玻璃折射率及测量方法通信电子光网络传输通信电子光网络传输.pdf

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1、玻璃折射率及测量方法课程论丈 题目：对玻璃折射率测走方法的探究 班级：2010级物理学本科班 姓名：_ _ 学号:_ 指导老师:_ 折射率测定方法的探究摘要通过不同的方法测定玻璃的折射率在对实验现象观察的同时比较不同的方法之间的区别并将实验结果与真实值比较关键词玻璃分光计顶角偏向角折射率引言运用钠灯灯光或激光照射玻璃通过观察折射或反光学玻璃制成三棱镜可用最小偏向角法测其折射率力测量原理见图光线代表一束单色平行光以入射角投射到棱镜的曲面上经棱镜两次折射后以角从另一面射出来成为光线仅经棱镜两次折射光线传播方向总的变化可用入射光线和出射是久的函数用微商计算可以证明当或时即入射光线和出射光线方对称地站

2、在棱镜两旁时偏向角有最小值称为最小偏向角用久表示时有心故用分光计测出棱镜的顶角和最小偏向角久由上式可求得棱镜的折射率力实验内容棱镜角的测定对玻璃折射率测定方法的探究 摘要：通过不同的方法测定玻璃的折射率，在对实验现象观察的同时，比较不 同的方法之间的区别，并将实验结果与真实值比较。关键词：玻璃，分光计，顶角，偏向角，折射率。引言：运用钠灯灯光或激光照射玻璃，通过观察折射或反射光的性质来确定玻 璃的折射率。实验方法：()最小偏向角法：1.实验仪器与用具：分光计，玻璃三棱镜，钠灯。2.实验原理：(1)将待测的光学玻璃制成三棱镜，可用最小偏向角法测其折射率力.测 量原理见图1,光线a代表一束单色平行

3、光,以入射角Z投射到棱镜的曲面上，经棱镜两 次折射后以X角从另一面射出来，成为光 线仅经棱镜两次折射，光线传播方向总的变 化可用入射光线a和出射光线&延长线的夹 角5来表示，&称为偏向角.由图1可知6=(1112)+(141$)=Il+l4 此式表明，对于给定棱镜，其顶角A和折射率厂已定，则 偏向角/随入射角 N而变，5是久的函数(2)用微商计算可以证明，当1=24或时，即入射光线和出射光 线方对称地“站在”棱镜两旁时，偏向角有最小值，称为最小偏向角，用久表 sm-示.此时，有N=2,G4+心/2,故”=-o用分光计测出棱镜 A sm 2 的顶角4和最小偏向角久，由上式可求得棱镜的折射率力.3

4、.实验内容：3.1棱镜角的测定 折射率测定方法的探究摘要通过不同的方法测定玻璃的折射率在对实验现象观察的同时比较不同的方法之间的区别并将实验结果与真实值比较关键词玻璃分光计顶角偏向角折射率引言运用钠灯灯光或激光照射玻璃通过观察折射或反光学玻璃制成三棱镜可用最小偏向角法测其折射率力测量原理见图光线代表一束单色平行光以入射角投射到棱镜的曲面上经棱镜两次折射后以角从另一面射出来成为光线仅经棱镜两次折射光线传播方向总的变化可用入射光线和出射是久的函数用微商计算可以证明当或时即入射光线和出射光线方对称地站在棱镜两旁时偏向角有最小值称为最小偏向角用久表示时有心故用分光计测出棱镜的顶角和最小偏向角久由上式可

5、求得棱镜的折射率力实验内容棱镜角的测定置光源于准直管的狭缝前，将待测棱镜的折射棱对准准直管，由准直管射 出的平行光束被棱镜的两个折射面分成两部分。在棱镜的另外两侧分别找到狭 缝像与竖直叉丝重合，分别记录此时分光计的读数岭,飞，匕，望远镜的两位 置所对应的游标读数之差为棱镜角A的两倍。3.2最小偏向角的测定(1)将待测棱镜放置在棱镜台上，转动望远镜使能清楚地看见钠光经棱镜折射 后形成的黄色谱线。(2)刻度内盘固定。缓慢转动载物台，改变入射角，使谱线往偏向角减小的方 向移动，用望远镜跟踪谱线观察。(3)当载物台转到某一位置，该谱线不再移动，如继续按原方向转动载物台，可看到谱线反而往相反的方向移动，

6、即偏向角变大。该谱线偏向角减小的极限 位置即为最小偏向角位置。(4)反复实验，找岀谱线反向移动的确切位置。固定载物台，微动望远镜，使 叉丝中间竖线对准谱线中心，记录此时分光计的读数$匕。(5)转动载物台，使光线从待测棱镜的另一光学面入射，转动望远镜至对称位 置，使光线向另一侧偏转，同上找出对应谱线的极限位置，相应的游标读数为 岭和同一游标左右两次数值之差是最小偏向角的2倍，即 讣(険叶松-引)/4 4.实验数据记录 折射率测定方法的探究摘要通过不同的方法测定玻璃的折射率在对实验现象观察的同时比较不同的方法之间的区别并将实验结果与真实值比较关键词玻璃分光计顶角偏向角折射率引言运用钠灯灯光或激光照

7、射玻璃通过观察折射或反光学玻璃制成三棱镜可用最小偏向角法测其折射率力测量原理见图光线代表一束单色平行光以入射角投射到棱镜的曲面上经棱镜两次折射后以角从另一面射出来成为光线仅经棱镜两次折射光线传播方向总的变化可用入射光线和出射是久的函数用微商计算可以证明当或时即入射光线和出射光线方对称地站在棱镜两旁时偏向角有最小值称为最小偏向角用久表示时有心故用分光计测出棱镜的顶角和最小偏向角久由上式可求得棱镜的折射率力实验内容棱镜角的测定习=36 35 40 V；=216 3540 习uA=0040*uA=0 052=0 =0 uc=0052 uc=012 uc=0039 心=0 039=59 5025 V,

8、=36 3540 0 052 K=216 3540 012 V,=298 2320 0 0*39 1 36 37 21637 27655 96 54 2 3635 216 36 27655 96 54 3 3635 21634 27656 96 55 表2：最小偏向角 f 匕 V2 1 298 23 118 20 15 41 195 40 2 298 23 118 20 15 40 195 39 3 298 24 11821 15 43 195 40 5.数据处理 5.1玻璃的顶角A 分光计的B类误差=茹=0 034 （A）彳（#）（）+（莘）认2（%）+（#）仏3化）+（务刊（匕）=0 02

9、4 结果报道：A=1.0444 0.000lmJ 5.2最小偏向角耳 分光计的B类误差:叼=298 2320 uA=0 020*uc=0 039 K=118 2020 uA=0 0 20 uc=0 0 39 V,=118 2020*0 0 39*折射率测定方法的探究摘要通过不同的方法测定玻璃的折射率在对实验现象观察的同时比较不同的方法之间的区别并将实验结果与真实值比较关键词玻璃分光计顶角偏向角折射率引言运用钠灯灯光或激光照射玻璃通过观察折射或反光学玻璃制成三棱镜可用最小偏向角法测其折射率力测量原理见图光线代表一束单色平行光以入射角投射到棱镜的曲面上经棱镜两次折射后以角从另一面射出来成为光线仅经

10、棱镜两次折射光线传播方向总的变化可用入射光线和出射是久的函数用微商计算可以证明当或时即入射光线和出射光线方对称地站在棱镜两旁时偏向角有最小值称为最小偏向角用久表示时有心故用分光计测出棱镜的顶角和最小偏向角久由上式可求得棱镜的折射率力实验内容棱镜角的测定V2=1953940 uA=0 020*uc=0039 気冷（M+36OT|+忆一岭|）=383920*匕=195：3940 0 0 39/dd?dd i dd 9 结果报道：=0.6747 0.000lsd 5.3玻璃折射率no 抽（也）sin（59 5025：38 3920）,2=-=sin$）2 59 5025 sm（-）2=1.5187%

11、（）=丁,、z dn 结果报道：7?=1.5188 0.0001（二）调节分光计并用掠入射法测定折射率 1实验仪器与用具 分光计，玻璃三棱镜，钠光灯 2实验原理折射率测定方法的探究摘要通过不同的方法测定玻璃的折射率在对实验现象观察的同时比较不同的方法之间的区别并将实验结果与真实值比较关键词玻璃分光计顶角偏向角折射率引言运用钠灯灯光或激光照射玻璃通过观察折射或反光学玻璃制成三棱镜可用最小偏向角法测其折射率力测量原理见图光线代表一束单色平行光以入射角投射到棱镜的曲面上经棱镜两次折射后以角从另一面射出来成为光线仅经棱镜两次折射光线传播方向总的变化可用入射光线和出射是久的函数用微商计算可以证明当或时即

12、入射光线和出射光线方对称地站在棱镜两旁时偏向角有最小值称为最小偏向角用久表示时有心故用分光计测出棱镜的顶角和最小偏向角久由上式可求得棱镜的折射率力实验内容棱镜角的测定n sin/=77 sin 式中“和“分别是空气和玻璃的折射率。考虑到=1可得“如图1所示，用单色扩展光源照射到顶角为A的玻璃三棱镜的AB面上，以 角i入射的光线经三棱镜两次折射后，从AC面以角0射出。根据折射定律 一!Jsin2/sin2 A+(sin/cos A+sin)2。由图中可以看 sin A 出，对于入射角90的光线无法进入三棱镜（BC面为非光学面），形成暗 场。明暗分界线对应的是以 心90入射（称为掠入射）的光 线，

13、此时的出射角最小，称为极 限角0。上式在掠入射的条件下 可简化为1+（竺八+$罕。只要测出顶角A和极限角0,由上式可求 V sin A 出棱镜的折射率1U 3实验内容 3.1测量三棱镜的顶角A 方法同上。3.2测极限角0（1）整体移动分光计，使钠光灯大体位于AB的延长线上，将钠光灯作为扩展 光源;（2）用眼睛在AC面岀射光线方向可找到一个明暗分界线，再将望远镜PP线 对准分界线，记下左右游标读数玉（3）转动望远镜至AC面的法线位置（止动游标盘），记下两边游标读数折射率测定方法的探究摘要通过不同的方法测定玻璃的折射率在对实验现象观察的同时比较不同的方法之间的区别并将实验结果与真实值比较关键词玻璃

14、分光计顶角偏向角折射率引言运用钠灯灯光或激光照射玻璃通过观察折射或反光学玻璃制成三棱镜可用最小偏向角法测其折射率力测量原理见图光线代表一束单色平行光以入射角投射到棱镜的曲面上经棱镜两次折射后以角从另一面射出来成为光线仅经棱镜两次折射光线传播方向总的变化可用入射光线和出射是久的函数用微商计算可以证明当或时即入射光线和出射光线方对称地站在棱镜两旁时偏向角有最小值称为最小偏向角用久表示时有心故用分光计测出棱镜的顶角和最小偏向角久由上式可求得棱镜的折射率力实验内容棱镜角的测定5.1极限角 分光计的B类误差:A K=2?3=（）（）34 可以求出掠入射时的极限角0詁 何-创+|区-&|,测量三次，求出平

15、均 乙 3.3测定玻璃的折射率IU 将顶角和极限角的平均值刁帀代入上式，即=+严兰环,可求出棱镜 V sin A 的折射率n。4实验数据记录 表3：极限角0 4 2 1 5908 239 10 88 26 268 30 2 5910 239 13 8825 26827 3 5909 239 12 8823 268 26 5实验数据处理 =291550 W J（欝）WG）+（第认迥）+（警）切（&）+（写）认迥）Y oO.cO.昭 仇=590900 uA=0 034 uc=00048*=59 0900 0 0048*瓦=239 1140 uA=0 0052 uc=0 0102*&=239 114

16、0 0 0102,瓦=88 2440 u A=0 0052 uc=0 0102 =88 2440 0 0102*瓦=2682740 uA=00112 nc=0 0119 6；=268 27 40 0 0119*0=+陋-引+网-&|=|59 0900-88 2440-1+|239 1140*-268 2740|折射率测定方法的探究摘要通过不同的方法测定玻璃的折射率在对实验现象观察的同时比较不同的方法之间的区别并将实验结果与真实值比较关键词玻璃分光计顶角偏向角折射率引言运用钠灯灯光或激光照射玻璃通过观察折射或反光学玻璃制成三棱镜可用最小偏向角法测其折射率力测量原理见图光线代表一束单色平行光以入射

17、角投射到棱镜的曲面上经棱镜两次折射后以角从另一面射出来成为光线仅经棱镜两次折射光线传播方向总的变化可用入射光线和出射是久的函数用微商计算可以证明当或时即入射光线和出射光线方对称地站在棱镜两旁时偏向角有最小值称为最小偏向角用久表示时有心故用分光计测出棱镜的顶角和最小偏向角久由上式可求得棱镜的折射率力实验内容棱镜角的测定=0 0207 结果报道：=0.5108 0.0006mJ折射率测定方法的探究摘要通过不同的方法测定玻璃的折射率在对实验现象观察的同时比较不同的方法之间的区别并将实验结果与真实值比较关键词玻璃分光计顶角偏向角折射率引言运用钠灯灯光或激光照射玻璃通过观察折射或反光学玻璃制成三棱镜可用

18、最小偏向角法测其折射率力测量原理见图光线代表一束单色平行光以入射角投射到棱镜的曲面上经棱镜两次折射后以角从另一面射出来成为光线仅经棱镜两次折射光线传播方向总的变化可用入射光线和出射是久的函数用微商计算可以证明当或时即入射光线和出射光线方对称地站在棱镜两旁时偏向角有最小值称为最小偏向角用久表示时有心故用分光计测出棱镜的顶角和最小偏向角久由上式可求得棱镜的折射率力实验内容棱镜角的测定)2=1.52125.2玻璃折射率n :.uc(n)=()2 uc2(A)+()2 uc2(p)=0.0006 v dA d(p 结果报道：=1.5213 00006(三)观测布鲁斯特角的同时测定玻璃的折射率 1.实验

19、仪器与用具 观察布鲁斯特角装置，玻璃三棱镜，氨-氛激光器。2.实验原理 根据布鲁斯特定律=tan 0，可通过测量布鲁斯特角0来测量玻璃折射率IU 3.实验内容(1)如图，在起偏器P1后，插入测布鲁斯特角装置，再在P1和装置之间 插入一个带小孔的光屏。调节玻璃平板，使反射光束与入射光束重合。记下初 始角件。(2)一面转动玻璃平板，一面同时转动起偏器Pi,使其透过方向在入 T 临皿亦 TT 扫/巨亦 射面内。反复调节直到反射光消失为止，此时记下玻璃平板的角度卩2,重复测 量三次，求平均值，算出布鲁斯特角0=-%。h I(cosA+cos59 5025*+sin291折射率测定方法的探究摘要通过不同

20、的方法测定玻璃的折射率在对实验现象观察的同时比较不同的方法之间的区别并将实验结果与真实值比较关键词玻璃分光计顶角偏向角折射率引言运用钠灯灯光或激光照射玻璃通过观察折射或反光学玻璃制成三棱镜可用最小偏向角法测其折射率力测量原理见图光线代表一束单色平行光以入射角投射到棱镜的曲面上经棱镜两次折射后以角从另一面射出来成为光线仅经棱镜两次折射光线传播方向总的变化可用入射光线和出射是久的函数用微商计算可以证明当或时即入射光线和出射光线方对称地站在棱镜两旁时偏向角有最小值称为最小偏向角用久表示时有心故用分光计测出棱镜的顶角和最小偏向角久由上式可求得棱镜的折射率力实验内容棱镜角的测定0=輕一0i=57 30

21、0）2 Uc（0）+（磐）uc（関）=0 5156 n=tan 0=1.56968 4实验数据记录 72%02 0 5T 2 0 5730 3（）5&5实验数据处理 5.1玻璃的布鲁斯特角y 读数盘产生的B类误差：切=琴=0 3438（p=0 uA=0 uc=0 34 38%=0 0 0 土 0 34 38 瓦=57 30 uA=01719 uc=0 3843（p2=57 300*0 3843 结果报道：0=1.004 0015m 52玻璃的折射率n%（“）=J（半）昭（0）05196 V d（p 结果报道:77=1.57 0.05 参考文献：折射率测定方法的探究摘要通过不同的方法测定玻璃的折射率在对实验现象观察的同时比较不同的方法之间的区别并将实验结果与真实值比较关键词玻璃分光计顶角偏向角折射率引言运用钠灯灯光或激光照射玻璃通过观察折射或反光学玻璃制成三棱镜可用最小偏向角法测其折射率力测量原理见图光线代表一束单色平行光以入射角投射到棱镜的曲面上经棱镜两次折射后以角从另一面射出来成为光线仅经棱镜两次折射光线传播方向总的变化可用入射光线和出射是久的函数用微商计算可以证明当或时即入射光线和出射光线方对称地站在棱镜两旁时偏向角有最小值称为最小偏向角用久表示时有心故用分光计测出棱镜的顶角和最小偏向角久由上式可求得棱镜的折射率力实验内容棱镜角的测定