文档介绍：Measure Liquid Refractive Index Based on Newton Ring's Experiments
赵贤物理一班 20130921141
摘要: 首先介绍用牛顿环实验测量液体折射率的原理,然后给出应用比对法测量液体折射率的方法、技术支撑以及测量注意事项。
Abstract: Firstly, a principle of Newton's ring experiment was introduced to test the refractive index of liquid, and then the specific experimental methods of measuring liquid refractive index, technical support and precautions in measurement process were given.
关键词: 牛顿环;等厚干涉;折射率
Key words: Newton's rings;equal thickness interference;refractive index
引言:折射率是物质的最基础的特性参量,测量折射率大小的测量是物理实验要解决的主要任务之一。实验过程中对液体折射率进行测量的时候由于其具备的复杂度较大,误差性比较大,所以说要比固体折射率的测量难一点。本文以介绍测量液体折射率的措施为中心。具体分析了牛顿环干涉的方法和光在液体内部传播的特性,这不但是增加了该题目的实验内容,而且还提出了比较切实可行的测量液体折射率的新型措施,物理意义使清晰明白、方法便捷,而且能够产生合理有效的测量结果。在实验的过程中能够促进学员理解光的具体特性,不断的提高学员研究和解决问题的实际能力。
1 测量原理取一个曲率半径很大的平凸透镜,凸面置于光学平板玻璃上,二者之间形成以中心接触点到边缘逐渐增厚的空气薄膜。当以平行单色光垂直入射时,入射光将在空气薄膜上下两表面反射产生具有一定光程差的两束相干光,并且在空气薄膜上缘面相遇干涉。形成以玻璃接触点为中心的一系列明暗相间的干涉圆环,即牛顿环。当以波长为λ的钠黄光垂直照射到平凸透镜上时,由空气薄膜上下两表面反射的光的光程差以及干涉相消即暗纹条件为:
δ=2n0e+=(2k+1)λ(k=0,1,2,…) (1)
式中,n0 为空气的折射率,e 为某一暗纹中心所在处的薄膜厚度,k 为干涉级次。
利用几何关系,可得 e≈ r2 (r 为条纹半径),代入(1)式,有
δ=n0r2 +λ=(2k+1)λ(k=0,1,2,…)。
取暗条纹观察,则第 p,q 级对应的暗环直径的平方:
Dp2=4pRλ,Dq2=4qRλ n0
两式相减。得平凸透镜的曲率半径:
R=( Dp2-Dq2)n0(2)
显然,当平凸透镜与平板玻璃间隙中为液体时以上公式应写为:
R=(D′p2-D′q2)n (3)
其中,D ′p 、D′q 是平凸透镜与平板玻璃间隙中为液体介质时第 p 环和第 q 环的暗环直径,n 为液体折射率。我们将两式相除,并将空气折射率近似为 1,便可以得到如下公式:
n= D′p22-Dq′22 (4)
因此,只要分别测出空气介质和液体介质第 p 暗环和第 q 暗环的暗环直径,即可求