用光速测定仪探究水的折射率

第２８卷第２期　大学物理实验　Ｖ０１．２８　Ｎｏ．２　２０１５年４月　ＰＨＹＳＩＣＡＬ　ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴ　０Ｆ　Ｃ０ＬＬＥＧＥ　Ａｐｒ．２０１５　文章编号：１００７．２９３４（２０１５）０２－００２８－０３　用光速测定仪探究水的折射率　李金玉　茅方胡　（浙江海洋学院，浙江舟山３１６０００）　摘　要：用光速测定仪探究折射率是测量介质折射率的一种方法。本实验特别适合液体折射率的　研究，我们以水为参考尝试测量它的折射率。　关键词：光速测定仪；折射率；水　中图分类号：０４—３４　文献标志码：Ａ　ＤＯＩ：１０．１４１３９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ２２－１２２８．２０１５．０２．００７　ＣＧ—Ｖ型光速测定仪是本实验的主要仪器，　这种测量是十分方便的。这种使光频“变低”的　其采用频移器使入射光源出射两种以上的光频，　方法就是所谓“光拍频法”，简称“光拍法”。本实　产生的光拍能直接显示在示波器上。通过显示在　验利用激光束通过声光移频器，获得具有较小频　示波器上的两路光程不同的拍频波关系，可以求　差的两束光，它们迭加则得到光拍；利用半透镜将　出光速。本实验利用水介质放入其中一个光路中　这束光拍分成两路，见图１，测量这两路光拍到达　改变该光程从而测出水的折射率。实验的准确率　同一空间位置的光程差（当相位差为２７ｒ时光程　较高，方法简单可以为测量各种介质的折射率提　差等于光拍的波长入）和光拍的频率从而测得光　供参考，为进一步研究折射率的相关问题提供方　速。在实验中将一光路上放上待测介质如图２所　法。当然水的折射率的测量方法中有多种，各种　示，由于光程被改变要达到原来的状态，即两光拍　方法各有特色，本实验测量简洁准确值得　相位差２７ｒ，必定要移动可滑动滑块Ｂ，当两光程　研究　４。。　差又为２￣ｒ时示波器上的两波行再次重合。　根据无介质和有介质时光程相同可以推得介　１　实验原理：　质的折射率为：　光速Ｃ＝ｓ／Ａｔ＝ｆｘ，Ａ可以方便地测得，但光　凡：凡：—广　＋１＋　　（１）Ｌ　　频，大约１Ｏ¨Ｈｚ，我们没有那样的频率计。如果　其中ｆ１＝ｅ＋ｆ；ｌ２＝ｅ　＋厂ｆ　使ｆ变得很低，例如３０　ＭＨｚ，那么波长约为１０　ｍ。　图１光路示意图　收稿日期：２０１４－０７－２７　用光速测定仪探究水的折射率　△测＝［（Ｌｌ—Ｉ＿２）／］［（△　／（　—　））　＋（Ａｌ／１）　］　＝砖的折射率，误差较大。这是因为光程是本实验　的重要数据，介质的长度与实验的准确度密切相　关，测量介质大相对而言误差较小。除此之外，造　（Ｑ　２］３／０．６）×￣／（０．Ｏ１７／ＱＸＢ）　＋（（１ｆｆ￣５／（１６）　＝０．０２　ｍ　ｎ＝ｎ测±Ａ测＝（１．３４±０．０２）ｍ　成实验误差的因素还有相位误差，这是由于视觉　误差的存在难以从示波器上准确读取相同的相　位。改进方法建议多次实验和采用精确度较高的　相对不确定度　Ｅ　：　”　×１００％：０．０２／１．３３８×ｌ００％：　ｎ测　仪器。　０．０１４×１００％＝１．４％　百分差　参考文献：　［１］竺江峰．大学物理实验教程［Ｍ］北京：中国水利水　电出版社，２０１１．　Ｅ　＝（ｎ—ｎ０）／ｎ０　Ｘ　１００％＝（１．３３８—　１．３３３）／１．３３３　Ｘ　１００％：０．４％　［２］伍雁雄，张姝，赵璐冰，等．基础实验中光速和介质　３结　论　折射率测量方法的研究［Ｊ］．大学物理，２００４，２３　（１０）：５６－５８．　［３］　姚启钧．光学教程［Ｍ］北京：高等教育出版　本实验采用普通自来水，实验过程简单，数据　准确。采用此方法可以进一步作折射率方面的研　究。当然本实验有其优点也存在一定的问题，在　实验中采用了长玻璃管装水介质，测量光程时误　社，２００３．　［４］　邹进和，李浣欣，刘晓丽．利用牛顿环测液体的折射　率［Ｊ］．大学物理实验，２０００（２）：１４—１７．　差较小。也尝试测量一块宽度约为８ｃｍ的玻璃　Ｅｘｐｌｏｒｅ　ｔｈｅ　Ｕｓｅ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔ　Ｍｅｔｅｒ　Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ　Ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　ＬＩ　Ｊｉｎ—ｙｕ，ＭＡＯ　Ｆａｎｇ—ｙｕｅ　（Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｏｃｅａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｚｈｏｕｓｈａｎ　３　１６０００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ａ　ｌｉｇｈｔ　ｍｅｔｅｒ　ｔｏ　ｅｘｐｌｏｒｅ　ａ　ｗａｙ　ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ　ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｄｉｕｍ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ　ｉｎｄｅｘ．Ｔｈｉｓ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｉｓ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ　ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｉｑｕｉｄ．Ｗｅ　ｔｒｙ　ｔｏ　ｍｅａｓ—　ｕｒｅ　ｉｔｓ　ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ　ｉｎｄｅｘ　ｗｉｔｈ　ｗａｔｅｒ　ａｓ　ｔｈｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌｉｇｈｔ　ｔｅｓｔｅｒ；ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒ