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1701075602 那么具体怎么测量呢?我们前面得到了光折射的公式:
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1701075607 我们把它变化一下,写作:
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1701075609 sinα×n1=sinβ×n2
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1701075611 这是一个有趣的公式,可以想象,当光从折射率为n2的介质中继续前行,碰到折射率为n3的介质时,折射后的角度变为γ(见图3.5),我们又有:
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1701075613 sinβ×n2=sinγ×n3
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1701075618 图3.5 又一次折射
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1701075620 综合起来,我们不难发现:
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1701075622 sinα×n1=sinβ×n2=sinγ×n3=常数
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1701075624 而对于一条光滑的弧线,我们可以在任意一点上测量当地的光线“入射角”(见图3.6上图),并通过公式sinα×n(H)=常数(我们把这个常数叫作const),得到当地的折射率为n(H)=const/sinα。通过测量一系列的点(见图3.6下图),我们就可以得到一组折射率随高度变化的数据。有朋友可能会说,如果要确定n(H),那么我们还要知道常数const,这个const究竟是多少呢?
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1701075629 图3.6 如何测量折射率随着高度的分布
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1701075631 仅从目前能测量到的数据,的确是无法确定这个常数的具体数值,所以我们得到的是不同高度的折射率的相对大小。作为数值估计,还可以近似地认为离盒底最远的地方,糖浓度最低,所以折射率接近纯水,约为1.334。把这个数值代入前面的计算公式中去,常数const的数值就能定下来了。通过测量,我们可以得到如下数值。
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1701075636 把这些数据输入常用的办公软件Microsoft Office Excel,并作图,即可得到图3.7所示图表,图中菱形就是上表中的实验数据,可以很明显地看到,离盒底的距离越远,折射率就越低。 
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1701075641 图3.7 实验所得数据
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1701075643 从物理化学数据手册中,我们还能查到折射率与糖水浓度的关系,如图3.8所示。
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1701075648 图3.8 糖水浓度与折射率的关系(数据来源:Handbook of Chemistry & Physics,CRC出版社出版)
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1701075650 图3.8告诉我们,糖水的折射率与糖水摩尔浓度(每升溶液中有多少摩尔糖分子)有着非常良好的线性关系,所谓线性(Linear),就是指折射率和浓度之间的关系可以用一条直线(一次多项式)来表达。这样,某个折射率值稍作加减乘除,就可以直接对应于当地的糖水浓度,所以,我们也可以把图3.7中的纵轴看作是糖水的摩尔浓度。那么,糖分子在水中的分布到底是怎样的呢?是不是由下至上均匀地减少呢?图3.7告诉我们,不是这样的。因为如果是均匀地减少,那么由于浓度与折射率的线性关系,折射率也应该均匀地减少。但是实际上,折射率从盒底向上刚开始减少得比较快,后来就慢下来了。很明显,糖分子随高度的分布不是线性的。
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