大學(xué)居家物理實(shí)驗(yàn)-漫反射法測量玻璃折射率

大學(xué)居家物理實(shí)驗(yàn)-漫

反射法測量玻璃折射率-CAL-FENGHAI<2020YEAR-YICAI)JINGBIAN班號33004學(xué)號1190501008姓名楊瀝教師簽字實(shí)驗(yàn)日期2020年5丿J21日預(yù)習(xí)成績 學(xué)生自評分 總成績實(shí)驗(yàn)（五） 漫反射測量玻璃折射率一?實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏?zhǔn)備簡單的實(shí)驗(yàn)器材（激光筆、玻璃、直尺等），通過用激光筆射出玻璃漫反射的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.運(yùn)用大學(xué)物理所學(xué)習(xí)到的光學(xué)部分的知識，計(jì)算出玻璃的折射率，總結(jié)得出玻璃折射率與激光筆照射暗紋直徑之間的關(guān)系，還可得出其A類不確定度。實(shí)驗(yàn)原理全反廟現(xiàn)象：與法線的角度越大，光纖折射的部分則越少，直至當(dāng)大于臨界角時(shí)，全反射便會發(fā)生。如圖所示：藍(lán)色光線發(fā)生全反射紅色光線發(fā)牛反射和折射條件:折射率門］譏實(shí)驗(yàn)中會將被水濕潤的紙巾鋪到需測量的玻璃上，目的是增大玻璃表面的粗糙程度，使之易產(chǎn)生漫反射，以便于測量。原理可如下圖；由圖像可得到：nsm0c=n空氣sin90*Sin6c=l/n?c=arcsinl/nD=4dtan0c=4d/根號下n*2-l可得到暗紋半徑與玻璃折射率之間的關(guān)系式：n=Jl+（害）*2實(shí)驗(yàn)主要步驟或操作要點(diǎn)1?將紙巾鋪在玻璃片上，用水浸濕，驅(qū)趕氣泡使表面平整。用激光筆照射到玻璃片表面，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)暗環(huán)。測量暗環(huán)直徑以及玻璃片厚度（重復(fù)五次）。4?計(jì)算玻璃的折射率以及A類不確定度。5.選取不同厚度玻璃重復(fù)上述操作，測量產(chǎn)生圓環(huán)的特征差異。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用小功率激光筆照射如下圖所示:表1為測量同一厚度玻璃的不同位置的暗紋直徑大小D與玻璃厚度d實(shí)驗(yàn)表格：實(shí)驗(yàn)次數(shù)1試驗(yàn)次數(shù)2試驗(yàn)次數(shù)3試驗(yàn)次數(shù)4試驗(yàn)次數(shù)5實(shí)驗(yàn)玻璃激光筆喑紋直徑D(mm)8.128.188.238.168.26實(shí)驗(yàn)玻璃的厚度d(mm)2.252.272.242.222.28選取另一較厚玻璃.重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)得到下表2：實(shí)驗(yàn)次數(shù)1實(shí)驗(yàn)次數(shù)2實(shí)驗(yàn)次數(shù)3實(shí)驗(yàn)次數(shù)4實(shí)驗(yàn)次數(shù)5實(shí)驗(yàn)激光筆暗紋直徑D(mm)4.504.364.454.244.34實(shí)驗(yàn)玻璃的厚度d(mm)9.129.169.209.049.11注：表二玻璃為我家茶幾玻璃，可能測量不準(zhǔn)確及暗紋不明顯導(dǎo)致測量有誤,故不采用。數(shù)據(jù)處理通過對表1的數(shù)據(jù)處理得出下圖表3:項(xiàng)目數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)激光筆平均喑紋直徑D(mm)8.19實(shí)驗(yàn)玻璃的平均厚度d(mm)2.252折射率1.187通過對表1的數(shù)據(jù)分析，得到其A類不確定度為:項(xiàng)目數(shù)據(jù)玻璃厚度d的A類不確定度60.00172暗紋直徑D的A類不確定度Ud0.01456注：n=5.則t=2.78實(shí)驗(yàn)結(jié)論及現(xiàn)象分析1?通過數(shù)據(jù)擬合及結(jié)果分析可得到玻璃厚度、玻璃折射率、暗紋直徑之間滿足如下關(guān)系：n=J1+(害)*2暗紋直徑跟玻璃厚度呈正相關(guān)的關(guān)系。表一的A類不確定度山二0.00172,Ud二0.01456,玻璃折射率n二1.187討論問題玻璃厚度的不同除了導(dǎo)致產(chǎn)生的圓環(huán)的直徑不同以外還導(dǎo)致了哪些光環(huán)特征的差異？

答：玻璃材質(zhì)不同會導(dǎo)致折射率不同，進(jìn)而導(dǎo)致暗環(huán)直徑改變；浸濕紙巾的粗糙程度。多個(gè)光環(huán)產(chǎn)生的原理是什么？答：在玻璃底面發(fā)生反射的光與入射光相位恒定，頻率一定，會發(fā)生相干現(xiàn)象，在特定區(qū)域會發(fā)生相干相消現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生其他暗環(huán)。激光垂直玻璃入射和45度角入射兩種情況下測量得到的圓環(huán)直徑是否會有很大差異原因是什么答：差距不大。因?yàn)楣馐业浇竦募埫嫔习l(fā)生漫反射，可以把入射點(diǎn)看成一點(diǎn)光源，向四面八方散射。實(shí)驗(yàn)中紙巾為何需要蘸水才能觀察到光環(huán)？答：增加紙巾透明度，使紙巾上面的光可以透過紙巾照射到玻璃上。玻璃不貼紙巾的另一側(cè)浸入水中后光環(huán)現(xiàn)象為何消失？答：玻璃底部與水接觸后會導(dǎo)致底面介質(zhì)發(fā)生改變，由光疏介質(zhì)變成光密介質(zhì)，導(dǎo)致光在以