分光计测定透明液体折射率的实验研究

分光计测定透明液体折射率的实验研究

1射线基本信息折射是描述透明介质材料光学性质的重要参量。通常，在温度和1c和1.1%的气压条件下，空气折射率为1.000226。因此，在通常的光学实验中，空气媒体的折射率近似为1。对于透明液体的相对折射，也可以通过测圆镜下极的最小偏转来间接测量。1）在镜中，光线入口和输出的两个界面不平行。由于仪器不能进入镜中，只能观察折射。因此，只有通过两个接口才能回到空气的表面。由于光线摄入和输出的两个接口平行，因此两个接口之间存在一个角度，称为角度。的大小取决于镜中的折射能力和入射角的角度。2）在平板玻璃中，光线和入射光束的两个平面界面相互平行。光线连续两次折射，和入射光束之间没有角度，即是0，这只是光线的平行位移。通过平面平板玻璃，可以将进射角为的中间v形的三角镜，然后填充测量到的透明液体，形成三氟液体的镜。我可以通过平面平板玻璃法将进射角设置为的中间v形。然后，将填充测量到的透明液体填充到三氟液体中。通过改变进射角i1来确定最小反射角min。液体相对于空气的相对折射n和最小反射角min，以及两个界面之间的上、下、左、右的角度。n=sini1sini2=sin[12(δmin+α)]sin(12α)n=sini1sini2=sin[12(δmin+α)]sin(12α)据此式,只需测出顶角α和最小偏向角δmin,便可求得该液体的相对折射率n.2平板玻璃干气最微的成像如图1所示,一束单色光DE入射到棱镜上,经过两次折射后沿FG方向射出,则入射光线DE和出射光线FG的反向延长线夹角δ即为偏向角.根据图中的几何关系知∠HEF=δ+∠DFE所以δ=∠HEF-∠DFE=i1-i4-(i2-i3)又因为α=i2-i3所以δ=i1-i4-α(1)对于给定的棱镜,顶角α是一定的,δ随入射角i1和折射角i4而变化,其中i4与i3,i2,i1依次相关,因此i4仍是i1的函数,所以偏向角δ也仅是随i1而变化,当入射角i1满足什么条件时δ才处于极值呢?对公式(1)求导得dδdi2=di1di2−di4di2dδdi2=di1di2-di4di2又据α=i2-i3及折射定律:sini1sini2=nsini1sini2=n,sini4sini3=nsini4sini3=n,对上式求微商得di1di2−di4di2=ncosi2cosi1−ncosi3cosi4di1di2-di4di2=ncosi2cosi1-ncosi3cosi4由极值条件dδdi2=0dδdi2=0,则ncosi2cosi1=ncosi3cosi4ncosi2cosi1=ncosi3cosi4cosi21−n2sin2(i2−α)−−−−−−−−−−−−−−−√=1−n2sin2i2−−−−−−−−−−√cos(i2−α)cosi21-n2sin2(i2-α)=1-n2sin2i2cos(i2-α)两边平方并整理得sin2(i2-α)=sin2i2所以i2-α=±i2即为进一步确定极值的性质,应计算d2δ/di2222,则显然,由(2)式i2=α2,d2δdi22＞0i2=α2,d2δdi22＞0,可知此时δ的极值为极小值,其成立的条件是i2=-i3或i1=-i4于是得i1=δmin+α2i1=δmin+α2因此,棱镜对该单色光的折射率为n=sini1sini2=sin[12(δmin+α)]sin(12α)n=sini1sini2=sin[12(δmin+α)]sin(12α)(5)由(3)式α=0,d2δ/di2222=0,说明δ不随i2变化,亦即δ不随入射角i1变化,如图2所示.这就是光线通过平板玻璃时的情况,可以得出光线并不偏向,仅有光线的平行位移.因此,用薄平面平板玻璃做一个中空的充满透明液体的棱镜,测出顶角和最小偏向角,便可算出折射率n.3u3000结u3000u3000论实验仪JJY-1型分光计、透明液体为水,测得数据如表1,表2.数据处理:θ=|A¯¯¯−B¯¯¯|+|A¯¯¯′−B¯¯¯′|2=121°59.6′θ=|A¯-B¯|+|A¯′-B¯′|2=121°59.6′α=180°-θ=58°00.4′最小偏向角:δmin=|A¯¯¯−B¯¯¯|+|A¯¯¯′−B¯¯¯′|2=19°56.9′δmin=|A¯-B¯|+|A¯′-B¯′|2=19°56.9′由(5)式得水的折射率:n水=sin[12(α+δmin)]sinα2=sin58°00.4′+19°56.9′2sin58°00.4′2=1.297=s