第22卷第5期Vol.22No.5周口师范学院学报
JournalofZhoukouNormalUniversity2005年9月
Sep.2005
液体折射率测定方法的研究
杨振萍
(西南科技大学理学院,四川绵阳621000)
摘 要:介绍了测量液体折射率的一种实验装置.,解决了实验中测量透镜组焦距难的问题,.关键词:折射率;焦距;实验装置
中图分类号:O43 :-9476(2005)05-0049-02
,讲到牛顿环装置的应用时,一般都是在测量曲率半径、微小厚度、角度等方面的应用,这里介绍牛顿环装置在测量液体折射率方面的应用.
1 基本原理
当薄透镜置于空气中时,其焦距f与透镜材料的折射率n及透镜前后界面曲率半径r1,r2有如下关系
[1]
f
=(n-1)
r1
-
.
[2]
(1)
设两同轴薄透镜的焦距分别为f1和f2,其光心之间的距离为d,则该透镜组的焦距F为
F=f1
+f2
-f1f2
.
(2)
若在平面反射镜上滴几滴液体,并在液体上放一块凸透镜,这样就构成一个由焦距为f1的凸玻璃透镜
和焦距为f2的凹液体透镜组成的透镜组(如图1).对于这样一个由平面镜和透镜组构成的光学系统,若把物置于其焦平面上,则像也一定在此焦平面上形成.
对于该透镜组,由于其光心之间的距离d仅为0.2～0.4cm,若忽略d,按式(2)透镜组的焦距F应为
(3)=+.
F
f1
f2
(3),凸透镜的曲率半径只要测得F及f1,则由式(1)、
为
r=(n-1)
Ff1f1-F
.
(4)
图1 玻璃、液体透镜组
由式(4)不难看出,若凸透镜的曲率半径为已知量,则透镜下面液体的折射率为
n=1+f1-FFf1
.
(5)
实验时,可用蒸馏水和薄透镜组成透镜组,然后测得水透镜组的焦距F水,由式(4)求得凸透镜的曲率
半径r,然后再把蒸馏水换成待测液体,再测得此种液体透镜组的焦距F液,则该液体的折射率可由下式求得
收稿日期:2005-05-28
基金项目:西南科技大学教改课题(No:210-042041)
作者简介:杨振萍(1960-),女,江苏南京人,副教授,主要研究方向:电路分析与实验物理.
50
n=1+(n水-1)
Ff1f1-F水
周口师范学院学报
F液
-
2005年5月
.
(6)
其中F液是水透镜组的焦距.
此实验的关键是测准透镜和透镜组的焦距.这里,采用自准法测焦距.
2 装置介绍
把平行光管固定在标尺支架上,用一个圆纸片,固定在
平行光管的镜筒口,并挖取一半圆孔,如图2,在标尺支架的
图2底座上放一块平面镜,平面镜上放一块凸透镜,上下调节平
行光管,挡光片上亮半圆的像正好出现在其对称位置上,,标尺上读得挡光片到透镜的距离就是凸透镜的焦距.时,亮孔的像也在焦平面上,,,这就是测透镜焦距的自准法..
3 实验结果
(1)r=20.45±0.03cm.牛顿环装置测得r=20.31±0.02cm.(2),如表1.
表1 液体的折射率
液体水
甘油煤油酒精
透镜组焦距F/cm
19.44±0.0417.51±0.0517.66±0.0419.01±0.04
1.449±0.0041.438±0.0041.357±0.004
折射率n1折射率n2
1.33301.45541.44521.3634
相对误差
0.4%0.5%0.5%
说明:n1———本装置测得值;n2———阿贝折射仪测得值
实验中的系统误差是由于忽略了式(2)中光心之间的距离d而引起的,而在测量透镜和透镜组焦距
过程中出现的偶然误差可采用多次测量的方法使之减小.
4 小结
用牛顿环装置测量了液体的折射率,为液体折射率的测量提供了一种简便易行的方法,同时也扩展了平行光管的功能,为实验教学和其他应用提供了一种新的实验测量方法.参考文献:
[1]母国光.光学[M].北京:人民教育出版社,1984.69.[2]姚启钧.光学教程[M].北京:高等教育出版社,1990.210.
Researchonthewaytodetermineliquidrefractiveindex
YANGZhengΟping
(SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Sichuan,Mianyang621000,China)
Abstract:Anexperimentmachinetodetermineliquidrefractiveindexisintroduced.Themachinecandeterminethefociof
lensandaseriesofliquidlensexactly,andhasthedifficultdeterminationofthefociofaseriesoflenssettled,andenhancestheprecisionofdeterminingliquidrefractiveindex.
Keywords:refractiveindexfoci;experimentmachine
第22卷第5期Vol.22No.5周口师范学院学报
JournalofZhoukouNormalUniversity2005年9月
Sep.2005
液体折射率测定方法的研究
杨振萍
(西南科技大学理学院,四川绵阳621000)
摘 要:介绍了测量液体折射率的一种实验装置.,解决了实验中测量透镜组焦距难的问题,.关键词:折射率;焦距;实验装置
中图分类号:O43 :-9476(2005)05-0049-02
,讲到牛顿环装置的应用时,一般都是在测量曲率半径、微小厚度、角度等方面的应用,这里介绍牛顿环装置在测量液体折射率方面的应用.
1 基本原理
当薄透镜置于空气中时,其焦距f与透镜材料的折射率n及透镜前后界面曲率半径r1,r2有如下关系
[1]
f
=(n-1)
r1
-
.
[2]
(1)
设两同轴薄透镜的焦距分别为f1和f2,其光心之间的距离为d,则该透镜组的焦距F为
F=f1
+f2
-f1f2
.
(2)
若在平面反射镜上滴几滴液体,并在液体上放一块凸透镜,这样就构成一个由焦距为f1的凸玻璃透镜
和焦距为f2的凹液体透镜组成的透镜组(如图1).对于这样一个由平面镜和透镜组构成的光学系统,若把物置于其焦平面上,则像也一定在此焦平面上形成.
对于该透镜组,由于其光心之间的距离d仅为0.2～0.4cm,若忽略d,按式(2)透镜组的焦距F应为
(3)=+.
F
f1
f2
(3),凸透镜的曲率半径只要测得F及f1,则由式(1)、
为
r=(n-1)
Ff1f1-F
.
(4)
图1 玻璃、液体透镜组
由式(4)不难看出,若凸透镜的曲率半径为已知量,则透镜下面液体的折射率为
n=1+f1-FFf1
.
(5)
实验时,可用蒸馏水和薄透镜组成透镜组,然后测得水透镜组的焦距F水,由式(4)求得凸透镜的曲率
半径r,然后再把蒸馏水换成待测液体,再测得此种液体透镜组的焦距F液,则该液体的折射率可由下式求得
收稿日期:2005-05-28
基金项目:西南科技大学教改课题(No:210-042041)
作者简介:杨振萍(1960-),女,江苏南京人,副教授,主要研究方向:电路分析与实验物理.
50
n=1+(n水-1)
Ff1f1-F水
周口师范学院学报
F液
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2005年5月
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(6)
其中F液是水透镜组的焦距.
此实验的关键是测准透镜和透镜组的焦距.这里,采用自准法测焦距.
2 装置介绍
把平行光管固定在标尺支架上,用一个圆纸片,固定在
平行光管的镜筒口,并挖取一半圆孔,如图2,在标尺支架的
图2底座上放一块平面镜,平面镜上放一块凸透镜,上下调节平
行光管,挡光片上亮半圆的像正好出现在其对称位置上,,标尺上读得挡光片到透镜的距离就是凸透镜的焦距.时,亮孔的像也在焦平面上,,,这就是测透镜焦距的自准法..
3 实验结果
(1)r=20.45±0.03cm.牛顿环装置测得r=20.31±0.02cm.(2),如表1.
表1 液体的折射率
液体水
甘油煤油酒精
透镜组焦距F/cm
19.44±0.0417.51±0.0517.66±0.0419.01±0.04
1.449±0.0041.438±0.0041.357±0.004
折射率n1折射率n2
1.33301.45541.44521.3634
相对误差
0.4%0.5%0.5%
说明:n1———本装置测得值;n2———阿贝折射仪测得值
实验中的系统误差是由于忽略了式(2)中光心之间的距离d而引起的,而在测量透镜和透镜组焦距
过程中出现的偶然误差可采用多次测量的方法使之减小.
4 小结
用牛顿环装置测量了液体的折射率,为液体折射率的测量提供了一种简便易行的方法,同时也扩展了平行光管的功能,为实验教学和其他应用提供了一种新的实验测量方法.参考文献:
[1]母国光.光学[M].北京:人民教育出版社,1984.69.[2]姚启钧.光学教程[M].北京:高等教育出版社,1990.210.
Researchonthewaytodetermineliquidrefractiveindex
YANGZhengΟping
(SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Sichuan,Mianyang621000,China)
Abstract:Anexperimentmachinetodetermineliquidrefractiveindexisintroduced.Themachinecandeterminethefociof
lensandaseriesofliquidlensexactly,andhasthedifficultdeterminationofthefociofaseriesoflenssettled,andenhancestheprecisionofdeterminingliquidrefractiveindex.
Keywords:refractiveindexfoci;experimentmachine