利用牛顿环和分光计原理测折射率

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】

1、利用牛顿环的干涉原理测量水的折射率。

2、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。

???5.893?10m由图1可知，光程差&=2e+/2

由图可知R^2=r^2+(R-e）^2

当e<

5.893?10m&=r^2/R+??/2=(2k+1)* /2(暗条纹）

???5.893?10m 所以rk^2=kR(k=0,1,23……）

?,

???5.893?10m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

???5.893?10m即曲率半径R=（Dm^2-Dn^2)/4*(m-n)*

???5.893?10m滴水后有R=N(D`m^2-D`n^2)/4*(m-n)* （N为水的折射率）

?（DmDn)22所以有R/R=1=

(D?m?D?n)222*N

2?（DmDn)整理可得N=

(D?m?D?n)22

分光计实验

光从一种介质进入另一种介质时，其入射角i的正弦跟折射角r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n12，即

n12?sini （1） sinr介质相对于真空的折射率叫做介质的绝对折射率。若以n1、n2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

n1n12?n2

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

1?1，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 2。3，

nnn经过多次折射，存在以下关系：

（1）

n1sin?1?n2sin?2（2） （3）

?2+?3=60。

n2sin?3?n3sin?4

?+?=60（

。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。

1联立（1），（2），（3）可得折射率

n?1[23(n2?sin22?1)?sin?1 （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.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0l3d.html