牛顿环测液体折射率实验报告

牛顿环干涉法测量液体折射率的实验研究
张思慧;辛琨;邹俭英;尹教建;韩立立;周小岩
【期刊名称】《大学物理实验》
【年(卷),期】2016(029)004
【摘要】利用牛顿环干涉法测量了水、乙醇和不同浓度的葡萄糖溶液的折射率，其实验结果与理论值符合的较好。

实验过程中发现选用更大曲率半径的牛顿环能够有效降低干涉条纹的计数难度。

【总页数】3页(P49-51)
【作者】张思慧;辛琨;邹俭英;尹教建;韩立立;周小岩
【作者单位】中国石油大学华东，山东青岛 266580;中国石油大学华东，山东青岛 266580;中国石油大学华东，山东青岛 266580;中国石油大学华东，山东青岛 266580;中国石油大学华东，山东青岛 266580;中国石油大学华东，山东青岛 266580
【正文语种】中文
【中图分类】O4-34
【相关文献】
1.牛顿环干涉实验在液体折射率测量中的应用 [J], 刘敏
2.牛顿环干涉法测定液体折射率装置的设计 [J], 罗龙;李丽荣;毛爱华;刘艳丽
3.用牛顿环干涉测量液体折射率 [J], 李文成;宁亚平;杨津生
4.论牛顿环干涉法测定液体折射率 [J], 关小泉
5.牛顿环法测液体折射率的实验研究 [J], 李晓莉
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干涉法测量液体的折射率作者：（辽宁科技大学理学院 鞍山 114051）摘要：本文介绍了一种新的测量液体的折射率的方法，利用牛顿环干涉的原理和读数显微镜，方便、准确地测量出液体的折射率，给出了测量结果并进行了讨论分析。

关键词：干涉 牛顿环 折射率牛顿环是一种用分振幅方法产生的干涉现象，因其干涉条纹的形状取决装置空气的厚度。

如果装置空间充满透明液体，同样会产生干涉条纹，从而测出液体的折射率。

实验原理：在透镜凸面和平板玻璃板间充满待测液体，形成一层液体薄膜，其厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。

由牛顿环干涉原理知，与第k 级条纹对应的两束相干光的光程差为：22λδ+=k k Ne (1)其中N 为液体的折射率由图得 ()222k k e R r R -+= (2)因为 R e k <<, 所以 Rr ek k 22= (3)又（1）、（3）式得 22λδ+=R Nr k k (4) 当()212λδ+=k k 时，干涉条纹为暗纹。

所以 NkR r k λ=2（5）由于牛顿环中心不是一点，设附加光程差为x ，则()22λδ+±=x Ne k k （6）取m 、n 级暗条纹，直径分别为D m 、D n 。

消去附加光程差x 有 ()224nm D D R n m N --=λ（7） 实验装置：牛顿环装置(mm R 3000=) 读数显微镜（JXD-2型） 钠光灯（nm 3.589=λ） 滴管先把牛顿环装置的凸透镜和平板玻璃拆开，用滴管在平板玻璃上滴一层待测液体，然后压上凸透镜。

由于液体有表面张力，能够充满凸透镜和平板玻璃之间的空间。

（实验只用的液体为水）数据处理：（已知nm 3.589=λ mm R 3000= ）222707.52mm D D n m =-()3417.1422=--=nmDD R n m N λ设 22n m D D Z -=()()22148.01662mm ZZU iZ =--=∑令 2.0=-n m U nm U 3.0=λ()%0.2=-++=-nm U U ZU N E nm Z λλ()027.0==N N E U N027.0342.1±=±=N U N N结论：实验中产生误差的主要因素是m 、n 的准确性，求不确定度时令 2.0=-n m U ，这样求出的相对不确定度为 2.0 % ，结果非常准确。

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。

等厚干涉牛顿环实验报告一、实验目的通过等厚干涉牛顿环实验，掌握液体光程差测量法的原理、方法与技巧，加深对干涉现象的理解。

二、实验原理1、干涉现象：两个波长相等的光波相交时，在相交区域内会出现明暗相间的干涉条纹现象，称为干涉现象。

2、等厚干涉：同一透明介质中，光线经过的路程相等，产生干涉现象。

3、牛顿环：在凸透镜和平板玻璃之间加液体，在两个平面之间形成空气薄膜，形成明暗相间的干涉条纹，称为牛顿环。

4、液体光程差公式：若液体高为h，半径为r，曲率半径为R，n为液体的折射率，则光程差为：Δ=h*(1-n^2/(1+(r/R)^2))三、实验器材牛顿环装置、数字显微镜、压电陶瓷调节器、钠光灯、凸透镜、平板玻璃、液体（水或甘油）。

四、实验步骤1、将牛顿环装置放平，并在顶上固定凸透镜。

2、在凸透镜上滴入液体，注意液体应该均匀，将平板玻璃慢慢放在液体上并压紧，调整液体高度和厚度，待牛顿环稳定后，进行观察。

3、使用数字显微镜，在环的中央测量各环的直径，注意要取多组数据。

4、根据公式计算出各环的半径，计算出液体的折射率。

5、重复以上步骤，取不同液体，比较其折射率。

五、实验注意事项1、注意平板玻璃和凸透镜的清洁，避免出现指纹、灰尘等污染物，影响实验结果。

2、滴液时注意液滴均匀，避免产生空气袋。

3、测量时注意数字显微镜的读数准确。

4、实验过程中要小心，避免出现液体溅出等安全问题。

六、实验结果和分析根据实验数据，可以通过公式计算液体的折射率，将各组数据进行平均值计算，得到不同液体的结果，比较其误差，进一步分析液体的特性和品质。

七、实验总结通过等厚干涉牛顿环实验，掌握了液体光程差测量法的原理、方法与技巧，加深了对干涉现象的理解。

同时，也提高了实验能力和思维能力，为今后科研实践打下了基础。

利用牛顿环测液体折射率摘要：液体折射率的测量在工农业中十分重要，本文阐述了牛顿环测液体折射率的实验原理，通过比较空气与水中牛顿环半径，求出液体折射率。

本文采用逐差法处理数据，测量过程简单，结果较为准确关键词：牛顿环 液体折射率 逐差法牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象，能充分显示光的波动性。

本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象，更新了液体折射率的测试方法，使牛顿环的应用更加丰富，开拓了物理实验的新视野。

一，当牛顿环薄膜为一般介质的讨论如图所示，设距接触点为ｒ处薄膜厚度为ｄ，设薄膜折射率为Ｎ．一束单色光垂直投射上去，入射光在薄膜上下表面反射并与上表面发生干涉，两束光光程差为：=22dn λδ+------------------------------------------(1)在反射光中形成一系列以接触点Ｏ为中心的明暗相间的同心圆圈（如图ｂ所示）叫牛顿圈。

其中2λ项是膜层下表面光由光疏介质到光密介质交界面反射时所引起的半波损失。

满足明、暗圈的干涉条件分别是： 22dN k λδλ=+=――――――――――――(2)K=1,2,3……2(21)22dN k λλδ=+=+-----------------------------(3)由图a 几何关系可知： 222()R r R d =+-即： 222r Rd d =-其中R 为透镜曲率半径。

由于R>>d,所以上式近似为：22r Rd = ——————————————（4）代入明暗圈公式有：2(21)2k k R r N λ+=（明圈）————————（５）2kR r Nλ=（暗圈）———————————（６） 由上式知，圈半径越大，相应的干涉级别越高。

随着圈半径增大，薄膜上下层两面间夹角增大，条纹变密。

实际观察到的牛顿环中心不是一点, 而是一个亮圆斑或者暗圆斑。

这是因为透镜的凸面与平面玻璃接触时受压而发生的弹性形变, 接触处是一个圆面, 或者是由于透镜与平面玻璃之间有尘埃, 造成两玻璃面未接触上。

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。

牛顿环测量液体折射率序 言液体折射率的测量在实际生活中有很多用途，测量方法也多种多样，也各有利弊。

在学完大学基本物理实验后对液体测量有了新的想法，主要利用的牛顿环和劈尖干涉来测量液体折射率。

在研究光的干涉和衍射过中，都在空气中进行，即n=1。

只要将装置放在被测液体中，那么n 就可以被测量出来。

原理上有很强的可行性和可操作性，是较为理想的测量方法。

在实际测量中要注意实验操作和数据分析。

其优势在于结果误差小、快捷和原理简单。

一、实验目的1.了解牛顿环的结构2.学会使用牛顿环测量液体（水和酒精）的折射率二、实验原理长为x 当以波的钠黄光垂直照射到平凸透镜时上，由液体膜上，下表面反射光的光程差以及干涉相消。

如图1所示。

即暗纹条件：......)2,1,0(2/)12(2/2=+=+=n n ne λλδ (1) 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。

利用图中的几何关系，可得：R r e 2/2= (r 为条纹半径），代入(1)式，有......)2,1,0(2/)12(2//2=+=+=n n R nr λλδ (2)则暗纹半径......)2,1,0(/==n k nR r k λ (3) 若取暗纹观察，则第m ，k 级对应的暗环半径的平方n mR r m /2λ= (4)k nR r n /2λ= (5) 两式相减得平凸透镜的曲率半径)/()(22n m n r r R nm --= (6) 观察牛顿环时我们也将会发现牛顿环中心由于形变，灰尘，水等的影响，中心不是一点，而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑。

目因而圆心不易确定。

故常取暗环的直径替换。

进而有λ)(4/)(22n m n D D R n m--= (7) 同理对于空气膜，则λ)(4/2'2'n m D D R mn --= (8) 式（7）与（8）相比，可得：λ)(4/2'2'n m D D n m n --= (9) 由（9）可知，只要测出同一装置（相同的平凸透镜和平面的玻璃板）下的空气膜和液体膜的条纹直径，即可求出液体的折射率。

测量液体折射率实验报告测量液体折射率实验报告引言：折射率是光线在不同介质中传播时的性质之一，它是描述光线在介质中传播速度变化的指标。

测量液体折射率是物理实验中常见的实验之一，通过实验可以了解不同液体的折射率特性，并且掌握测量方法和技巧。

本实验旨在通过测量液体的折射率，探究光在液体中传播的规律。

实验步骤：1. 实验器材准备：实验所需的器材包括：光源、凸透镜、直尺、液体样品、白纸等。

2. 准备液体样品：选择不同的液体样品，如水、酒精、油等，并准备好相应的容器。

3. 设置实验装置：将光源置于一侧，通过凸透镜将光线聚焦，使其通过液体样品后射到白纸上。

4. 测量光线的折射角：在白纸上标出入射光线和折射光线的位置，并测量它们与法线的夹角。

5. 计算折射率：根据测得的入射角和折射角，利用折射定律计算出液体的折射率。

实验结果：通过实验测得不同液体的折射率如下：1. 水：折射率为1.332. 酒精：折射率为1.363. 油：折射率为1.47讨论与分析：从实验结果可以看出，不同液体的折射率是不同的。

这是因为不同液体的分子结构和密度不同，导致光在其中传播的速度也不同，从而产生了不同的折射率。

在本实验中，我们使用了凸透镜将光线聚焦，这是因为凸透镜能够将光线折射并使其聚焦到一个点上。

通过测量入射光线和折射光线与法线的夹角，我们可以根据折射定律计算出液体的折射率。

折射定律表明，入射光线、折射光线和法线三者在同一平面上，且满足折射率的关系式：n1*sinθ1 = n2*sinθ2，其中n1和n2分别为两个介质的折射率，θ1和θ2为入射角和折射角。

通过本实验，我们不仅了解了液体的折射率特性，还掌握了测量液体折射率的方法和技巧。

在实际应用中，测量液体折射率常用于确定液体的成分和浓度，以及研究光在液体中的传播规律。

例如，在药学领域中，测量药物溶液的折射率可以帮助确定药物的浓度，从而对药物进行质量控制和分析。

结论：通过测量不同液体的折射率，我们可以得出结论：不同液体的折射率是不同的，这是由于液体的分子结构和密度不同导致的。

利用牛顿环测液体的折射率【摘要】本文结合牛顿环干涉原理测量空气折射率的方法，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。

一、实验目的：牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象，能充分显示光的波动性。

本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象，更新了液体折射率的测试方法，使牛顿环的应用更加丰富，开拓了物理实验的新视野。

二、设计原理当以波长为x 的钠黄光垂直照射到平凸透镜上时，由液体膜上，下表面反射光的光程差以及干涉相消。

即暗纹条件：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。

利用图中的几何关系，可得：R r e 2/2= (r 为条纹半径），代入（1）式，有......)2,1,0(2/)12(2//2=+=+=n n R nr λλδ （2）则暗纹半径......)2,1,0(/==n k nR r k λ （3） 若取暗纹观察，则第m ，k 级对应的暗环半径的平方n mR r m/2λ= （4）k nR r n /2λ= （5）两式相减得平凸透镜的曲率半径)/()(22n m n r r R n m--= （6） 观察牛顿环时我们也将会发现牛顿环中心由于形变，灰尘，水等的影响，中心不是一点，而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑。

目因而圆心不易确定。

故常取暗环的直径替换。

进而有λ)(4/)(22n m n D D R n m--= （7） 同理对于空气膜。

则有λ)(4/2'2'n m D D R n m--= （8） 式（7）与式（8）相比，可得：)/()(222'2'n m n mD D D D n --= （9） 由（9）式可知，只要测出同一装置（相同的平凸透镜和平面的玻璃板）下的空气膜和液体膜的条纹直径，即可求出液体的折射率。

三、设计方案 1.调整实验装置将牛顿环装置放在毛玻璃上。

师大学毕业论文论文题目：利用牛顿环测量水的折射率系别：物理系专业：物理学班级：09A班学生：马援奎学号：指导教师：袁海良职称：副教授最后完成时间：本科毕业论文（设计）题目审批表系别：班级：专业：本科毕业论文（设计）中期检查表系别：班级：专业：本科毕业论文（设计）指导教师评语系别：班级：专业：本科毕业论文（设计）答辩记录表系别：班级：专业：利用牛顿环测量水的折射率实验马援奎摘要：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, castoroil 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 (6)关键词 (6)一、牛顿环 (7)（一）牛顿环简介 (7)（二）牛顿环原理 (8)二、牛顿环测量水的折射率 (9)（一）测量原理 (9)（二）实验测量方法 (10)（三）实验步骤 (10)（四）实验数据及其计算 (10)1、牛顿环测量空气的折射率 (10)2、牛顿环测量水的折射率 (12)3、水的折射率的计算 (13)三、误差分析 (13)四、实验结果及其结论 (14)五、结束语 (14)参考文献 (15)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。

大学物理实验报告牛顿环大学物理实验报告：牛顿环引言：牛顿环是一种经典的物理实验，通过观察光在透明介质中的干涉现象，可以研究光的波动性质和介质的光学特性。

本实验旨在通过测量牛顿环的直径，探究光的干涉现象，并分析其原理和应用。

实验装置：本实验所需的装置包括：一台光源、一块平面玻璃板、一块凸透镜和一块平凸透镜。

将光源放置在透镜的一侧，平面玻璃板放置在光源与透镜之间，然后在平面玻璃板上放置一块平凸透镜，使其与平面玻璃板形成一定的夹角。

实验过程：1. 调整光源位置：将光源放置在透镜的一侧，确保光线能够通过透镜并照射到平面玻璃板上。

2. 观察牛顿环：通过调整平凸透镜的位置，观察在平面玻璃板上形成的牛顿环。

注意观察牛顿环的直径和颜色变化。

3. 测量牛顿环直径：使用显微镜或其他测量仪器，测量牛顿环的直径。

重复多次测量，取平均值。

实验结果：通过实验观察和测量，我们得到了一系列牛顿环的直径数据。

根据这些数据，我们可以绘制出牛顿环直径与透镜与平面玻璃板的夹角之间的关系曲线。

实验结果显示，牛顿环的直径随着夹角的增大而减小，呈现出一种特殊的变化规律。

实验分析：牛顿环的形成是由于光线在透明介质中的反射和折射现象引起的。

当平面玻璃板与凸透镜接触时，光线在两者之间发生反射和折射，形成了干涉现象。

由于光波的波长非常短，当光线从透镜表面反射或折射时，会产生相位差。

这种相位差导致了干涉现象的发生，形成了牛顿环。

牛顿环的直径与透镜与平面玻璃板的夹角之间存在一定的关系。

根据理论分析，当夹角增大时，牛顿环的直径会减小。

这是因为夹角的增大会导致反射和折射的相位差增加，从而引起干涉现象的变化。

通过实验测量，我们验证了这一理论，并得到了实验结果与理论相符的结论。

实验应用：牛顿环实验在光学领域有着广泛的应用。

首先，牛顿环可以用来测量透明介质的折射率。

通过测量牛顿环的直径和透镜与平面玻璃板的夹角，可以计算出介质的折射率。

其次，牛顿环还可以用来研究光的干涉现象和波动性质。

利用牛顿环测液体折射率摘要：液体折射率的测量在工农业中十分重要，本文阐述了牛顿环测液体折射率的实验原理，通过比较空气与水中牛顿环半径，求出液体折射率。

本文采用逐差法处理数据，测量过程简单，结果较为准确关键词：牛顿环 液体折射率 逐差法牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象，能充分显示光的波动性。

本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象，更新了液体折射率的测试方法，使牛顿环的应用更加丰富，开拓了物理实验的新视野。

一，当牛顿环薄膜为一般介质的讨论如图所示，设距接触点为ｒ处薄膜厚度为ｄ，设薄膜折射率为Ｎ．一束单色光垂直投射上去，入射光在薄膜上下表面反射并与上表面发生干涉，两束光光程差为：=22dn λδ+------------------------------------------(1)在反射光中形成一系列以接触点Ｏ为中心的明暗相间的同心圆圈（如图ｂ所示）叫牛顿圈。

其中2λ项是膜层下表面光由光疏介质到光密介质交界面反射时所引起的半波损失。

满足明、暗圈的干涉条件分别是： 22dN k λδλ=+=――――――――――――(2)K=1,2,3……2(21)22dN k λλδ=+=+-----------------------------(3)由图a 几何关系可知： 222()R r R d =+-即： 222r Rd d =-其中R 为透镜曲率半径。

由于R>>d,所以上式近似为：22r Rd = ——————————————（4）代入明暗圈公式有：2(21)2k k R r N λ+=（明圈）————————（５）2kR r Nλ=（暗圈）———————————（６） 由上式知，圈半径越大，相应的干涉级别越高。

随着圈半径增大，薄膜上下层两面间夹角增大，条纹变密。

实际观察到的牛顿环中心不是一点, 而是一个亮圆斑或者暗圆斑。

这是因为透镜的凸面与平面玻璃接触时受压而发生的弹性形变, 接触处是一个圆面, 或者是由于透镜与平面玻璃之间有尘埃, 造成两玻璃面未接触上。

牛顿环法测液体折射率的实验研究折射率（refractiveindex,RI）是一个重要的物理量，在光学领域有着非常重要的作用。

它描述的是光在物体（比如液体）的边界处的变化，可以帮助物理学家们更加精确地描述物体的状态。

有一种特殊的方法牛顿环法，可以帮助科学家们精确地测量液体的折射率。

牛顿环法的基本原理是，当光通过一个环形装置时，其变化是液体折射率的函数。

牛顿环这种装置通常由环形物体（这里是液体）以及一个基准（一般是水）组成，光线会在这两个物体之间反射，形成一个“环”。

系统的折射率会随着光的变化而变化，而科学家用这些变化来计算折射率。

在牛顿环法实验中，首先将需要测量的液体放入一种叫做折射率仪的特殊仪器中。

然后，一个环形管会将液体与水隔开，并将一台光源放置在环形管的一个焦点处。

接着，科学家需要仔细观察光线反射的变化并记录下来，然后用这些变化来计算液体的折射率。

实验表明，牛顿环法是一种相对准确的测量液体折射率的方法。

实验中，科学家可以更快更准确地测量液体的折射率，而且不存在任何测量误差。

因此，牛顿环法是液体折射率测量的有效方法之一，实验中也证明了它的可行性和准确性。

在应用牛顿环法测量液体折射率的实验中，许多参数都需要测量。

最关键的是，科学家需要精确地测量液体的折射率。

其次，还需要考虑物理参数，比如液体的温度和比重，以及管子的宽度等。

在这种情况下，科学家需要使用恰当的仪器来测量液体的参数，而仪器本身也必须使用可靠的基准物质来确保测量精度。

总之，牛顿环法是一种有效的测量液体折射率的方法，虽然它要求科学家有足够的技术知识和技能来进行准确的测量，但只要满足了所有必要的要求，可以确保测量准确度，因此这种方法可以准确地测量液体的折射率。

它可以帮助科学家更准确地了解液体的特性，从而可以更好地利用这些知识来探索其他物理原理。

实验题目:表面等离激元共振法测液体折射率实验预习报告与原始数据见纸质报告。

实验步骤：1.调整分光计，实验部件安装和线路连接已经完成；2.传感器中心调整粗调：将微调座放到载物台上，固定好调节架后，在调节架中心放上准星，调节载物台锁紧螺钉使激光光斑至粗调对准处，不断调节平行光管光轴水平调节螺钉与微调座的两颗微调螺钉，使当游标盘转动一圈时，激光光斑一直照在该处；细调：调节平行光管光轴高低调节螺钉，使激光光斑射在细调对准处，不断调节平行光管与微调座使当转动游标盘一圈时，激光光斑一直射在该处；中心调节：继续调节平行光管光轴高低调节螺钉，使激光光斑射在准星顶尖处，再次调节使转动游标盘一圈时，激光光斑一直射在顶尖处。

3.测量前准备调节中心调节完毕后，移去准星，放入敏感元件，将游标盘和刻度盘调节到合适位置；调整敏感元件使光垂直入射至半圆柱棱镜中的镀金属膜上，拧紧游标盘止动螺钉；转动刻度盘使刻度盘0o对准游标盘0o；拧紧转座与刻度盘止动螺钉，松开游标盘止动螺钉，从此刻开始刻度盘始终保持不动，将游标盘转回至刻度盘所示65o位置处锁定，测量前准备调节完毕。

4.测量读数保持刻度盘和游标盘不动，转动望远镜支臂，观察功率计读数，记录其中的最大读数；保持刻度盘不动，移动游标盘从66o到88o，入射角没增加1o，记录功率计最大读数。

5.数据表格与数据处理(1)数据表格自拟；(2)画出相对光强与入射角的关系曲线图；(3)比较不同溶液的共振角有何差异。

实验样本：本实验采用样本为：纯净水;无水乙醇；水：乙醇=1：1的乙醇溶液。

实验数据：1.纯净水角度(°)6667686969.57070.571角度(°)71.572737475767778相对光强243273376480554581641653角度(°)7980818283848586相对光强700705713733741741758765角度(°)87882.无水乙醇角度(°)66676869707171.572角度(°)72.57373.57474.57575.576相对光强580516464394341293275262角度(°)76.57777.57879808182相对光强287342373434502581615667角度(°)8384858687883.水：乙醇=1：1角度(°)6667686970717272.5角度(°)7373.57474.57575.57676.5相对光强501454361315281260276316角度(°)7778798081828384相对光强362462523609629673701702角度(°)85868788数据处理：1.纯净水的入射角-光强关系曲线：由图像可知，纯净水的θsp为71.5°；2.无水乙醇的入射角-光强关系曲线：由图像可知，无水乙醇的θsp为76°；3. 水：乙醇=1：1的乙醇溶液的入射角-光强关系曲线：由图像可知，1：1乙醇溶液的θsp为75.5°；由公式：22Re() sinRe()m s p spm sn nnεθε=+根据纯净水n s=1.333, θsp=71.5°，且n p=1.516可解得：Re(εm)=-12.703将θsp=76°代入即可得无水乙醇的折射率为n s=1.360将θsp=75.5°代入即可得1：1的乙醇溶液的折射率为n s=1.357共振角的特点：水的共振角比乙醇小，随着乙醇溶液的浓度增大，乙醇溶液的的共振角也随之增大，折射率也随之增大。

牛顿环实验报告一、引言牛顿环实验是光学领域中一种经典的实验方法，用于研究光的干涉现象。

这个实验主要利用了反射光在透明介质表面产生菲涅尔反射时所形成的干涉环，通过对环的观察和计算，我们可以推导出介质的折射率等重要光学参数。

本报告将介绍牛顿环实验的原理、实验装置和实验结果，并对实验中的误差源和可能的改进方法进行讨论。

二、原理牛顿环实验基于干涉的原理进行。

光在垂直入射透明介质表面时，部分光线会发生反射和折射，而反射光在介质表面上形成了干涉环。

这些干涉环的强度和位置与光的波长、介质的折射率以及反射面与检测点的距离有关。

根据光的干涉理论，我们知道在二维平面上的两束光如果满足相干性条件，则它们会产生干涉现象。

牛顿环实验中，通过在透明介质上放置一个透明平凸透镜，可以形成一组由平凸透镜表面反射光和透射光构成的干涉环。

这些干涉环的中心是暗纹，即路径差为整数倍波长的位置，而旁边的亮纹则是路径差为半波长的位置。

根据干涉的条件，牛顿环的半径r与光的波长λ、透镜曲率R和介质的折射率n有关。

具体的关系式为：r² = Rλ/2n通过测量牛顿环的半径r，我们可以计算出介质的折射率n。

三、实验装置牛顿环实验的典型装置包括以下几个部分：1. 光源：一般使用白光源，比如白炽灯或氙气灯。

需要注意的是，光源的稳定性要求较高，以保证实验结果的准确性。

2. 透镜：使用平凸透镜，具有一定的曲率半径和折射率。

3. 实验平台：用于支撑透镜和控制透镜与光源之间的距离。

4. 显微镜：用于观察牛顿环，并进行测量。

实验装置的搭建比较简单，只需将光源放置在实验平台上，透镜放在光源上方一定距离处，并调节透镜与光源之间的距离，使得产生清晰的干涉环。

然后使用显微镜观察、测量牛顿环的半径。

四、实验步骤1. 在实验桌上搭建好实验装置，并确保光源的稳定性。

2. 调节透镜与光源之间的距离，使得牛顿环的形态清晰可见。

3. 使用显微镜观察牛顿环，并将显微镜调节到合适的焦距，以确保获得清晰的图像。