时间:2016-06-17 14:16 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:朱佳佳 胡梁仓 点击次数:
光程是一个折合量是光在相同时间内在真空中传波路程。由此可知对于不同的介质光在相同时间或者相同相位内传波的路程是不同的。假设待测液体沿光传播方向的长度为d,未将其放入光路中时,光在这段距离d的光程为d(假设光在空气中的折射率为1),移动棱镜小车让反射光的波形移动一定的相位,记录相位差,此时这段相位差(时间)光通过空气产生的光程变化为D1。若将待测物体置于光路中,此时光路应与入射面垂直,减少光在液体中发生折射,是传播方向便偏移,影响测量。则介质中的光程为nd(n为折射率),移动测量仪上的棱镜小车使示波器接收到反射光的波形在X轴方向移动相同的距离,及相位差相等,此时同样这段相位差(时间)光通过介质产生的光程变化为D2。
故待测物体加入前后的光程差为:nd-d=d(n-1)
利用等相位测量法测量实际的光程差:?驻D=D1-D2
然后代入公式:(n-1)d=?驻D
从而可以测出待测物体的折射率n。
4实验过程
(1)预热。电子仪器都有温飘问题,光速测量仪和数字示波器必须预热半小时以上再进行测量。(2)光路调整。调整光速测量仪上的水平和垂直螺丝,使得在前后移动棱镜小车时,光斑在棱镜小车接收管处的位置变化最小。(3)示波器定标。按前面的数字示波器测相的方法将示波器调整至显示屏幕至少有一个适合的测量相位的波形。(4)测量沿光路方向待测液体的间距d。用游标卡尺测量出沿光传播方向的液体长度d,多次测量并取平均值。(5)测量折射率。利用连接好的电路,先将棱镜小车位于导轨远离透镜组处,并记下此位置的棱镜小车在导轨上对齐的示数x,然后按照要求调整光路,从x处向靠近透镜组移动小车,待波形移过一定的相位?准后,记下此位置的棱镜小车对应在导轨的读数x1,则D1=x-x1。将小车移回x处,把装有待测液体的透明亚克力管置于仪器导轨上,(如果光线不能在亚克力管里传播,或传播光线不合适,可以适当调整亚克力管高度,并保证光线恰好垂直穿过液体)原光路中放入装有待测液体的亚克力管后,由于光线在液体中速度减慢导致液体中的光程增加,示波器上光路波形相位也随之变化。然后通过移动棱镜小车使波形移动和上面相同的相位差?准,记下此位置的棱镜小车对应在导轨读数x2,则D2=x-x2,代入公式(n-1)d=?驻D(?驻D=D2-D1)即可测出待测物体的折射率n。
5应用
在测定一些液体的折射率的时候,一些液体可能有毒,不小心沾染到液体会对人体造成危害。使用本实验的方法可以避免危害。可以广泛的用在化工、医药、食品、石油等工业部门及高校用于测量液体折射率的实验中。
参考文献
[1]姜德生,魏仁选.基于光纤F-P干涉波长的溶液浓度测量系统研究[J].中国激光,2004.
[2]李远琴,杨永安.用光速测量仪测量玻璃的折射率[J].楚雄师范学院学报,2008.
[3]滕道祥.新编大学物理实验[M].浙江:浙江大学出版社,2015
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