折射率的测定实验

折射率的测定^^—、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常畲畿生偏折现象，而其偏折的量典光在介^中的僖播速度有辱乱而於不同介^中之僖播速度比剧」舄光於此介^中之相莹寸折射率，即vn=—i-riVr如圈一所示，以丽平行光波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广n,分别舄介^i及介^r的富色莹寸折射率，们舄入射富泉典法富泉^之夹角（入射角），0r舄折射富泉典法富泉^之夹角（折射角）。如介gi^空兼，剧」n产1，所以'sin0=nsin0一束混合而成之白色可见光，欲将其内不同色光分雕，乃硝藉助分光丸其原理如圈二所示，混合光先®®>^®«，再经透箓A使成平行光，再以稷箓将此平行光色散，经色散彳爰之同色光互相平行，而巽色光剧」互不平行，故再以透箓B将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，经遏二次折射，其折射^典入射^有。角之偏移，如圈三所示。故由斯内勤定律得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来测量平行光束经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，其内有望递箓，平行光管，圆形^重力平台（内附游檬尺）。此分光言十之使用需先^整望递箓之目箓典焦距，使得一清晰的影像。其次^整平行光管内之狭缝及^圈使得垂直的狭缝像，再^整焦距及志同小狭缝，及至得到最清楚的像。稷箓项角之量测®^®角之量测乃利用光^反射角等於入射角之原理将稷箓置於^重力平台之中心，亚使项角封率平行光管之中心黑&如圈五所示，量测此®^W反射像之夹角00，而J真角a=5。最小偏向角之量度旋^望递箓及稷箓平台直到影像出现，再慢慢的朝向）成少偏向角的方向旋^平台，直到偏向角不再）成少舄止，此畤再»«»»，像剧」畲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、水导融登。五、 步骤稷箓项角之量测旋»»»平台，使®^之®角位於^台中心且莹寸率平行光管再将平台^住。打^燎管，剧」光^雁均匀落在稷箓之丽侧面上。旋^望递箓架，直到能雀望递箓中看到稷箓面之反射像舄止，亚使箓内檬富泉典狭缝之像重合。然彳爰言己下遮檬尺角度a®01O同3之方向，将望递箓旋@辜以言己下稷箓另外一面反射狭缝之角度°2。01^02之差，即舄望递箓所旋^之角度们亚言十算®^之®角a=0。2放耘平台之^住螺^，重^复步骤1到5。求丽次a之平均值。最小偏向角之测量及折射率之言十算（1）打^水金融登，亚^整平台，望递箓及狭缝，使折射之影像清晰的出说汞之光言普，如圈七所示。放耘望递箓及平台之^住螺矣条旋^平台，望递箓亦随狭缝之像^重力，直至平台旋^畤,不^向左或向右旋^均畲使偏向角增加舄止。利用微^螺矣条使像典目^之^^重合，亚言己下游檬尺^敷，此舄射出方向81。移去稷箓，使望递箓典平行光管在同一直^上，将檬富泉莹寸率狭缝，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蛎亥色光之折射率n。重京复步骤2到6,求取亥稷箓莹寸其绘七彳重色光之折射率。以折色率^做^座票，波辰久舄横座票作圈，找出折射率典波辰的辱鼾系，亚以光滑曲^输出，即舄可见光簸圉内之色散曲富泉。六、 注意事项移重加委箓畤要很小心，避免损毁，且俺可能拿上下丽雾面，以免留指^在透明面而影WBfflo>^ffi量小，以免光普^太宽而影WSffi度。测量光普富泉，最好由辰波辰。工光)先^始，再依序做到短波辰(紫光)，且每测得一波辰雁立即将其所莹寸雁之折射率算出要精碓到小敷黑占以下第4位)。水导艮燎管最易在高温通雷瞬^损t襄故雷源Mffl®至少要停20分导童彳爰才可再^启攵。七、 参考资料阈立成功大孥普通物理^^下册，1992-93，115-123oP.M.Fishbane，S.Gasiorowicz，andS.T.Thornton，"PhysicsforScientistsandEngineers，"Chapter36，1993。折射率的测定^^系级:角且别孥号虎:姓名: —、^导录典/急吉果1.稷箓项角之测量们ea第一次第二次a平均值=2.汞光言普莹寸稷箓之折射率波辰]A]69086234579154614916435840784047&i。2&门3.以波辰久舄横座檬，折射率n舄^座檬，作圈。三、冏题⑴分光言十^盘上之游檬尺可^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，像畲反方向移重力？

■-光束经不同介面