设计性实验实验试卷.doc

设计性实验实验报告 题 目： 测量固体的折射率 指导老师 ： 邬如宽 学 院： 数理信息与工程学院 专 业： 物理学 完成时间： 2014 年 5 月 8 日 组员信息 姓名 学院、班级 学号 麻安委 数理信息与工程学院物理121班 用测量显微镜测量玻璃折射率 一、实验目的 1．学习测量显微镜的原理和使用方法。 2．进一步学习根据光的折射定律测量折射率的基本原理和实现方法。 3．利用测量显微镜测量液体和固体的折射率。 实验器材 测量显微镜，钠光灯，待测厚玻璃片 现场图片展示 三、实验原理 当光线射到两种介质的界面时，一部分反射，一部分折射，如图所示，根据折射定律有： 式中和分别为第一和第二介质的绝对折射率，而称为第二介质对第一介质的相对折射率。 对光密介质底部一物体A来说，它发出的光线经界面而折射，由于空气是光疏介质，因而折射线远离法线，即折射角大于入射角。我们自空气中看去，物体好象升高到B的位置，如图所示。在和很小时，由△DCA及△DCB可得： 代入上面公式可得出空气对介质的相对折射率， 式中AC为固体（或液体）的厚度，BC为固体（或液体）的视厚度，它们的值可用显微镜测出来。因介质对空气的折射率为的倒数，故可得 四、实验步骤 测玻璃的折射率 （1）把涂有绿漆作为标记的薄玻璃片放在显微镜的载物台上，用钠光灯把它照亮，并把显微镜调焦于绿漆线上，记之为A的坐标。 （2）把待测的厚玻璃板放在薄玻璃上，再用显微镜对绿漆标记调焦记之为B的坐标。 （3）在厚玻璃表面上做标记，对其调焦记之为C的坐标。 以上都需要反复测量，取平均值计算出AC和BC代入公式内计算并求不确定度。 实验数据 测量玻璃的折射率 （1）测量条件：温度t＝25.0℃；Na光照明，λ＝5893Ao；0.1mm测量显微镜；厚普通玻璃片。 （2）数据记录与处理 表1测玻璃的折射率数据 位置 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 平均值 A点/cm 7.4 7.5 7.4 7.3 7.4 7.4 B点/cm 9.6 9.8 9.7 9.5 9.4 9.6 C点/cm 13.7 13.8 14.0 13.5 13.6 13.7 AC/cm 6.3 BC/cm 4.1 =6.3/4.1=1.54 六、注意事项 1、实验过程中一定要仔细调节测量显微镜，以观察到尽量清楚的像，这是本实验的主要误差来源。 2、大多数液体的折射率随温度的改变而变化，不仅要标明波长，而且还要标明温度。 七、实验结果与结论 在25.0℃、Na光波长5893Ao条件下，测量普通玻璃的折射率为1.55。测量固体折射率的方式有很多种，测量显微镜是其中较为简便的一种，实验时应根据实际需要选择操作较为简便的方案，且实验时应多测量几组数据，减少实验偶然误差。 分光计测透明介质的折射率 实验原理与方法 １．测量三棱镜的顶角 三棱镜由两个光学面和及一个毛玻璃面构成。三棱镜的顶角是指与的夹角，如图5—3—1所示。自准值法就是用自准值望远镜光轴与面垂直，使三棱镜面反射回来的小十字像位于准线中央，由分光仪的度盘和游标盘读出这时望远镜光轴相对于某一个方位的角位置；再把望远镜转到与三棱镜的面垂直，由分光仪度盘和游标盘读出这时望远镜光轴相对于的方位角，于是望远镜光轴转过的角度为，三棱镜顶角为 由于分光仪在制造上的原因，主轴可能不在分度盘的圆心上，可能略偏离分度盘圆心。因此望远镜绕过的真实角度与分度盘上反映出来的角度有偏差，这种误差叫偏心差，是一种系统误差。为了消除这种系统误差，分光仪分度盘上设置了相隔的两个读数窗口（、窗口），而望远镜的方位由两个读数窗口读数的平均值来决定，而不是由一个窗口来读出，即 ，　　 　　 于是，望远镜光轴转过的角度为应该是 　　 　 　 　 ２．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率 如图5—3—2所示，在三棱镜中，入射光线与出射光线之间的夹角的称为棱镜的偏向角，这个偏向角与光线的入射角有关 　　　　　 　　　　 　　 　　 由于是的函数，因此实际上只随变化，当为某一个值时，达到最小，这最小的称为最小偏向角。 为了求的极小值，令