折射率的測定實驗

折射率的測定^^—、目的藉由最小偏向角的方法求取?^H各彳重不同波辰色光之折射率。二、原理光由介^i^入介^r常畬畿生偏折現(xiàn)象，而其偏折的量典光在介^中的僖播速度有辱亂而於不同介^中之僖播速度比劇」舄光於此介^中之相瑩寸折射率，即vn=—i-riVr如圈一所示，以麗平行光波I、II由介^i斜射入介^匚富光波I之波前接）1到介面畤，光波II的波前才到^B黑占。因光波介^[^入介^r,速度也由V燮舄V，而致光波畿生偏折。富光波II的波前到建介面D器寺，光波I的波前已建介^r的C黑&所以由sin9sin9rACADsinsin04得 isin0rBD_互_N_ _nA^~^^^~「n t iAt其中At舄光波僖播雀A到C或B到D所^之K?，所以nsii0=nsii0此舄斯P^W（Snell）定律，其中n廣n,分別舄介^i及介^r的富色瑩寸折射率，們舄入射富泉典法富泉^之夾角（入射角），0r舄折射富泉典法富泉^之夾角（折射角）。如介gi^空兼，劇」n產(chǎn)1，所以'sin0=nsin0一束混合而成之白色可見光，欲將其內(nèi)不同色光分雕，乃硝藉助分光丸其原理如圈二所示，混合光先??>^??，再經(jīng)透箓A使成平行光，再以稷箓將此平行光色散，經(jīng)色散彳爰之同色光互相平行，而巽色光劇」互不平行，故再以透箓B將各色光聚焦於屏幕上的不同黑&即舄光言普。今有一束入射角舄之光^射入折射率舄n之稷箓彳爰，經(jīng)遏二次折射，其折射^典入射^有。角之偏移，如圈三所示。故由斯內(nèi)勤定律得sini=nsinrsini=nsinr。=i+i—a富"=i2及ri=r2畤可得最小之偏向角，即&值最小，即i；=2（a+p），ri=^2，所以.a+psin2?以sin—2三、 方法分光^之^整本^胃愈是利用分光言十來測量平行光束經(jīng)稷箓彳爰偏折的角度逵而推算出^稷箓之折射率，其分光言十之角且合如圈四所示，其內(nèi)有望遞箓，平行光管，圓形^重力平臺（內(nèi)附游檬尺）。此分光言十之使用需先^整望遞箓之目箓典焦距，使得一清晰的影像。其次^整平行光管內(nèi)之狹縫及^圈使得垂直的狹縫像，再^整焦距及志同小狹縫，及至得到最清楚的像。稷箓項角之量測?^?角之量測乃利用光^反射角等於入射角之原理將稷箓置於^重力平臺之中心，亞使項角封率平行光管之中心黑&如圈五所示，量測此?^W反射像之夾角00，而J真角a=5。最小偏向角之量度旋^望遞箓及稷箓平臺直到影像出現(xiàn)，再慢慢的朝向）成少偏向角的方向旋^平臺，直到偏向角不再）成少舄止，此畤再????，像劇」畬反方向移重加此畤即建到最小偏向角，如圈六所示。四、 偎器言殳偷分光言十、稷箓、水導(dǎo)融登。五、 步驟稷箓項角之量測旋???平臺，使?^之?角位於^臺中心且瑩寸率平行光管再將平臺^住。打^燎管，劇」光^雁均勻落在稷箓之麗側(cè)面上。旋^望遞箓架，直到能雀望遞箓中看到稷箓面之反射像舄止，亞使箓內(nèi)檬富泉典狹縫之像重合。然彳爰言己下遮檬尺角度a?01O同3之方向，將望遞箓旋@辜以言己下稷箓另外一面反射狹縫之角度°2。01^02之差，即舄望遞箓所旋^之角度們亞言十算?^之?角a=0。2放耘平臺之^住螺^，重^復(fù)步驟1到5。求麗次a之平均值。最小偏向角之測量及折射率之言十算（1）打^水金融登，亞^整平臺，望遞箓及狹縫，使折射之影像清晰的出說汞之光言普，如圈七所示。放耘望遞箓及平臺之^住螺矣條旋^平臺，望遞箓亦隨狹縫之像^重力，直至平臺旋^畤,不^向左或向右旋^均畬使偏向角增加舄止。利用微^螺矣條使像典目^之^^重合，亞言己下游檬尺^敷，此舄射出方向81。移去稷箓，使望遞箓典平行光管在同一直^上，將檬富泉瑩寸率狹縫，言己下此畤游中票尺之^敷，即舄入射光方向8^。81^82之差，即舄稷箓之最小偏向角8。依公式言十算稷箓生蠣亥色光之折射率n。重京復(fù)步驟2到6,求取亥稷箓瑩寸其繪七彳重色光之折射率。以折色率^做^座票，波辰久舄橫座票作圈，找出折射率典波辰的辱鼾系，亞以光滑曲^輸出，即舄可見光簸圉內(nèi)之色散曲富泉。六、 注意事項移重加委箓畤要很小心，避免損毀，且俺可能拿上下麗霧面，以免留指^在透明面而影WBfflo>^ffi量小，以免光普^太寬而影WSffi度。測量光普富泉，最好由辰波辰。工光)先^始，再依序做到短波辰(紫光)，且每測得一波辰雁立即將其所瑩寸雁之折射率算出要精碓到小敷黑占以下第4位)。水導(dǎo)艮燎管最易在高溫通雷瞬^損t襄故雷源Mffl?至少要停20分導(dǎo)童彳爰才可再^啟攵。七、 參考資料閾立成功大孥普通物理^^下冊，1992-93，115-123oP.M.Fishbane，S.Gasiorowicz，andS.T.Thornton，"PhysicsforScientistsandEngineers，"Chapter36，1993。折射率的測定^^系級:角且別孥號虎:姓名: —、^導(dǎo)錄典/急吉果1.稷箓項角之測量們ea第一次第二次a平均值=2.汞光言普瑩寸稷箓之折射率波辰]A]69086234579154614916435840784047&i。2&門3.以波辰久舄橫座檬，折射率n舄^座檬，作圈。三、冏題⑴分光言十^盤上之游檬尺可^到小敷黑占以下麴立？如何知道？(2)舄何在i=i,r=rB寺，才能得最小偏向角P?12 12(3)舄何富^重力超遏最小偏向角畤，像畬反方向移重力？

■-光束經(jīng)不同介面