利用光速測(cè)定儀測(cè)量水的折射率

1、利用光速測(cè)定儀測(cè)量水的折射率 利用光速測(cè)定儀測(cè)量水的折射率摘要:折射率是反映介質(zhì)材料光學(xué)性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，它的測(cè)量在生產(chǎn)生活及科學(xué)研究中具有重要的意義。本實(shí)驗(yàn)嘗試采用一種新方法——等相位法，利用 CG-D 型光速測(cè)量?jī)x對(duì)透明液體介質(zhì)的折射率進(jìn)行測(cè)量，以水為例，并對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的誤差以及改進(jìn)方法進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：等相位法；光程差；折射率一、引言透明的液體和固體介質(zhì), 如玻璃、水等, 在日常生活與生產(chǎn)實(shí)踐中有著廣泛的應(yīng)用。故快速、準(zhǔn)確的測(cè)量

2、透明介質(zhì)的折射率有助于有效的發(fā)揮這些介質(zhì)的作用。目前測(cè)量透明介質(zhì)折射率的方法和儀器很多, 普遍采用的是分光計(jì)法, 但分光計(jì)的調(diào)整過(guò)于復(fù)雜, 且操作不便。本文探討的實(shí)驗(yàn)采用一種新的方法, 先采用鋼卷尺測(cè)出裝滿水的水管的長(zhǎng)度, 再利用 CD-G 型光速測(cè)量?jī)x采用等相位法對(duì)水的折射率進(jìn)行測(cè)量。二、設(shè)計(jì)原理根據(jù)光程的定義，當(dāng)真空中傳播的光通過(guò)折射率 的透明介質(zhì)時(shí)，其光程增加。設(shè)透明 1 > n介質(zhì)沿光路方向長(zhǎng)度為 ，未將其放入光路時(shí)，光在

3、這段距離為 內(nèi)的光程為 （ 為光 d d cd c速） 。若將透明介質(zhì)置于光路中，則光路中光在介質(zhì)的光程為 。因此，透明介質(zhì) ncd = Vd加入前后的光程為 ( 為折射率)，相當(dāng)于光在真空中傳播 的光程。 ? ? 1 - n cd n 1) - d(n實(shí)驗(yàn)原理圖三、設(shè)計(jì)方案1、按圖調(diào)試儀器，使示波器中近光程與遠(yuǎn)光程相位相差為 0,，測(cè)量 ，并記錄。 b a,2、在圖中位置放置玻璃管，重新調(diào)節(jié) B 滑塊，使示波器中遠(yuǎn)近光程相位差為 0，

4、測(cè)量水的折射率： ? ? ? ? ? ? ? ? 298 . 1 1 6 . 508 . 66 9 . 62 4 . 74 4 . 70 1 ' ' ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? lb a b a nA 類不確定度：? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?034 . 01 51298 . 1 259 . 1 298 . 1 317 . 1 298 . 1 339 . 1 298 . 1 312 . 1

5、298 . 1 267 . 12 2 2 2 212??? ? ? ?????? ? ? ? ????knkiiAnB 類不確定度： 05 . 0 ? ? ? ? 儀 B總不確定度： 06 . 0 05 . 0 034 . 02 2 2 2 ? ? ? ? ? ? ? ? B A結(jié)果表達(dá)： 06 . 0 298 . 1 ? ? ? ? ? n n折射率的相對(duì)誤差：% 6 . 4 % 100 298 . 106 . 0 % 100 ? ?

6、 ? ? ? ? n En折射率的絕對(duì)誤差：% 6 . 2 % 100 333 . 1333 . 1 298 . 1 % 10000 ? ? ? ? ? ? ? ? nn EnP3 誤差分析(1)鋼卷尺的準(zhǔn)確度和讀數(shù)誤差。測(cè)量時(shí)兩點(diǎn)之間沒(méi)有完全對(duì)準(zhǔn)，有偏移。(2)真空度,水管沒(méi)全滿，含有氣泡，空氣的折射率為 1.00027 大于真空的折射率。(3)水管沒(méi)放平。(4)相位誤差，由于視覺(jué)誤差的存在難以準(zhǔn)確的從示波器上讀取相同的相位。(5)電

7、子儀器的溫飄問(wèn)題。五、 結(jié)論本文討論了利用 CG-D 型光速測(cè)定儀采用等相位法測(cè)量透明液體介質(zhì)的折射率。通過(guò)以上所述的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、誤差分析, 和目前廣泛采用的分光計(jì)法相比, 并通過(guò)查閱相關(guān)資料了解到水的折射率應(yīng)在 1.333 左右,對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)用該方法測(cè)得的玻璃折射率誤差較小, 精度較高。故該方法是一個(gè)可以采納的用來(lái)測(cè)量透明液體介質(zhì)折射率的新方法。六、改進(jìn)方法可以從以下幾方面對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn):(1)提高儀器的精度,增加測(cè)量次數(shù)