用劈尖的等厚干涉測量液體的折射率

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上用劈尖的等厚干涉測量液體的折射率摘要： 本文提出一種用劈尖的等厚干涉測量透明液體折射率的方法。 單色光垂直入射到充滿透明液體的劈尖將會(huì)產(chǎn)生明暗相間等間距的條紋為等厚干涉， 測量相鄰兩明條紋或者暗條紋的距離可表征透明液體的折射率。通過實(shí)驗(yàn)表明， 用本方法測得一種自來水的折射率和濃度為10的鹽水的折射率與標(biāo)準(zhǔn)值相比誤差較小。關(guān)鍵詞： 劈尖， 等厚干涉， 透明液體， 折射率引言：對(duì)于液體折射率的測定， 傳統(tǒng)的測量方法有折射法、 掠入射法、 視探法、 分光計(jì)、 邁克爾遜干涉儀、 全折射法等等。為了探究溶液折射率的問題，下面介紹用劈尖的等厚干涉測量液體的折射率。測量原理和方法測

2、量原理將單色點(diǎn)光源置于透鏡L的焦點(diǎn)處（ 如圖（ b）， 使平行光束ab沿一定的方向照射薄膜， 那么兩束反射的平行光a1b1和a2b2就將以不同的方向傳播。 在入射光束ab中除了考慮光線a之外， 還考慮通過C點(diǎn)的光線（ 如圖（ a）。 在反射光束1 和a2 中分別選擇1 和a2也都通過C點(diǎn)。 作 垂直于光線， 則、 兩點(diǎn)都在入射光束 的同一波面上， 故有相同的相位。置透鏡L2于反射光中， 為點(diǎn)的像， 根據(jù)光程的定義， c， 可以看出， 同一點(diǎn)發(fā)出通過均勻介質(zhì)并在透鏡后同時(shí)匯聚于一點(diǎn)的任何光線， 光程都是相同的， 所以從 到 的任何光線之間都沒有附加的光程差。 但從 取道薄膜到 和從 直接到達(dá)C點(diǎn)

3、的光相比， 都是有光程的， 其值為： （ ）若薄膜很薄， 且兩個(gè)表面的夾角很小， 則 點(diǎn)處發(fā)生干涉相長或者干涉相消取決于如下條件：干涉相長：（）干涉相消： （ ）采用正入射方式， 即入射光與反射光處處都與薄膜表面垂直， 這時(shí) ，（ ）對(duì)于薄膜表面不同的入射點(diǎn)而言， 都是相同的（ 都來自同一點(diǎn)光源 經(jīng)透鏡發(fā)出的平行光束）， 但也不同， 故薄膜表面各點(diǎn)經(jīng)過透鏡L 所成的像明暗不同， k的點(diǎn)干涉級(jí)數(shù)j愈高。 零級(jí)條紋在劈棱處。 當(dāng)薄膜很薄時(shí)， 只要光在薄膜面的入射角不大時(shí)， 若用一束平行光照射尖劈， 則在全空間均出現(xiàn)清晰的條紋。兩個(gè)明條紋之間的厚度差為（ ） （ ）當(dāng)兩塊光學(xué)平面玻璃板形成很小夾角時(shí)

4、。 構(gòu)成空氣劈尖（ 如圖）當(dāng)單色平行光垂直入射劈尖時(shí)， 在劈尖的上下兩個(gè)表面產(chǎn)生兩束反射光， 兩者在上表面相遇而發(fā)生等厚干涉。干涉圖樣中相鄰明條紋或暗條紋的間距為（ ）上式中， 為劈尖中透明液體的折射率； 為劈尖的夾角； 為單色平行光的波長。當(dāng)劈尖中沒有液體即空氣劈尖時(shí)，干涉圖樣中相鄰明條紋或暗條紋的間距為（ ）上式中取空氣的折射率n=1.如果在披肩中充滿的不是空氣而是透明液體自來水和鹽水，那么由于劈尖的夾角不變。若分別測量出劈尖在空氣中與在透明液體中的干涉圖樣相鄰兩條明條紋或按條紋的間距，可得出透明液體的折射率： （10）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（ ）用干凈透明無灰塵的載玻片兩塊組建一個(gè)劈尖。 方法： 將

5、兩塊載玻片輕輕重合并對(duì)齊棱邊，在一端夾入頭發(fā)絲保證發(fā)絲與載玻片一端平行這樣就形成了上下兩塊玻片不平行且夾角很小， 其問空氣膜就形成了空氣劈尖。（ ）調(diào)準(zhǔn)讀數(shù)顯微鏡。（ ）用鑷子拿起試驗(yàn)用的劈尖放置在載物臺(tái)上.（ ）打開鈉光燈源， 在讀數(shù)顯微鏡視場中找到劈尖在空氣中形成的等厚干涉條紋， 記錄每條的間隔距離10 1 和10X2， 用逐差法計(jì)算相鄰兩條明紋或暗紋的間距X1 和X2，并對(duì)X1 和X2求平均值， 再求平均即a0 值（ ）在空氣劈尖實(shí)驗(yàn)讀數(shù)完成以后， 保持劈尖不要變形用鑷子輕輕地將劈尖放入玻璃小槽正中， 從劈尖一旁用滴管慢慢注入水直到水面幾乎與劈尖相平為止。 余下步驟同（ ）， 最后計(jì)算出

6、 水值。（ ）由計(jì)算出相應(yīng)水的折射率。a水（ ）水劈尖實(shí)驗(yàn)完成后， 關(guān)閉鈉燈、 用鑷子將劈尖取出玻璃槽并將槽中水倒出。 然后將劈尖和玻璃槽一起放到臺(tái)燈下慢慢烘干準(zhǔn)備進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。（ ）劈尖和玻璃槽烘干后讓它冷卻至室溫， 然后用步驟（ ）中的方法， 同樣的做成鹽水劈尖找到干涉條紋并讀數(shù)。 最后計(jì)算出鹽水， 計(jì)算出鹽水的折射率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析： 空氣序號(hào)k10X1/mm10X2/mmX1/cmX2/cmXi/cmX/cm1012.86512.8920000.361721015.39215.2650.25270.23730.245032019.12819.4810.37360.42160.39

7、7643023.51223.8250.43840.43440.376454027.12027.1680.36080.33430.2476純水序號(hào)k10X1/mm10X2/mmX1/cmX2/cmXi/cmX/cm1016.89516.115000 0.246921020.80120.4950.39050.43800.414332022.93022.8900.12980.23950.184743024.93024.6300.28320.17400.228654026.53126.2100.16010.15800.1591濃度為10%的鹽水溶液序號(hào)k10X1/mm10X2/mmX1/cmX2/cm

8、Xi/cmX/cm1017.68517.5840000.234221020.69719.9250.30120.23410.26763202.62422.6300.29270.27050.281543025.63724.3490.20130.17190.186654027.84126.1690.22040.18200.2011純水的折射率：n=0.3167/0.2469=1.281 鹽水的折射率：n=0.3187/0.2342=1.352序號(hào)X/cm折射率不確定度空氣0.31671純水0.24691.2813.7%鹽水0.23421.3520.15%純水在13攝氏度下的折射率為1.3333310%的鹽水在13攝氏度下的折射率為1.35誤差分析和結(jié)論：1. 劈尖上的灰塵會(huì)影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。2. 實(shí)驗(yàn)儀器精確度也會(huì)造成實(shí)驗(yàn)誤差3. 實(shí)驗(yàn)時(shí)室溫不在13攝氏度，得出的結(jié)論與標(biāo)準(zhǔn)值有一定的偏差4. 人眼在讀取數(shù)據(jù)存在一定誤差結(jié)論：實(shí)驗(yàn)所得溶