用凸透镜测透明液体的折射率

第十三章 光的干涉13–1 在双缝干涉实验中，两缝分别被折射率为n 1和n 2的透明薄膜遮盖，二者的厚度均为e ，波长为λ的平行单色光垂直照射到双缝上，在屏中央处，两束相干光的位相差 。

解：加入透明薄膜后，两束相干光的光程差为n 1e –n 2e ，则位相差为e n n e n e n )(2)(22121-=-=∆λλλλφ13–2 如图13-1所示，波长为λ的平行单色光垂直照射到两个劈尖上，两劈尖角分别为21θθ和，折射率分别为n 1和n 2，若二者分别形成的干涉条纹的明条纹间距相等，则21,θθ，n 1和n 2之间的关系是 。

解：劈尖薄膜干涉明条纹间距为θλθλn n L 2sin 2≈=（ 很小） 两劈尖干涉明条纹间距相等221122θλθλn n =，所以 2211θθn n =或1221n n =θθ13–3 用一定波长的单色光进行双缝干涉实验时，欲使屏上的干涉条纹间距变大，可采用的方法是： ； 。

解：因为干涉条纹的间距与两缝间距成反比，与屏与双缝之间的距离成正比。

故填“使两缝间距变小；使屏与双缝之间的距离变大。

”13–4 用波长为λ的单色光垂直照射如图13-2示的劈尖膜（n 1＞n 2＞n 3），观察反射光干涉，从劈尖顶开始算起，第2条明条纹中心所对应的膜厚度e = 。

解：劈尖干涉（n 1＞n 2＞n 3）从n 1射向n 2时无半波损失，产生明条纹的条件为2n 2e = k ，k = 0,1,2,3…在e = 0时，两相干光相差为0，形成明纹。

第2条明条纹中心所对应的膜厚度为k = 1，即2n 2e = ，则22n e λ=。

13–5 若在迈克耳孙干涉仪的可动反射镜移动0.620mm 的过程中，观察到干涉条纹移动了2300条，则所用光波的波长为 。

解：设迈克耳孙干涉仪空气膜厚度变化为e ，对应于可动反射镜的移动，干涉条纹每移动一条，厚度变化2λ，现移动2300条，厚度变化mm 620.022300=⨯=λ∆e ，则 = 。

透镜在生活和科技中应用
相机镜头
利用多个透镜组合来实现对远 处物体的清晰成像。
光纤通信
利用透镜将光信号聚焦到光纤 中，实现高速、远距离的光纤 通信。
眼镜
利用凸透镜或凹透镜来矫正视 力问题，如近视或远视。
显微镜和望远镜
利用透镜放大微小物体或观察 远处物体。
激光技术
利用透镜对激光束进行整形和 聚焦，实现各种激光加工和测 量应用。
折射光线和入射光线分居法线 两侧（法线居中，与界面垂直 ）。
折射定律与公式
折射光线、入射光线、法线处在同一平面内（三线共面）。
折射光线与入射光线分别位于法线的两侧（法线居中，与折射光线、入射光线分居两侧）。
光线从空气斜射入其它介质时，折射角小于入射角。当光线从其他介质斜射入空气时，折射 角大于入射角。理解：若光从空气垂直射入（或其他介质射入），传播方向不改变。
04
光学仪器原理与构造
显微镜原理及构造
显微镜原理
利用光的折射和放大原理，将微 小物体放大到人眼可以观察的尺 度。
显微镜构造
主要由物镜、目镜、镜筒、载物 台等部分组成。其中物镜和目镜 都是凸透镜，通过调节它们之间 的距离可以实现对物体的放大。
望远镜原理及构造
望远镜原理
利用光的折射原理，将远处物体发出的光线会聚到焦点，再通过目镜放大供人眼 观察。
数据处理和分析方法
数据处理
记录每次测量的入射角和折射角数据，并计算其正弦值。根据折射定律，计算透明物质的折射率。
数据分析
通过绘制入射角和折射角的正弦值之间的关系图，可以直观地观察到两者之间的线性关系。根据实验数据计算得 到的折射率值，可以评估透明物质的光学性质。同时，通过比较不同透明物质的折射率值，可以了解不同介质对 光传播的影响。

掠入射法测液体的折射率掠入射法测液体的折射率物理学系郑巧云 201111141916摘要：本文分别使用钠灯和汞灯作为光源利用掠入射法测量了水的折射率。

通过分光计望远镜可观察到由光线掠入射造成的明显的半荫视场，从而求出所测液体即水的折射率。

分析了掠入射法测液体的折射率的误差来源，并进行了不确定度的计算。

关键词：掠入射法、测量折射率、不确定度引言：测量液体的折射率有多种方法，掠入射法测液体的折射率，原理较简单，方法易行，本实验利用分光计和三棱镜等实验室常见仪器，仪器普通，测量简捷，可操作性强，重复性好。

实验原理光线自光密介质进入光疏介质，其入射角小于折射角。

逐渐加大入射角，可使折射角达到90°。

折射角等于90°时的入射角称为临界角。

反过来，若光线自光疏介质进入光密介质，入射角大于折射角。

当光线一90°角入射（即掠入射）时，仍有光线进入光密介质，此时的折射角亦为临界角。

如图1所示，在一折射棱镜的AB面外充满了折射率为n的液体，已知棱镜的折射率n0>n.若用钠灯经毛玻璃散射后，从AB界面的上方照射界面。

凡入射角小于90°的光线都能折射进入棱镜，而入射角等于90°的光线乃是折射到棱镜内的最边缘（折射角最大）的一条光线，此光线以上则完全无光（因为没有入射角大于90°的光线）。

这样用望远镜从BC面望去，在视场内，必然呈现分明的明暗两部分，若BC面外为空气，其折射率为1.根据折射定律应有：i n n sin 90sin 0=︒βαsin sin 0=n从图中可看出 i B +=∠αα-∠=B i即 ββsin cos sin sin 220B n B n --= 式中n 0及B ∠为已知，可见如果测出角β，则被测液体的折射率n 即可求出。

实验仪器分光计、等边三棱镜两块、钠灯（汞灯）、待测液体（水）等实验过程和方法（1）调整分光计，使之达到正常测量状态。

物理学实验测量光的折射率实验目的：通过测量光在不同介质中的折射角，计算出光在不同介质中的折射率。

实验原理：光的折射是由于光从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的光密度不同，光速度改变，导致光线的传播方向改变。

光的折射率定义为光在真空中的速度与在介质中的速度之比。

实验装置：1. 光源：使用一束单色光作为实验光源，确保光的频率和波长稳定。

2. 能够进行角度测量的光学仪器：可以使用光学平台和转盘来固定和调节光学元件的位置和角度，如凸透镜和直角棱镜。

3. 测量仪器：使用测角器或光学尺测量光线的入射角和折射角。

实验步骤：1. 将光源放置在固定位置，并确保光线垂直于光学平台。

2. 在光学平台上放置一个直角棱镜，并将光线发射到棱镜的一条边上，使光线入射角为45度。

3. 使用测角器或光学尺测量光线的入射角和折射角。

注意，入射角是光线与垂直于棱镜边的线之间的夹角，而折射角是光线与与棱镜内部表面的夹角。

4. 将直角棱镜移动到不同的介质中（例如水、玻璃等），重复步骤3，测量光线在不同介质中的入射角和折射角。

5. 根据斯涅尔定律计算光在不同介质中的折射率。

斯涅尔定律表明入射角和折射角之间的正弦比等于两个介质的折射率的比值。

实验数据处理：1. 记录每个介质中光的入射角和折射角。

2. 根据记录的数据计算每个介质中光的折射率。

使用斯涅尔定律中的公式，将每个介质的入射角和折射角代入计算。

3. 取每个介质中光的折射率的平均值作为该介质的折射率。

实验注意事项和误差分析：1. 在测量过程中，确保测量仪器的精度和准确度，避免人为误差。

2. 确保测量的光线稳定，避免外界光源的干扰。

3. 注意测量的环境温度和折射率与温度的关系。

实验结果和讨论：根据实验数据处理的结果，可以得到不同介质的折射率。

通过比较不同介质的折射率可以看出，光在不同介质中的传播速度和方向的变化。

这与光的波动性质和介质之间的相互作用有关。

实验总结：通过本次实验，我们学习了光的折射现象，了解了光在不同介质中传播的规律。