利用光速測定儀測量水的折射率

1、利用光速測定儀測量水的折射率 利用光速測定儀測量水的折射率摘要:折射率是反映介質材料光學性質的一個重要參數，它的測量在生產生活及科學研究中具有重要的意義。本實驗嘗試采用一種新方法——等相位法，利用 CG-D 型光速測量儀對透明液體介質的折射率進行測量，以水為例，并對實驗產生的誤差以及改進方法進行了分析。關鍵詞：等相位法；光程差；折射率一、引言透明的液體和固體介質, 如玻璃、水等, 在日常生活與生產實踐中有著廣泛的應用。故快速、準確的測量

2、透明介質的折射率有助于有效的發(fā)揮這些介質的作用。目前測量透明介質折射率的方法和儀器很多, 普遍采用的是分光計法, 但分光計的調整過于復雜, 且操作不便。本文探討的實驗采用一種新的方法, 先采用鋼卷尺測出裝滿水的水管的長度, 再利用 CD-G 型光速測量儀采用等相位法對水的折射率進行測量。二、設計原理根據光程的定義，當真空中傳播的光通過折射率 的透明介質時，其光程增加。設透明 1 > n介質沿光路方向長度為 ，未將其放入光路時，光在

3、這段距離為 內的光程為 （ 為光 d d cd c速） 。若將透明介質置于光路中，則光路中光在介質的光程為 。因此，透明介質 ncd = Vd加入前后的光程為 ( 為折射率)，相當于光在真空中傳播 的光程。 ? ? 1 - n cd n 1) - d(n實驗原理圖三、設計方案1、按圖調試儀器，使示波器中近光程與遠光程相位相差為 0,，測量 ，并記錄。 b a,2、在圖中位置放置玻璃管，重新調節(jié) B 滑塊，使示波器中遠近光程相位差為 0，

4、測量水的折射率： ? ? ? ? ? ? ? ? 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結果表達： 06 . 0 298 . 1 ? ? ? ? ? n n折射率的相對誤差：% 6 . 4 % 100 298 . 106 . 0 % 100 ? ?

6、 ? ? ? ? n En折射率的絕對誤差：% 6 . 2 % 100 333 . 1333 . 1 298 . 1 % 10000 ? ? ? ? ? ? ? ? nn EnP3 誤差分析(1)鋼卷尺的準確度和讀數誤差。測量時兩點之間沒有完全對準，有偏移。(2)真空度,水管沒全滿，含有氣泡，空氣的折射率為 1.00027 大于真空的折射率。(3)水管沒放平。(4)相位誤差，由于視覺誤差的存在難以準確的從示波器上讀取相同的相位。(5)電

7、子儀器的溫飄問題。五、 結論本文討論了利用 CG-D 型光速測定儀采用等相位法測量透明液體介質的折射率。通過以上所述的實驗方法、實驗結果、誤差分析, 和目前廣泛采用的分光計法相比, 并通過查閱相關資料了解到水的折射率應在 1.333 左右,對比實驗結果可見用該方法測得的玻璃折射率誤差較小, 精度較高。故該方法是一個可以采納的用來測量透明液體介質折射率的新方法。六、改進方法可以從以下幾方面對實驗進行改進:(1)提高儀器的精度,增加測量次數