基于彩虹光学原理测量介质材料折射率的新方法-复旦大学物理教学.PDF

31 2 Vol． 31 No． 2 第 卷第 期 大 学 物 理 2012 2 COLLEGE PHYSICS Feb． 2012 年 月 基于彩虹光学原理测量介质材料折射率的新方法 ， ， 王奇思 孙 健 马世红 ( ， 200433) 复旦大学物理学系 上海 : ， ， 摘要 基于彩虹的光学原理 获得测量介质材料折射率的一种新方法 且在此基础上设计了一套适应该方法的实验测量 ． ， ， ， 装置 通过该装置 可以在实验室中简便地模拟彩虹中的光学现象 深刻地理解彩虹现象的光学本质 同时能够测量介质材料 的折射率． : ; ; ; 关键词 彩虹 激光光束 介质材料 折射率 中图分类号:O 435 ． 1 文献标识码:A 文章编号:1000-07 12 (2012)02-0055-04 ． 彩虹是自然界中一种常见的大气光学现象 由 ， 几何光学原理分析 彩虹是太阳光射入球状水珠经 、 ， ． 内反射 折射 发生色散而形成的 通过理论分析可 ， ， ， 知 进入水珠的太阳光 经多次内反射后 分别从水 ， ． ， 滴出射发生色散 人们就应该可以看到彩虹 然而 : 事实上人们一般只能看到两条彩虹的存在 一条是 ， 经一次内反射形成的主虹 另一条是经过两次内反 ［1，2］ 射形成的副虹——— 霓 ． 受到彩虹光学现象的启 ， 发 可以运用其中的光学原理对一些介质材料的折 1 ． 图 光路示意图 射率进行精确测量 由于水珠是一个高度对称的体 ， 系 可以在普通的教学实验室中用一个三维的球体 ( ) ( ) sin θ 形 或二维的圆柱体 形 介质材料模拟或代替水 A ()= + 2 － 4arcsin (2) θ π θ ( n ) ． 珠来研究自然界中彩虹形成的原因 本文主要研究 ， 显而易见 光束的入射角θ 与光束到圆心的距 ． ， 上述两级的彩虹现象 同时基于彩虹的光学原理 为 ， h．