利用牛顿环测液体折射率
实验报告
化学实验报告单总流体力学实验报告观察种子结构实验报告观察种子结构实验报告单观察种子的结构实验报告单
.doc
利用牛顿环测液体的折射率
实验者:姜晨彬 同组实验者:朱欣 指导教师:夏老师
(A09港航 090304134 655162)
【摘要】本文结合牛顿环干涉原理测量空气折射率的方法，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 空气 蒸馏水 干涉 折射率
一、引言
牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象，能充分显示光的波动性。本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象，更新了液体折射率的测试方法，使牛顿环的应用更加丰富，开拓了物理实验的新视野。
二、设计原理
当以波长为x的钠黄光垂直照射到平凸透镜上时，由液体膜上，下表面反射光的光程差以及干涉相消。
即暗纹条件:
,,2ne，,/2,(2n，1),/2(n,0,1,2......)(1)
式中e为某一暗纹中心，所在处的液体膜厚度，k为干涉级次。
2e,r/2R利用图中的几何关系，可得: (r为条纹半径)，代入(1)式，有
2,,nr/R，,/2,(2n，1),/2(n,0,1,2......) (2)
r,nR,/k(n,0,1,2......)则暗纹半径 (3) k
若取暗纹观察，则第m，k级对应的暗环半径的平方
2r,mR,/n (4) m
2r,nR,/k (5) n
22R,(r,r)n/(m,n)两式相减得平凸透镜的曲率半径 (6) mn
观察牛顿环时我们也将会发现牛顿环中心由于形变，灰尘，水等的影响，中心不是一点，而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑。目因而圆心不易确定。故常取暗环的直径替换。进而有
22R,(D,D)n/4(m,n), (7) mn
'2'2R,D,D/4(m,n),同理对于空气膜。则有 (8) mn
'2'222n,(D,D)/(D,D)式(7)与式(8)相比，可得: (9) mnmn
由(9)式可知，只要测出同一装置(相同的平凸透镜和平面的玻璃板)下的空气膜和液体膜的条纹直径，即可求出液体的折射率。
三、设计
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
1.调整实验装置
将牛顿环装置放在毛玻璃上。点燃钠光灯，调节显微镜前面的透光反射镜的角度，与水平面
045的角度，这样从目镜中看到明亮的光场旋转目镜旋钮，使分化板上的十字线位于目镜成
的交线上，即从目镜中看到清晰地十字线。缓慢转动手轮，使显微镜自下而上缓慢上移，直到从目镜中看到清晰地干涉图样，并使相与交叉丝无视差。略微移动牛顿环装置，使显微镜十字叉丝位于牛顿环中心。
2.实验操作
将牛顿环装置的凸透镜和平板玻璃拆开，用滴管在平板玻璃上滴一层待测液体，然后压上凸透镜。由于液体有表面张力，能够充满凸透镜和平板玻璃之间的空间。则现在凸透镜和平板玻璃之间形成了液体膜。将此装置放到显微镜的载物台上，调节手轮，使显微镜由低到高缓慢移动，直至在目镜中看到清晰地干涉条纹为止。由于液体膜压得不会很均匀。故在视场中的某个地方会出现一小块空气膜，其干涉花样如上面右图所示。
四、实验结果与分析
4.1数据
记录
混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载
测量空气薄膜的牛顿环数据
0C数据表取m-n=25 ，仪器误差:0.005mm 室温9
XXXX环数 环数 LRLR2222D,D DD mnDD,mnRmm() mn2 (mm)(mm) (mm) 2m (mm) (mm) n (mm) (mm) ()mm 55 30.683 19.558 11.125 30 29.345 20.886 8.459 52.211 50 30.444 19.794 10.650 25 29.024 21.216 7.808 52.458
52.4970.340 890.85.8 ,,45 30.187 20.045 10.142 20 28.663 21.558 7.105 52.379 40 29.945 20.308 9.637 15 28.273 21.949 6.342 52.650 35 29.643 20.599 9.044 10 27.815 22.421 5.394 52.699
测量蒸馏水薄膜的牛顿环数据
0C数据表取m-n=25 ，仪器误差:0.005mm 室温9
XXXX环数 环数 LRLR 2222D,D DD mnDD,mnRmm() mn2 (mm)(mm) (mm) 2()mm (mm) (mm) n (mm) (mm) m
55 29.998 20.239 9.759 30 28.828 21.408 7.420 40.182 50 29.789 20.447 9.342 25 28.543 21.694 6.849 40.364
45 29.566 20.670 8.896 20 28.234 22.003 6.232 40.301 40.3840.390 ,
40 29.345 20.891 8.454 15 27.899 22.336 5.563 40.523 35 29.085 21.152 7.933 10 27.483 22.752 4.731 40.550
4.2数据处理
在空气薄膜状态下
(1)确定平凸透镜凸面曲率半径的最佳值
令
(3)不确定度计算
A类不确定度:
B类不确定度:
仪器误差:Δ,0.005mm 仪
注:取值最大值，,D,11.125mm， 55
故
(4)写出实验结果:
相对不确定度: 百分差:
水膜时牛顿环的曲率半径计算
令
曲率半径最佳值
(3)不确定度计算
A类不确定度:
B类不确定度:
仪器误差:Δ,0.005mm 仪
注:取值最大值，,D,9.759mm， 55
故
(4)写出实验结果:
相对不确定度: 百分差:
计算水的折射率:
22DD,52.479mn n,,,1.299’2’240.384DD,mn
n的相对误差为
n 的绝对误差为
,,E，n,1.2%1.299,0.016 nr
所以水的折射率为
n,1.299,0.016
4.3 误差分析
0C 查蒸馏水折射率表格可得在10为1.33369 ，对比试验结果以十分接近了。
n,n1.299,1.334
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
E,，100%,，100%,2.6%计算百分差: R
n1.334标准
误差很低所以该方法测液体可行。
而引起误差的主要原因是:
(1)仪器存在误差
00CC(2)在实验时是9与查表的10有点区别
(3)做实验时数实验视样时环数数错了，显微镜叉丝与显微镜移动时的方向不平行等。
从误差分析中我们可以知道在做实验时我们要做到小心谨慎以避免个人误差的产生。 5.结束语
该实验是对牛顿环实验的深入探索，利用牛顿环的干涉进行测量液体的折射率。通过本次实验让我们对于牛顿环有了更深的了解，也使我知道一个道理做实验时小心谨慎是很重要的。这个实验也让我们开拓了自己的想象力。
6.参考文献
竺江峰,芦立娟,鲁晓东.大学物理实验[M].中国科学技术出版社.2005.9:212—219
浙公网安备 33021202002483