用等厚干涉测液体的折射率

用等厚干涉测液体的折射率一、实验目的在前面的实验中，我们学习了用牛顿环测量曲率半径，用劈尖测量头发丝的直径。今天我们来探究用劈尖测量液体的折射率。二、意义在前面的基础上继续学习，继续探究试验方法。努力做好本实验。三、实验原理当光近乎垂直照射到折射率为n且劈角很小的透明劈尖上时，在整个视唱内的入射角为不变的常数，则反射光再相遇点相位差至决定于产生该反射的薄膜厚度，薄膜厚度相同的地方反射光所产生的光程差相同。在劈尖的干涉中，干涉图样是平行于交棱的一组明暗相间、宽度、等间距的条纹，利用劈尖可以测量液体的折射率。在A、B两块平行板间滴几滴液体，使两块平玻璃间形成角度很小的液体膜则式中，h为某以极大值所在出的液体的膜厚度，k为干涉级次，若第k级和k+1干涉条纹所在处膜分别为Ah,则h=l/2n(kT/2)九1液h=1/2n (k+1-1/2)九2液向相邻所在处厚度为：△h=h-h=九/2n2 1 液设条纹间距为△x,则由②式可知，A，B板间的夹角为/2n△x液若A，B板的交棱至丝的间距为L,细丝的直径为d,则劈尖膜的角度0为:

0=d/L ④

由③④式：九七△液 ⑤若劈尖中是空气同理可得：由⑤⑥式n=△xn=△x液空△x液四、实验方法⑴为了实验的方便，在实验中，我们把盐水作为待测液体，去光学玻璃，在上面滴少许水，在一边放上直丝，为了清晰，用注意光照。⑵把另一块光学玻璃压倒滴盐水的另一块玻璃片上,将带有液体的玻璃片放在载物平台上，调节仪器。使之出现干涉条纹，记录数据。

上，调节仪器。使之出现干涉条纹，记录数据。五、数据处理表格一：空气/mm液体/mm折射率n平均值n起始值L1结束值L2起始值Li液结束值L2「△X /△X亠空 液123.11821.25121.28922.6311.3531.357221.25119.30613.02114.4531.358319.32317.35620.48021.9281.359六、误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则A类不确定度bA= 1 n^r tp=0.0025mmB类不确定度b=△ /\：3=l/、;'3=0.577mmB仪

则合成不确定度-ab^Q2A+a2B=0-577mm则其结果表示为n=(1.357+0.577)mm七、误差的处理A系统误差测量的时候仪器固有的误差，在测量的时候仪器有一定的回程误差。实验的方法的不完善，空的折射率所依据的理论本身有一定的误差。B随机误差在本试验中，随机误差我们尽量去减小，但不可能去消除，我们在实验中测量了三次有一定的减少，但没有没有消除。所以有一定的误差。测定空气的折射率实验装置测定空气的折射率实验装置1:He-Ne激光器2：激光器架（SZ-42）3：二维架（SZ-07）4:扩束器BE5：升降调整座（SZ-03）6三维平移底座（SZ-01）7：分束器BS8通用底座（SZ-04）9：白屏H10：干板架（SZ-12）11、气室AR12：二维调解架（SZ-19）13：二维平移底座（SZ-02）14：二位架（SZ-07）15：平面镜M116：二维平移17二维平移底座（SZ-02）18：平面镜M219：二维架（SZ-07）20升降调节座（SZ-03）、实验步骤1、 将各器件夹好、靠拢、调等高。2、 调激光光束平行与台面，按图1所示，组成迈克逊干涉光路（暂不用扩束器）3、 调节反射M和M的倾角，直到屏上两组最强的光点重合。4、加上扩束器，经过微调，使屏上出现一系列的干涉圆环。5、 握紧橡胶球反复向球内气室充气，直至气压表的满量程（40kpa）为止，记作Ap。6、 缓慢松开气阀放气，同时默默数干涉环的变化数N,之表针回零。7、 计算实验室的环境的空气的折射率NPn=1+X―amb2L Ap其中激光波长九和气室长度L为已知，环境气压P 从实验的气压计读出，本实验应amb多次测量，干涉环变化数可估计出一位小数。三、实验原理在实验空气折射率的实验中，若气室内空气压力改变了AP,折射率随之改变了An,就会导致光程差增大5，引起干涉条纹N个环的变化，设气室内空气柱长度L,则15=2AnL=N九△n=N九/2九 （1）若将气室抽真空（室内压强近似于零，折射率n=1）,在想室内缓慢充气，同时计数干涉环变化数N,由（1）可计算出不同压强下的折射率An。则相应压强下空气的折射率n=1+An若采取打气的方法增加气室内的粒子（分子和原子）数量，根据气体折射率的改变量与单位体积粒子数改变量成正比的规律，可求出相当于标准状态下空气的的折射率n0,对有确定成分的干燥空气来说，单位体积内粒子数与密度P成正比，于是有2)若式中P。是空气在热力学标准状态下（T°=273K，P°=101325Pa）下的密度，n0是相应状态下的折射率；n和P相对于任意温度T和压强P下的折射率和密度。联系理想气体状态方程，有3)(4)pTn—1o=3)(4)pTn—100若实验中T变，对上式求P的变化所引起的n的变化，则有n—1T△n=——*亠APPT0因实验中T不变，对上式P的变化所引起的n的变化，则有n—1 Ap△n=i *p (1+at)01因T=T(1+at)(其中a是相对压力系数，等于 =3.661x10-3C-1,t是摄0 273.15氏温度，即室温），代入）式有An=no-An=no-1*Ap(1+at)于是n0=1+p(1+at)0AnAp将（1）代入（20）得=1+p=1+po(1+at)2i*Ap6）测出若干不同的AP所对应的干涉环变化数N,N-△关系曲线的斜率N/Ap0p和a为已知，t见温度计t见温度计，九和1为已知'一并代入⑹式既可以求0出相当于热力学状态下的空气的折射率。根据（3）求得P代入（4），经整理，并联系（1）,即可得0n=1n=1+皿2lAp(7)由此公式