用等厚干涉測(cè)液體的折射率

用等厚干涉測(cè)液體的折射率一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谇懊娴膶?shí)驗(yàn)中，我們學(xué)習(xí)了用牛頓環(huán)測(cè)量曲率半徑，用劈尖測(cè)量頭發(fā)絲的直徑。今天我們來(lái)探究用劈尖測(cè)量液體的折射率。二、意義在前面的基礎(chǔ)上繼續(xù)學(xué)習(xí)，繼續(xù)探究試驗(yàn)方法。努力做好本實(shí)驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)光近乎垂直照射到折射率為n且劈角很小的透明劈尖上時(shí)，在整個(gè)視唱內(nèi)的入射角為不變的常數(shù)，則反射光再相遇點(diǎn)相位差至決定于產(chǎn)生該反射的薄膜厚度，薄膜厚度相同的地方反射光所產(chǎn)生的光程差相同。在劈尖的干涉中，干涉圖樣是平行于交棱的一組明暗相間、寬度、等間距的條紋，利用劈尖可以測(cè)量液體的折射率。在A、B兩塊平行板間滴幾滴液體，使兩塊平玻璃間形成角度很小的液體膜則式中，h為某以極大值所在出的液體的膜厚度，k為干涉級(jí)次，若第k級(jí)和k+1干涉條紋所在處膜分別為Ah,則h=l/2n(kT/2)九1液h=1/2n (k+1-1/2)九2液向相鄰所在處厚度為：△h=h-h=九/2n2 1 液設(shè)條紋間距為△x,則由②式可知，A，B板間的夾角為/2n△x液若A，B板的交棱至絲的間距為L(zhǎng),細(xì)絲的直徑為d,則劈尖膜的角度0為:

0=d/L ④

由③④式：九七△液 ⑤若劈尖中是空氣同理可得：由⑤⑥式n=△xn=△x液空△x液四、實(shí)驗(yàn)方法⑴為了實(shí)驗(yàn)的方便，在實(shí)驗(yàn)中，我們把鹽水作為待測(cè)液體，去光學(xué)玻璃，在上面滴少許水，在一邊放上直絲，為了清晰，用注意光照。⑵把另一塊光學(xué)玻璃壓倒滴鹽水的另一塊玻璃片上,將帶有液體的玻璃片放在載物平臺(tái)上，調(diào)節(jié)儀器。使之出現(xiàn)干涉條紋，記錄數(shù)據(jù)。

上，調(diào)節(jié)儀器。使之出現(xiàn)干涉條紋，記錄數(shù)據(jù)。五、數(shù)據(jù)處理表格一：空氣/mm液體/mm折射率n平均值n起始值L1結(jié)束值L2起始值Li液結(jié)束值L2「△X /△X亠空 液123.11821.25121.28922.6311.3531.357221.25119.30613.02114.4531.358319.32317.35620.48021.9281.359六、誤差分析折射率的平均值n=ni+n2+n3丸357'（n一n）2+（n一n）2+（n一n）2則A類不確定度bA= 1 n^r tp=0.0025mmB類不確定度b=△ /\：3=l/、;'3=0.577mmB儀

則合成不確定度-ab^Q2A+a2B=0-577mm則其結(jié)果表示為n=(1.357+0.577)mm七、誤差的處理A系統(tǒng)誤差測(cè)量的時(shí)候儀器固有的誤差，在測(cè)量的時(shí)候儀器有一定的回程誤差。實(shí)驗(yàn)的方法的不完善，空的折射率所依據(jù)的理論本身有一定的誤差。B隨機(jī)誤差在本試驗(yàn)中，隨機(jī)誤差我們盡量去減小，但不可能去消除，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中測(cè)量了三次有一定的減少，但沒(méi)有沒(méi)有消除。所以有一定的誤差。測(cè)定空氣的折射率實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定空氣的折射率實(shí)驗(yàn)裝置1:He-Ne激光器2：激光器架（SZ-42）3：二維架（SZ-07）4:擴(kuò)束器BE5：升降調(diào)整座（SZ-03）6三維平移底座（SZ-01）7：分束器BS8通用底座（SZ-04）9：白屏H10：干板架（SZ-12）11、氣室AR12：二維調(diào)解架（SZ-19）13：二維平移底座（SZ-02）14：二位架（SZ-07）15：平面鏡M116：二維平移17二維平移底座（SZ-02）18：平面鏡M219：二維架（SZ-07）20升降調(diào)節(jié)座（SZ-03）、實(shí)驗(yàn)步驟1、 將各器件夾好、靠攏、調(diào)等高。2、 調(diào)激光光束平行與臺(tái)面，按圖1所示，組成邁克遜干涉光路（暫不用擴(kuò)束器）3、 調(diào)節(jié)反射M和M的傾角，直到屏上兩組最強(qiáng)的光點(diǎn)重合。4、加上擴(kuò)束器，經(jīng)過(guò)微調(diào)，使屏上出現(xiàn)一系列的干涉圓環(huán)。5、 握緊橡膠球反復(fù)向球內(nèi)氣室充氣，直至氣壓表的滿量程（40kpa）為止，記作Ap。6、 緩慢松開氣閥放氣，同時(shí)默默數(shù)干涉環(huán)的變化數(shù)N,之表針回零。7、 計(jì)算實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境的空氣的折射率NPn=1+X―amb2L Ap其中激光波長(zhǎng)九和氣室長(zhǎng)度L為已知，環(huán)境氣壓P 從實(shí)驗(yàn)的氣壓計(jì)讀出，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)amb多次測(cè)量，干涉環(huán)變化數(shù)可估計(jì)出一位小數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)原理在實(shí)驗(yàn)空氣折射率的實(shí)驗(yàn)中，若氣室內(nèi)空氣壓力改變了AP,折射率隨之改變了An,就會(huì)導(dǎo)致光程差增大5，引起干涉條紋N個(gè)環(huán)的變化，設(shè)氣室內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度L,則15=2AnL=N九△n=N九/2九 （1）若將氣室抽真空（室內(nèi)壓強(qiáng)近似于零，折射率n=1）,在想室內(nèi)緩慢充氣，同時(shí)計(jì)數(shù)干涉環(huán)變化數(shù)N,由（1）可計(jì)算出不同壓強(qiáng)下的折射率An。則相應(yīng)壓強(qiáng)下空氣的折射率n=1+An若采取打氣的方法增加氣室內(nèi)的粒子（分子和原子）數(shù)量，根據(jù)氣體折射率的改變量與單位體積粒子數(shù)改變量成正比的規(guī)律，可求出相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的的折射率n0,對(duì)有確定成分的干燥空氣來(lái)說(shuō)，單位體積內(nèi)粒子數(shù)與密度P成正比，于是有2)若式中P。是空氣在熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（T°=273K，P°=101325Pa）下的密度，n0是相應(yīng)狀態(tài)下的折射率；n和P相對(duì)于任意溫度T和壓強(qiáng)P下的折射率和密度。聯(lián)系理想氣體狀態(tài)方程，有3)(4)pTn—1o=3)(4)pTn—100若實(shí)驗(yàn)中T變，對(duì)上式求P的變化所引起的n的變化，則有n—1T△n=——*亠APPT0因?qū)嶒?yàn)中T不變，對(duì)上式P的變化所引起的n的變化，則有n—1 Ap△n=i *p (1+at)01因T=T(1+at)(其中a是相對(duì)壓力系數(shù)，等于 =3.661x10-3C-1,t是攝0 273.15氏溫度，即室溫），代入）式有An=no-An=no-1*Ap(1+at)于是n0=1+p(1+at)0AnAp將（1）代入（20）得=1+p=1+po(1+at)2i*Ap6）測(cè)出若干不同的AP所對(duì)應(yīng)的干涉環(huán)變化數(shù)N,N-△關(guān)系曲線的斜率N/Ap0p和a為已知，t見溫度計(jì)t見溫度計(jì)，九和1為已知'一并代入⑹式既可以求0出相當(dāng)于熱力學(xué)狀態(tài)下的空氣的折射率。根據(jù)（3）求得P代入（4），經(jīng)整理，并聯(lián)系（1）,即可得0n=1n=1+皿2lAp(7)由此公式