用牛顿环产生的干涉条纹测量液体的折射率
利用牛顿环和分光计原理测折射率
利用牛顿环和分光计原理测液体折射率项目主持人：作者单位：指导教师：XX学院XX年XX月目录目录 (2)摘要 (3)牛顿环和分光计测折射率实验仪器，目的 (3)牛顿环测折射率实验原理 (3)分光计测折射率实验原理 (4)牛顿环测折射率实验内容 (6)分光计测折射率实验内容 (7)牛顿环测折射率实验数据 (9)分光计测折射率实验数据 (10)牛顿环与分光计测折射率实验比较 (12)摘要本文结合牛顿环实验，分光计实验，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、分光计、折射率、等厚干涉、三棱镜、液体、极限角【实验仪器】牛顿环实验：JCD3型读数显微镜，牛顿环，钠光灯，凸透镜(包括三爪式透镜夹和固定滑座)，水。
分光计实验： JJY型分光计一台、平面镜、三棱镜两个、钠灯一个、水和酒精。
【实验目的】1、利用牛顿环的干涉原理测量水的折射率。
2、利用分光计的折射原理测量水（酒精）的折射率。
【实验原理】牛顿环实验一个曲率半径相当大的平凸透镜与另一平面玻璃,如图1所示装置,在两玻璃面之间,便形成了很薄的类似劈尖的空气层。
单色光源发出的光,经过透镜变成一束平行光,再经倾斜45°的半透明平面镜反射后,垂直地照射到平凸透镜的表面上。
入射光在空气薄层的上下两表面反射后,其中一部分穿过平面镜M,进入显微镜T。
在显微镜中可以观察到以O点为中心的环形干涉条纹,如图2所示,称为牛顿环。
66 2图1 图2前期我们做了牛顿环实验，可知一些基本原理。
由图1可知，光程差&=2e+ 5.89310m λ-=⨯/2由图可知R^2=r^2+(R-e ）^2当e<<R 时，划去e^2（最小量） 得e=r^2/2R&=r^2/R+ 5.89310m λ-=⨯/2=(2k+1)* /2(暗条纹） 所以rk^2=kR 5.89310m λ-=⨯(k=0,1,2,3……）则有rm^2-rn^2=(m-n)R* 5.89310m λ-=⨯因为圆心不以测定，故去直径替代半径，有Dm=2rm即曲率半径R=（Dm^2-Dn^2)/4*(m-n)* 5.89310m λ-=⨯滴水后有R=N(D`m^2-D`n^2)/4*(m-n)* 5.89310m λ-=⨯ （N 为水的折射率）所以有R/R=1=*N整理可得N=分光计实验光从一种介质进入另一种介质时，其入射角i 的正弦跟折射角r 的正弦之比，被定义为光从介质1进入介质2时的相对折射率n 12，即rin sin sin 12= （1）介质相对于真空的折射率叫做介质的绝对折射率。
牛顿环测液体的折射率
摘要：由牛顿发现利用用一个曲率半径大的凸透镜和一个平面玻璃相接触，用单色光照射，则出现明暗相间的单色圆环。
这种光学现象被称为“牛顿环”。
利用牛顿环的光学原理测量液体折射率，是一种十分可行的方法，本文中阐述了牛顿环的光学原理和测量蓖麻油折射率的实验原理,并研究出了具体的测量方法,最后对蓖麻油的折射率进行了测量,并得出了较为可靠地数据结果。
English abstract:By Newton found use in a large radius of curvature of the convex lens and a flat glass contact, with monochromatic light illuminate, appear with monochromatic light and shade is ring. This optical phenomenon is known as \"Newton ring\". Using the optical principle of Newton's rings measuring liquid refractive index, is a very feasible method, this article elaborated the Newton ring optical principle and the principle of measuring refractive index of castor oil experiment, and worked out the specific measurement method, finally, the refractive index were measured, castor oil and it is concluded that the more data results in a reliable way.关键词：牛顿环、折射率、逐差法Keywords:Newton's rings, refractive index, by differential method目录摘要 (1)关键词 (1)一、牛顿环 (2)（一）牛顿环简介 (3)（二）牛顿环原理 (3)二、牛顿环测量水的折射率 (5)（一）测量原理 (5)（二）实验测量方法 (5)（三）实验步骤 (5)（四）实验数据及其计算 (6)1、牛顿环测量空气的折射率 (6)2、牛顿环测量水的折射率 (7)3、水的折射率的计算 (8)三、误差分析 (8)四、实验结果及其结论 (9)五、结束语 (10)参考文献 (10)一、牛顿环（一）牛顿环简介17世纪初，物理学家牛顿在考察肥皂泡及其他薄膜干涉现象时，把一个玻璃三棱镜压在一个曲率已知的透镜上，偶然发现干涉圆环，并对此进行了实验观测和研究。
大学物理实验牛顿环实验报告(含数据)
此为计算 R 用的 公式，它 与附 加 厚度、圆心位置、绝对级次无关，克服了由这些因素带来 的 系统误 差，并且 Dm 、 Dn 可以是弦长。 2、劈尖干涉 两块平面玻璃片，一端互相叠合， 另一端夹一薄 纸片，因此两 玻璃片之间形成一劈尖形空气膜，称为 空气劈尖。 两玻璃片的交线为棱边。在平行于棱边的线上，劈尖的厚度是相等的。 当平行单色光 垂直入射时，在空气劈尖上下表 面所引 起的 反射光 线为 相干光，在劈尖厚度 为处 e 的 两 光线光程差
http://210.41.245.158/jc/symb/1/200505282054.htm
2009-12-11
西南石油学院实验报告
页码，3/4
六、数据记录与处理 1、牛顿环干涉测量曲率半径 环位置(mm) 环 数 左 （mm） 28.252 28.175 28.095 28.024 27.998 27.868 27.788 27.715 27.624 27.547 右 （mm ） 16.410 16.480 16.560 16.698 16.720 16.791 16.869 16.942 17.018 17.112 70.221 环径 （mm ） 11.842 11.695 11.535 11.326 11.278 11.077 10.919 10.773 10.606 10.435 环 数 左 （mm ） 26.510 26.395 26.290 26.175 26.050 25.940 25.828 25.712 25.572 25.412 11.149 右 （mm） 18.128 18.221 18.325 18.468 18.588 18.708 18.827 18.965 19.081 19.238 环位置 (mm) 环径 (mm) 8.382 8.174 7.965 7.707 7.462 7.232 7.001 6.747 6.491 6.174
牛顿环法测液体折射率的实验研究
牛顿环法测液体折射率的实验研究折射，一种光的自然现象，它的发生依赖于光的波长，以及光折射介质的折射率。
折射率，一种介质的物理量，它决定了光在介质中传播时发生的折射程度，以及光在介质中传播时被改变的波长。
而在本文中，我们将聚焦于探讨牛顿环法在测量液体折射率方面的研究。
牛顿环法是科学家发明的一种用来测量折射率的方法。
牛顿环法包括三个步骤：先用现成的玻璃片做半透镜，然后放在一个有反射环的容器中，最后将容器放置在一个照明设备的照射下。
当照射的光线被半透镜反射到反射环上时，一条光线就会被反射到另一边的反射环上，这条光线被称为真实线。
然后将液体放入容器中，当液体反射的光线穿过液体时，它会发生折射，折射的光线称为反射线。
当真实线和反射线分别出现在反射环上时，从里面测试发现他们会有一定量的角度偏移，这个角度偏移就是液体折射率的测量值。
牛顿环法过程中涉及到的各种因素会对测量结果产生影响，例如物体的表面粗糙程度，物体的折射角等等。
若物体表面存在粗糙程度，那么光辐射就会发生反射，影响对物体表面光折射率的测量。
此外，假如物体表面折射角大于90°，就会发生全反射，因此无法通过牛顿环法测量物体折射率。
为了尽可能准确地测量液体折射率，应该采取一定的措施，确保物体表面粗糙程度尽可能小，而且物体表面的折射角应小于90°，有助于获得准确的测量结果。
折射率的测量精度受多种因素的影响，比如照明设备的光强，以及反射环的折射率。
所以为了确保测量结果的准确性，应该使用较强的光源，而且反射环的折射率应尽量接近样本，这样可以提高测量结果的准确性。
在本文中，我们着重探讨了牛顿环法在测量液体折射率方面的应用。
牛顿环法是一种简便而有效的方法，能够准确测量出液体的折射率，并且特殊器件不多，常见的玻璃片和反射环就可以搭建出一个实验装置。
另外，牛顿环法有一系列特定的条件，必须要满足，才能得到准确的测量结果，例如物体表面的粗糙程度，以及物体的折射角等等。
用牛顿环对比法测液体的折射率
用牛顿环对 比法测液体 的折 射率
郭 小花 ，张 明 霞
（天水 师 范学 院 物 理 学 与 信 息 科 学 技 术 学 院 。甘 肃 天 水 ７ １０ ） ４ ０ １
摘 要 ： 在 牛 顿 环 的实 验 中 ，加 入 了用 牛 顿 环 对 比法 测 量 液 体 折 射 率 的 内容 ， 在 不 改 变 实 验 装 置 的条 件 下 ， 同 时 测 得 空 气膜 和 液 体 膜 的 干 涉 条 纹 直 径 ，从 而 可 方 便 地 求 出 液体 的折 射 率 ，也 使 得 牛 顿 环 的实 验 内容 更 加 丰
率 的 内容加 到此 实验 中 ．既充 实 了这个 题 目的实验
●
６２＋＝ １ Ｊ，，… （ ＝ 妻 （ ） ｉ ｌ２） １ 船 ２ 妻（０ ｝ ： ）
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 。
内容 ，又给 出 了一种 测量 液体 折射 率 的新方 法 。
＼
Ｉ
一
‘
ｆ
则纹径＝ （ ， ２）（ 暗半 ／ ． １… ３ 、 ｊ ， ） ｝ － ０
若 取 暗 条纹 观 察 ，则 第 ｍ，． 对 应 的 暗环 半 ｊ ｝ 级
径 的平 方
（） ４
２ —ＲＡ ＝ｋ
—
圈１
牛 顿 环 买 验 装 置
如 图１ 示 ．我们 把 一 个 曲率 半 径 很 大 的平 凸 所 透镜Ａ Ｂ 在一块 滴有少 许液体 的平面 玻璃板Ｄ Ｏ 放
维普资讯
表２ 液 体 膜 的 条 纹 直 径
＝
（可得 ７ ８
＝ Ｄ＇ － ｋ ， Ｄ＇ ． Ｚ ２
．
（） ９
大学物理实验答案2【精选文档】
实验7 分光计的调整与使用★1、本实验所用分光计测量角度的精度是多少？仪器为什么设两个游标?如何测量望远镜转过的角度?本实验所用分光计测量角度的精度是:1＇.为了消除因刻度盘和游标盘不共轴所引起的偏心误差，所以仪器设两个游标。
望远镜从位置Ⅰ到位置Ⅱ所转过的角度为2)_()('1'212ϕϕϕϕϕ+-=，注：如越过刻度零点，则必须按式)(120360ϕϕ--来计算望远镜的转角。
★2、假设望远镜光轴已垂直于仪器转轴，而平面镜反射面和仪器转轴成一角度β,则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。
反射的小十字像和平面镜转过180o 后反射的小十字像的位置是一上一下,此时应该载物台下螺钉，直到两镜面反射的十字像等高，才表明载物台已调好。
光路图如下：★3、对分光计的调节要求是什么?如何判断调节达到要求?怎样才能调节好? 调节要求:①望远镜、平行光管的光轴均垂直于仪器中心转轴；②望远镜对平行光聚焦（即望远调焦于无穷远）；③平行光管出射平行光；④待测光学元件光学面与中心转轴平行。
判断调节达到要求的标志是：①望远镜对平行光聚焦的判定标志;②望远镜光轴与分光计中心转轴垂直的判定标志；③平行光管出射平行光的判定标志；④平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直的判定标志。
调节方法：①先进行目测粗调；②进行精细调节:分别用自准直法和各半调节法进行调节。
4、在分光计调节使用过程中,要注意什么事项？①当轻轻推动分光计的可转动部件时，当无法转动时，切记不能强制使其转动，应分析原因后再进行调节。
旋转各旋钮时动作应轻缓.②严禁用手触摸棱镜、平面镜和望远镜、平行光管上各透镜的光学表面，严防棱镜和平面镜磕碰或跌落。
③转动望远镜时，要握住支臂转动望远镜，切忌握住目镜和目镜调节手轮转动望远镜。
④望远镜调节好后不能再动其仰角螺钉。
5、测棱镜顶角还可以使用自准法，当入射光的平行度较差时，用哪种方法测顶角误差较小?ϕ21=A 的成立条件是入射光是平行的，当入射光的平行度较差时，此公式已不再适用,应用自准直法测三棱镜的顶角，用公式ϕ-=1800A 来计算，误差较小。
液体折射率随温度改变的研究
液体折射率随温度改变的研究吴俊慷;刘博;刘鹏;张建华【摘要】Abbe refractometer and constant temperature water bath are used to study liquid refractive index. Materials we measured including Jinlongyu blend oil,Jinlongyu corn oil,Fulinmen blend oil,and expired Jin-longyu blend oil. With the analysis of the data we measured,we got these conclusions including the refractive index decreases with temperature increase,the relationship of refractive index between these four kinds of oil, comparisons of the four kinds of oil while its refractive index changes with temperature. Finally analyzed the causes of phenomena combining with related theories.%利用阿贝折射仪配合水浴缸控温对液体折射率进行测量。
测量液体包括金龙鱼调和油、金龙鱼玉米油、福临门调和油以及过期的金龙鱼调和油。
根据数据分析得到了所有实验材料折射率随温度变化规律、四种油类材料的折射率间的相对大小关系、四种油类材料的折射率随温度升高而降低的情况对比等实验结论。
并结合相关理论分析现象产生的原因。
【期刊名称】《大学物理实验》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】4页(P32-35)【关键词】折射率;温度;阿贝折射仪;食用油【作者】吴俊慷;刘博;刘鹏;张建华【作者单位】浙江大学，浙江杭州 310027;浙江大学，浙江杭州 310027;浙江大学，浙江杭州 310027;浙江大学，浙江杭州 310027【正文语种】中文【中图分类】O4-34食用油作为人类生产生活中重要的液体，与人类的身体健康水平有着密切的关系，在任何时间与任何地域的人类社会生活中都具有十分重要的地位。
牛顿环装置的改进并测量液体折射率及现象讨论
０ １ ４ ０ １ ０ ）
摘 要 ： 根 据 牛 顿 环 干 涉 法 测 量 液 体 折 射 率 时 存 在 的 视 场 模 糊 不 清 的实 验 现 象 ， 改进 牛顿环装 置 ， 获 得 更 加
清 晰易 于 观 察 的 干 涉 条 纹 ， 并 确 保 在 同一 薄 膜 厚 度 下 测 量 液 体 折 射 率 ， 提 高 测 量 折 射 率 的 精 确 度 。结 合 真 实 可 靠 的实 验 图 片 ， 对 现象 分 析 讨 论 ， 进 一 步 说 明 牛 顿 环 装 置 改 进 的合 理 性 。
ｉ ｌ ｌ ｕｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｔ ｈｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏｆ Ｎｅ ｗｔ ｏｎ ｒ ｉ ｎｇ ｄ ｅ ｖｉ ｃ ｅ ｉ ｍ ｐｒ ｏｖ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ；Ｎｅ ｗｔ ｏ ｎ ｒ ｉ ｎ ｇ；ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ
关键词 ： 大学物理实验 ； 牛 顿 环 ；液 体 折 射 率
中 图分 类 号 ： Ｏ４ － ３ ３ 文 献标 志 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ２ — ４ ９ ５ ６ （ ２ ０ １ ５ ） １ ０ － ０ ０ ９ ７ — ０ ３
Ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ Ｎｅ ｗｔ ｏ ｎ ｒ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｔ ｏ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ
Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， Ｂ ａ ｏ ｔ ｏ ｕ ０ １ ４ ０ １ ０， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
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The measurement of liquid refractive index by using interfered stripe of Newton ring
WANG Yu ping
( Department of Physics, Fuling T eachers College, Chong qing, 408003, China)
d 左 / mm d 右 / mm d 左 / mm d 右 / mm d 左 / mm d 右 / mm 40. 242 23. 415 32. 136 17. 508 42. 496 28. 056
r k= ( d 左- d 右) / 2 r 空= 8. 414 r 水= 7. 314 r 酒= 7. 220
Abstract: T he w ays of measuring t he liquid ref ract ive index are discussed t hrough radius of inter f ered st ripe by using ex periment al set of New t on ring Key words: Newt on ring; interference; liquid; refract ive index
第 20 卷第 10 期 2001 年 10 月
大 学 物 理 COL L EGE PHYSICS
Vol. 20 No. 10 Oct. 2001
物理实验
用牛顿环产生的干涉条纹测量液体的折射率
王玉平
( 涪陵师范专科学校 物理系 , 重庆 408003)
摘要 : 提出了用牛顿环实验装置 , 通过测量干涉条纹的半径来测量液体折射率的方法 . 关键词 : 牛顿环 ; 干涉 ; 液体 ; 折射率 中图分类号 : O 436. 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 0712( 2001) 10 0029 02 牛顿环通常用 来观 察干 涉现 象 , 利用 读数 显微 镜 测量干涉条纹 半径 , 根据 已知 的波长 和干 涉条 纹的 级 数计算透镜的曲率半径 . 其原理装 置如图 3 所 示 . 在 平 板玻 璃 DE 上放 一平凸 透镜 ABC, 在它 们的空 隙中 充 有折射率为 n 的透明 介质 . 平行光 垂直 照射在 平凸 透 镜 ABC 的 A B 面上 , 在介质的上下面形成两 次反射 , 两 次反射之间存 在一定 的光 程差 , 从而 形成 等厚 干涉 条 纹 . 这些干涉条纹是一组以 C 为 圆心的同 心圆 , 如图 4 所示 . 第 k 级干涉条纹的光程差为
2 j rk空 kቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2 j液
图5
由表中数据可得待测液体的折射率 为 : r2 空 8 . 4142 2 = r 水 7 . 3142 r2 空 8 . 4142 2 = r 酒 7 . 2202 1 . 323 1 . 358
则待测液体的折射率为 n=
查表得 水 和 酒 精 的 折 射 率 标 准 值 分 别 为 : 1. 333 和 1 . 362, 以上测量相对误差分别约为 : 0. 75 % 和 0. 29 % . 本文提出的用 干涉 法来 测量 液体 的折 射率 , 利 用 牛顿环实验的 现成装 置 , 实验 方法和 计算 公式 比实 验 教科书上通常 介绍的 几种 测量方 法要 简单 得多 . 并 且 测量误差也比 较小 . 这既 增加 了牛顿 环装 置的 实验 范 围 , 又为液体折射率的测量提供了一种新的方法 .
收稿日期 : 2000- 10- 16 作者简介 : 王玉平 ( 1963 究.
rk
=
rk 2R-
k
rk 2R
( 2)
) , 男 , 四川西充人 , 涪陵师范专科学校物理系 实验师 , 主要从 事普通物 理实验和 计算机应 用的教学 研
30
大 r2 k 2R
学
物
理
第 20 卷
k=
( 3)
当光程差为半波的奇数倍时产生暗纹 , 即 2 n k+ 2 = ( 2k + 1) ) 2 ( 4)
酒精
r2 k空 实验时可使 j = k , 则 n = 2 . 实 验结果 如表 1 和图 5 r k液 所示 ( 光源为钠光灯 ) . 表1
k = j = 50 空气 水
参考文献 :
[ 1] [ 2] 姚启钧 . 光学教程 [ M ] . 北 京 : 人民教 育出版社 , 1981. 39 ~ 61. 林杼 , 龚镇 雄 . 普通 物理 实验 [ M ] . 北京 : 人民教 育出 版 社 , 1981. 369~ 372.
k=
在光学实验中 , 一般采用 掠射法测 量液体折射 率 . 如图 1 所示 . 在毛玻璃和三棱 镜之间夹少 量待测液 体 . 当入射光线进入液 体时 , 其 中有一 部分 光线 将平 行于 三棱镜的表面 , 其出射角最大 , 这样 就会在出射 视场中 看到一个明暗分界 线 . 阿贝 折射仪 也是 利用 此原 理测 量液体折射 率 . 设待 测 液体 的折 射率 为 n x , 已 知 三棱 镜的顶角 A 和折射率 n , 测量出 射视 场中 明暗分 界线 与法线的夹角 r 3 .
2 n k+
2
( 1)
图1
图2
由几何关系 可得 : A = r 1 - r 2 , 根据折射 定律可得 液体的折射率为 nx = n 2- sin 2 r 3 sin A + cos A sin r 3 为 光从 光疏 到光密 媒质 交界 面 2 反射时的附加光程差 . 在图 3 中 R 为平凸透 镜的曲 率 半径 , 且 R
k,
图3
图4
如果选取的三棱 镜的 折射 率很 大 , 可能 还会 出现 另一种情况 , 如图 2 所示 . 这时 A = r 1+ r 2, 则 nx = n 2- sin 2 r 3 sin A - cos A sin r 3
为入射光的波 长 ,
由几何关 系可得
k
用该方法测量液 体的 折射 率时 , 计 算公 式比 较复 杂 , 引起误差的因素也比较多 .
( k = 0 , 1 , 2 , 3,
将式 ( 3) 代入式 ( 4 ) 可 得第 k 级暗纹的半径为 rk= kR n ( 5)
用牛顿环测量液体折射率时 , 首先在空 隙中充入空 气 , 测量从中心往外数第 k 个暗纹的半径 r k 空 , 然后在空隙 中充入待测液体 ( 取下平凸透 镜 , 在平板 玻璃上滴少许 待测液体 , 再放上 平凸 透镜 ) . 测量 第 j 个暗 纹的 半径 r j 液 . 可得 : n 水= r k 空= kR , rj 液= jR n n 酒=