光學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

1、光學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目測量液體折射率姓名：_性別：男_學(xué)院：年級(jí)：2010學(xué)號(hào)：_指導(dǎo)教師：趙瑛用三種方法測量液體折射率摘要：液體折射率的測量在實(shí)際生活中有很多用途，測量方法也多種多樣，也各有利弊。在學(xué)完大學(xué)基本物理實(shí)驗(yàn)后對(duì)液體測量有了新的想法，主要利用的牛頓環(huán)和劈尖干涉來測量液體折射率。其優(yōu)勢在于結(jié)果誤差小、快捷和原理簡單。關(guān)鍵詞：液體折射率牛頓環(huán)劈尖干涉布魯斯特角引言：在研究光的干涉和衍射過程中，都在空氣中進(jìn)行，即n=l。只要將裝置放在被測液體中，那么n就可以被測量出來。原理上有很強(qiáng)的可行性和可操作性，是較為理想的測量方法。在實(shí)際測量中要注意實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析。測量液體折射率的三種方法：一、利

2、用牛頓環(huán)測液體（水）折射率實(shí)驗(yàn)原理：牛頓環(huán)儀是由待測平凸透鏡L和磨光的平玻璃板P安裝在金屬框架F中構(gòu)成的。牛頓環(huán)是由等厚干涉形成的干涉條紋。根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，任意倆干涉環(huán)的半徑平方差和干涉級(jí)及序環(huán)數(shù)無關(guān)，而只與倆個(gè)環(huán)的序數(shù)之差有關(guān)，即=n(mm)R九。12在空氣中，n=l；在液體中,環(huán)原理，有公式：r2r2=(kk)R九在空氣m2m121中r2一r2=n(j一j)R九在液體j2j121中kj2，倆式做比可以得到：r2r2n=m2m2?r2r2j2j1故只要分別測出n值為被測值。利用牛頓在空氣中和液體中牛頓環(huán)相同干涉級(jí)下的環(huán)的半徑作比即可。實(shí)驗(yàn)步驟：找到合適的牛頓環(huán)儀，并做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備；在空氣中測量

3、牛頓環(huán)的半徑，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；3在倆透鏡夾層弄濕，將空氣薄膜變成液體薄膜，測量牛頓環(huán)的半徑，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；4.計(jì)算結(jié)果。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：介質(zhì)環(huán)數(shù)左右R空氣647.66842.9244.7441048.25542.1206.125634.26830.1384.131036.85231.4905.362水環(huán)數(shù)左右R1035.85230.4905.362635.25831.1284.131036.85231.4905.362634.26830.1384.13數(shù)據(jù)分析：代入公式n=rm2rm2，計(jì)算可得：n=1.2815r2r2j2j1方法二：劈尖干涉測水的折射率實(shí)驗(yàn)原理：將倆塊平板玻璃疊放在一起，一端用

4、細(xì)絲將其隔開，則形成以劈尖形空氣薄膜。若用單色平行光垂直入射，在空氣劈尖的上下表面發(fā)射的倆束光將發(fā)生干涉。干涉條紋是一組明暗相間的等間距的直條紋。對(duì)于暗紋來說：入d=j02亍n2一n2sin021由此可得，條紋間距為：aAx=22ncosisina22對(duì)于空氣來說：九Ax=12ncosisina12所以n=注。即，只要2Ax2得到在空氣和水中的條紋間距就可以計(jì)算出液體的折射率。實(shí)驗(yàn)步驟：將實(shí)驗(yàn)器材安裝好，一杯液體水和毛涮在空氣中調(diào)整裝置，能觀察到清晰的明暗相間的條紋；在液體水中觀察條紋，并在合適的條紋數(shù)下記錄條紋間距數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：介質(zhì)條紋數(shù)左右Ax水151.3543.5432.

5、1873.4025.7352.3331.7324.0322.3空氣153.054.6351.5853.11184.7381.621.2532.5861.333數(shù)據(jù)分析：代入公式n=分析得：nl=1.38n2=1.43n3=1.32Ax2結(jié)論：水的折射率n=1.3。方法三：最小偏向角法實(shí)驗(yàn)原理：在三棱玻璃柱內(nèi)灌滿液體水，利用分光計(jì)測定最小偏向角5。根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，在入射光線和出射光線出于光路對(duì)稱的情況下，偏向角最小，記為5。可以證明液體折射率n與棱鏡角A、最小偏向m角5有如下關(guān)系：mA+5sinm2Asin2因此，只要測出A和5就可以求得液體折射率n。m實(shí)驗(yàn)步驟：先調(diào)平分光計(jì)；用鈉燈照亮狹縫，使準(zhǔn)直管射出平行光束；測定最小偏向角，實(shí)驗(yàn)具體步驟見普通物理實(shí)驗(yàn)光學(xué)部分記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：142o361322o36182o551262o551319o31139o31115o45i295o451二.141o351321o35185o551265o551320o51140o51115o501295o501三.139o351319o35i90o15J270o15i315o15i135o15i115o45i295o451數(shù)據(jù)分析：TOC o 1-5 h zA+5sinm由以上數(shù)據(jù)，最終可得A=59o345=24。42代入公式n=得：m