本发明涉及一种极性液体反射式实验系统及其测量方法，该系统包括飞秒激光光源、反射镜、分光镜、离轴抛物镜、时间延迟单元、太赫兹发射器、太赫兹探测器、样品测试平台和后处理系统，样品测试平台上设置高阻硅基底，底部设置一组离轴抛物镜，以聚焦电磁脉冲到样品测试平台并将携带样品信息的太赫兹脉冲汇集到太赫兹探测器。该系统的测量方法包括：以检测光路探测到的太赫兹信号为参考信号；将待测液体装载在高阻硅基底上并以检测光路探测到的太赫兹信号为样品信号；将样品信号和参考信号传输到后处理系统，基于高斯混合模型对信号进行重构并计算液体样品的折射率。该系统及其测量方法有利于迅速、准确地从太赫兹脉冲信号中提取液体样品的折射率。