利用牛顿环和分光计原理测折射率讲解.docx

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利用牛顿环和分光计原理测液体折射率项目主持人:作者单位: 指导教师: XX学院XX年XX月目 录 目 录(2)摘要(3)牛顿环和分光计测折射率实验仪器,目的(3)牛顿环测折射率实验原理(3)分光计测折射率实验原理(4)牛顿环测折射率实验内容(6)分光计测折射率实验内容(7)牛顿环测折射率实验数据(9)分光计测折射率实验数据(10)牛顿环与分光计测折射率实验比较(12)摘 要本文结合牛顿环实验,分光计实验,阐述了测量液体折射率的实验原理,并研究出了具体的测量方法,最后对水的折射率进行了测量,并得出了较为准确的测量结果。关键词:牛顿环、分光计、折射率、等厚干涉、三棱镜、液体、极限角【实验仪器】牛顿环实验:JCD3型读数显微镜,牛顿环,钠光灯,凸透镜(包括三爪式透镜夹和固定滑座),水。分光计实验: JJY型分光计一台、平面镜、三棱镜两个、钠灯一个、水和酒精。【实验目的】利用牛顿环的干涉原理测量水的折射率。利用分光计的折射原理测量水(酒精)的折射率。【实验原理】牛顿环实验一个曲率半径相当大的平凸透镜与另一平面玻璃,如图1所示装置,在两玻璃面之间,便形成了很薄的类似劈尖的空气层。单色光源发出的光,经过透镜变成一束平行光,再经倾斜45°的半透明平面镜反射后,垂直地照射到平凸透镜的表面上。入射光在空气薄层的上下两表面反射后,其中一部分穿过平面镜M,进入显微镜T。在显微镜中可以观察到以O点为中心的环形干涉条纹,如图2所示,称为牛顿环。66 2图1 图2前期我们做了牛顿环实验,可知一些基本原理。由图1可知,光程差=2e+/2由图可知R^2=r^2+(R-e)^2当eR时,划去e^2(最小量)得e=r^2/2R=r^2/R+/2=(2k+1)* /2(暗条纹)所以rk^2=kR(k=0,1,2,3……)则有rm^2-rn^2=(m-n)R*因为圆心不以测定,故去直径替代半径,有Dm=2rm即曲率半径R=(Dm^2-Dn^2)/4*(m-n)*滴水后有R=N(D`m^2-D`n^2)/4*(m-n)* (N为水的折射率)所以有R/R=1=*N整理可得N= 分光计实验 光从一种介质进入另一种介质时,其入射角的正弦跟折射角的正弦之比,被定义为光从介质1进入介质2时的相对折射率,即 (1)介质相对于真空的折射率叫做介质的绝对折射率。若以、分别表示介质1和介质2绝对折射率,则介质2相对介质1的折射率将水至于两个三棱镜之间,靠紧形成薄膜。有空气的折射率 ,液体的折射率 ,三棱镜的折射率 。用钠光入射三棱镜表面,如图1-1,入射角为 ,经过多次折射,存在以下关系:(为已知的三棱镜的顶角)逐渐改变入射角 ,可使AB界面刚好发生全反射,此时观察不到折射光线。联立(1),(2),(3)可得折射率 (4)我们可以通过分光计测得入射角发生全反射时的角度,由(4)计算出水的折射率n. 【实验内容】牛顿环实验1、调整测量装置 按光学实验常用仪器的读数显微镜使用说明进行调整。调整时注意:(1)调节450玻片,使显微镜视场中亮度最大,这时,基本上满足入射光垂直于透镜的要求(下部反光镜不要让反射光到上面去)。 (2)因反射光干涉条纹产生在空气薄膜的上表面,显微镜应对上表面调焦才能找到清晰的干涉图像。 (3)调焦时,显微镜筒应自下而上缓慢地上升,直到看清楚干涉条纹时为止,往下移动显微镜筒时,眼睛一定要离开目镜侧视,防止镜筒压坏牛顿环。(4)牛顿环三个压紧螺丝不能压得很紧,两个表面要用擦镜纸擦拭干净。2、观察牛顿环的干涉图样(1)调整牛顿环仪的三个调节螺丝,在自然光照射下能观察到牛顿环的干涉图样,并将干涉条纹的中心移到牛顿环仪的中心附近。调节螺丝不能太紧,以免中心暗斑太大,甚至损坏牛顿环仪。(2)把牛顿环仪置于显微镜的正下方,使单色光源与读数显微镜上45角的反射透明玻璃片等高,旋转反射透明玻璃,直至从目镜中能看到明亮均匀的光照。(3)调节读数显微镜的目镜,使十字叉丝清晰;自下而上调节物镜直至观察到清晰的干涉图样。移动牛顿环仪,使中心暗斑(或亮斑)位于视域中心,调节目镜系统,使叉丝横丝与读数显微镜的标尺平行,消除视差。平移读数显微镜,观察待测的各环左右是否都在读数显微镜的读数范围之内。3、测量牛顿环的直径(1)先测出牛顿环空气层形成20组牛顿环的直径。转动鼓轮。先使镜筒向左移动,顺序从第4环数到第23环,再向右转到4环数到第23环,使叉丝尽量对准干涉条纹的中心,每移动一环记录一次读数。注意在一次测量过程中,测微鼓轮应沿一个方向旋转,中途不得反

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