铜 折射率2.6—3 半金属光泽乌刚石（针铁矿）、闪锌矿 折射率1.9--2.6 金刚光泽金刚石、锆石（亚金刚光泽） 折射率1.3--1.9 玻璃光泽绝大多数宝石属于此类光泽 （3）表层结构因素 如果宝石的表层具有不均匀的结构，如起伏不平、密集的平行包体、薄层状等，都会对光泽产生影响，形成特殊的反光现象，如油脂光泽、珍珠光泽、丝绢光泽等，这些现象也称为变异光泽。 2.光泽的类型 （1）金属光泽 由铂、金、银、铜等金属以及黄铁矿等金属矿物的抛光表面所显示的非常强而明亮的光泽。 （2）半金属光泽 呈弱的金属状的光泽。有些宝石品种，如辰砂、乌刚石和黑色闪锌矿具有半金属光泽。 （3）金刚光泽 光在宝石表面反射出较强的光亮，如钻石所显示的明亮光泽。 （4）亚金刚光泽 锆石和翠榴石等高折射率宝石所显示的明亮光泽。 （5）玻璃光泽 大多数宝石的表面反射出的光泽都在此范围内。根据折射率的大小和宝石抛光面上反射光的明亮程度，划分为强玻璃光泽和玻璃光泽。例如石榴子石族、刚玉族和金绿宝石等为强玻璃光泽；祖母绿、碧玺、水晶和橄榄石等折射率较低的宝石为玻璃光泽。 （6）油脂光泽 在一些颜色较浅，具玻璃或金刚光泽的宝石的不平坦表面上所见到的类似油脂表面的反光。如钻石的原石表面具油脂状的光泽。 （7）蜡状光泽 在一些半透明或不透明、低硬度的隐晶质或非晶质块状集合体表面所呈现的一种类似于石蜡表面的反光，如块状叶蜡石、绿松石。 （8）珍珠光泽 珍珠具有的平行薄层结构导致从表面和近表面的晶质层反射光发生干涉作