大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)-拓展提高篇 課件 實(shí)驗(yàn)1.7-透明介質(zhì)折射率的測量

1透明介質(zhì)折射率的測定第一節(jié)實(shí)驗(yàn)原理大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)——拓展提高篇物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)背景2折射率：光在真空中的傳播速度與光在該介質(zhì)中的速度之比。介質(zhì)的折射率越高，使入射光發(fā)生折射的能力越強(qiáng)。折射率與介質(zhì)的電磁性質(zhì)密切相關(guān)。折射率還與光波頻率有關(guān)，該現(xiàn)象被稱為色散現(xiàn)象。透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)背景3光學(xué)器件設(shè)計(jì)：優(yōu)化光學(xué)器件的性能。光波導(dǎo)設(shè)計(jì)：折射率調(diào)控實(shí)現(xiàn)光波導(dǎo)。材料科學(xué)：了解材料的光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)。光學(xué)檢測：添加折射率匹配液以消除結(jié)合處界面對光學(xué)性能帶來的影響。食品檢測：通過測定液態(tài)食品的折射率以鑒別食品的構(gòu)成及品質(zhì)。折射率是物質(zhì)的物理性質(zhì)，在許多領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)背景4測折射率確定糖液的糖度，可溶性固形物含量蔗糖溶液的折射率隨濃度增大而升高。測定折射率可以確定含糖飲料、罐頭食品的糖度，還可以測定以糖為主要成分的果汁、蜂蜜等食品的可溶性固形物的含量。透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)背景5測定折射率鑒別油脂的組成和品質(zhì)各種油脂中的脂肪酸均有其特定的折射率。含碳原子數(shù)目相同時(shí)不飽和脂肪酸的折射率比飽和脂肪酸的折射率大；不飽和脂肪酸分子量越大，折射率也越大；酸度高的油脂折射率低。透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)背景6透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒂?xùn)練點(diǎn)學(xué)習(xí)邁克耳孫干涉儀的調(diào)節(jié)與使用；用邁克耳孫干涉儀測量空氣的折射率；用邁克耳孫干涉儀測量透明薄片的折射率。2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練點(diǎn)邁克耳孫干涉儀的調(diào)節(jié)；白光干涉的調(diào)節(jié)。1.實(shí)驗(yàn)任務(wù)7測量空氣的折射率；測量透明薄片介質(zhì)的折射率。透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)原理81、折射率的測量方法固體介質(zhì):最小偏向角法，自準(zhǔn)直法，干涉法液體介質(zhì)：臨界角法（阿貝折射儀）氣體介質(zhì)：干涉法透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)原理91、折射率的測量方法最小偏向角法測折射率

望遠(yuǎn)鏡被測樣品平行光管ABCi1i2透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)原理101、折射率的測量方法自準(zhǔn)直法測折射率

ABCDO透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)原理111、折射率的測量方法臨界角法測折射率

進(jìn)光棱鏡標(biāo)準(zhǔn)棱鏡imaxn0試樣n0視場臨界角法測折射率原理4578631291011121.進(jìn)光棱鏡2.折射棱鏡3.擺動(dòng)反光鏡4.消色散棱鏡組5.望遠(yuǎn)物鏡組6.平行棱鏡7.分劃板8.目鏡9.讀數(shù)物鏡10.反光鏡11.刻度盤12聚光鏡阿貝折射儀（臨界角法）光路圖透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)原理121、折射率的測量方法干涉法測折射率L1激光器L2P1P2毛玻璃屏補(bǔ)償盒接抽氣機(jī)氣體盒M1M2氣壓計(jì)激光器凸透鏡補(bǔ)償盒分光鏡補(bǔ)償板氣體盒氣壓計(jì)毛玻璃屏反射鏡M2反射鏡M1抽氣進(jìn)氣口透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)原理132、邁克耳孫干涉法測量空氣折射率l氣室氣壓表M1M2GTH激光器打氣球

(1)(2)(3)(4)

透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)原理143、邁克耳孫干涉法測量透明介質(zhì)薄片折射率d透明介質(zhì)M1M2G白光光源

(5)(6)

(7)15透明介質(zhì)折射率的測定第二節(jié)實(shí)驗(yàn)儀器大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)——拓展提高篇物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心透明截止折射率的測定—實(shí)驗(yàn)儀器主要實(shí)驗(yàn)儀器、器件邁克耳孫干涉儀激光器氣壓計(jì)與氣室白光光源16透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)儀器1、邁克耳孫干涉儀17激光器支架插孔氣壓計(jì)支架氣室支架補(bǔ)償鏡分束鏡反射鏡及調(diào)整機(jī)構(gòu)反射鏡及調(diào)整機(jī)構(gòu)觀察屏擴(kuò)束鏡及其調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整桿及支架前調(diào)整桿插孔后調(diào)整桿插孔調(diào)整桿定位孔透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)儀器1、邁克耳孫干涉儀18透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)儀器2、激光器19透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)儀器3、氣壓計(jì)與氣室20透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)儀器3、氣壓計(jì)與氣室21透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)儀器4、白光光源2223透明介質(zhì)折射率的測定第三節(jié)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)——拓展提高篇物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord1儀器檢查、記錄觀察各儀器器件，狀態(tài)是否正常。調(diào)節(jié)反射鏡背面螺釘，以及擴(kuò)束鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)螺釘，使其處在半松半緊狀態(tài)記錄儀器器件名稱，主要儀器的型號(hào)和主要參數(shù)。實(shí)驗(yàn)時(shí)的環(huán)境參數(shù)24透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord2調(diào)節(jié)激光器高度及俯仰角度將擴(kuò)束鏡調(diào)到與激光器平行狀態(tài)。記錄激光器波長λ將激光器支架插入激光器支架插孔,調(diào)節(jié)激光器高度至合適位置。激光光點(diǎn)處在反射鏡中央，則高度合適將調(diào)整桿插入前（后）定位孔。調(diào)節(jié)激光器支架前（后）面三個(gè)螺釘，使得出射激光穿過調(diào)整桿上方小孔。微調(diào)激光器支架前后螺釘，使得調(diào)整桿分別插入前后定位孔時(shí)，激光均穿過調(diào)整桿上方小孔25透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容26透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord3調(diào)節(jié)使兩組光點(diǎn)對應(yīng)重合調(diào)節(jié)兩個(gè)反射鏡背面調(diào)節(jié)螺釘，使對應(yīng)的點(diǎn)重合查看觀察屏上的兩組點(diǎn)的移動(dòng)，直至調(diào)節(jié)后兩組點(diǎn)對應(yīng)的點(diǎn)重合為止27透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容28透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord4得到干涉條紋將擴(kuò)束鏡的方向調(diào)到與激光器垂直狀態(tài)查看觀察屏上是否有同心圓環(huán)狀條紋產(chǎn)生調(diào)節(jié)擴(kuò)束鏡調(diào)節(jié)螺釘，使光束均勻照射到兩個(gè)反射鏡上29透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord5測量空氣折射率測量氣室長度，并在對應(yīng)位置處安裝氣室組件查看觀察屏上是否依然有同心圓環(huán)狀條紋測量并記錄氣室長度l調(diào)節(jié)氣室，使之與反射鏡垂直30透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord5測量空氣折射率給氣室充氣，記錄氣壓值查看觀察屏上的條紋移動(dòng)隨氣壓的變化情況記錄環(huán)境氣壓值記錄條的紋移動(dòng)數(shù)目N記錄N次條紋移動(dòng)時(shí)氣壓計(jì)示數(shù)值的變化Δp代入公式計(jì)算折射率大小緩慢松開氣閥，觀察并記錄N次條紋移動(dòng)時(shí)氣壓計(jì)示數(shù)值的變化31測量次數(shù)123456Δp(mmHg)N空氣折射率測量數(shù)據(jù)記錄表格λ=nm；l=mm,pamb=mmHg32透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord6觀察干涉條紋的變化去掉氣室調(diào)節(jié)反射鏡的調(diào)節(jié)螺桿，直至視野中只有一到兩條條紋為止調(diào)節(jié)反射鏡后面螺釘，觀察干涉條紋的變化，使得干涉條紋變?yōu)橹睏l紋調(diào)節(jié)反射鏡后面螺釘，使得干涉條紋變?yōu)樨Q條紋33透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord7獲得白光干涉條紋去掉激光器，換上白光光源擴(kuò)束鏡方向調(diào)至與光束平行方向小心調(diào)節(jié)反射鏡的調(diào)節(jié)螺桿，直至觀察屏上出現(xiàn)彩色干涉條紋3435透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容透明介質(zhì)折射率的測定—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord8測量透明介質(zhì)折射率調(diào)節(jié)并使得白光干涉條紋的中央條紋對準(zhǔn)視場中的叉絲，并記下反射鏡位置讀數(shù)l1記錄動(dòng)鏡初始位置l1測量透明介質(zhì)片厚度d記錄透明介質(zhì)片厚度d將透明介質(zhì)安裝在薄片架上，使薄片垂直于光路移動(dòng)反射鏡的調(diào)節(jié)螺桿，使得白光干涉條紋回到未加介質(zhì)時(shí)的初始位置，記下反射鏡位置讀數(shù)l2記錄動(dòng)鏡最終位置l236透明介質(zhì)折射率的測定—數(shù)據(jù)處理根據(jù)公式計(jì)算空氣的折射率，推導(dǎo)不確定的計(jì)算公式，完整表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果根據(jù)公式計(jì)算透明介質(zhì)的折射率，推導(dǎo)不確定的計(jì)算公式，完整表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果37數(shù)據(jù)處理要求透明介質(zhì)折射率的測定—思考題思考提高(可在實(shí)驗(yàn)報(bào)告或數(shù)據(jù)報(bào)告選作)1.邁克耳孫干涉儀在什么條件下產(chǎn)生等傾