牛顿环测液体折射率实验报告
用牛顿环产生的干涉条纹测量液体的折射率
The measurement of liquid refractive index by using interfered stripe of Newton ring
WANG Yu ping
( Department of Physics, Fuling T eachers College, Chong qing, 408003, China)
d 左 / mm d 右 / mm d 左 / mm d 右 / mm d 左 / mm d 右 / mm 40. 242 23. 415 32. 136 17. 508 42. 496 28. 056
r k= ( d 左- d 右) / 2 r 空= 8. 414 r 水= 7. 314 r 酒= 7. 220
Abstract: T he w ays of measuring t he liquid ref ract ive index are discussed t hrough radius of inter f ered st ripe by using ex periment al set of New t on ring Key words: Newt on ring; interference; liquid; refract ive index
第 20 卷第 10 期 2001 年 10 月
大 学 物 理 COL L EGE PHYSICS
Vol. 20 No. 10 Oct. 2001
物理实验
用牛顿环产生的干涉条纹测量液体的折射率
王玉平
( 涪陵师范专科学校 物理系 , 重庆 408003)
摘要 : 提出了用牛顿环实验装置 , 通过测量干涉条纹的半径来测量液体折射率的方法 . 关键词 : 牛顿环 ; 干涉 ; 液体 ; 折射率 中图分类号 : O 436. 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 0712( 2001) 10 0029 02 牛顿环通常用 来观 察干 涉现 象 , 利用 读数 显微 镜 测量干涉条纹 半径 , 根据 已知 的波长 和干 涉条 纹的 级 数计算透镜的曲率半径 . 其原理装 置如图 3 所 示 . 在 平 板玻 璃 DE 上放 一平凸 透镜 ABC, 在它 们的空 隙中 充 有折射率为 n 的透明 介质 . 平行光 垂直 照射在 平凸 透 镜 ABC 的 A B 面上 , 在介质的上下面形成两 次反射 , 两 次反射之间存 在一定 的光 程差 , 从而 形成 等厚 干涉 条 纹 . 这些干涉条纹是一组以 C 为 圆心的同 心圆 , 如图 4 所示 . 第 k 级干涉条纹的光程差为
牛顿环测液体的折射率
摘要：由牛顿发现利用用一个曲率半径大的凸透镜和一个平面玻璃相接触，用单色光照射，则出现明暗相间的单色圆环。
这种光学现象被称为“牛顿环”。
利用牛顿环的光学原理测量液体折射率，是一种十分可行的方法，本文中阐述了牛顿环的光学原理和测量蓖麻油折射率的实验原理,并研究出了具体的测量方法,最后对蓖麻油的折射率进行了测量,并得出了较为可靠地数据结果。
English abstract:By Newton found use in a large radius of curvature of the convex lens and a flat glass contact, with monochromatic light illuminate, appear with monochromatic light and shade is ring. This optical phenomenon is known as \"Newton ring\". Using the optical principle of Newton's rings measuring liquid refractive index, is a very feasible method, this article elaborated the Newton ring optical principle and the principle of measuring refractive index of castor oil experiment, and worked out the specific measurement method, finally, the refractive index were measured, castor oil and it is concluded that the more data results in a reliable way.关键词：牛顿环、折射率、逐差法Keywords:Newton's rings, refractive index, by differential method目录摘要 (1)关键词 (1)一、牛顿环 (2)（一）牛顿环简介 (3)（二）牛顿环原理 (3)二、牛顿环测量水的折射率 (5)（一）测量原理 (5)（二）实验测量方法 (5)（三）实验步骤 (5)（四）实验数据及其计算 (6)1、牛顿环测量空气的折射率 (6)2、牛顿环测量水的折射率 (7)3、水的折射率的计算 (8)三、误差分析 (8)四、实验结果及其结论 (9)五、结束语 (10)参考文献 (10)一、牛顿环（一）牛顿环简介17世纪初，物理学家牛顿在考察肥皂泡及其他薄膜干涉现象时，把一个玻璃三棱镜压在一个曲率已知的透镜上，偶然发现干涉圆环，并对此进行了实验观测和研究。
等厚干涉牛顿环实验报告
等厚干涉牛顿环实验报告一、实验目的通过等厚干涉牛顿环实验，掌握液体光程差测量法的原理、方法与技巧，加深对干涉现象的理解。
二、实验原理1、干涉现象：两个波长相等的光波相交时，在相交区域内会出现明暗相间的干涉条纹现象，称为干涉现象。
2、等厚干涉：同一透明介质中，光线经过的路程相等，产生干涉现象。
3、牛顿环：在凸透镜和平板玻璃之间加液体，在两个平面之间形成空气薄膜，形成明暗相间的干涉条纹，称为牛顿环。
4、液体光程差公式：若液体高为h，半径为r，曲率半径为R，n为液体的折射率，则光程差为：Δ=h*(1-n^2/(1+(r/R)^2))三、实验器材牛顿环装置、数字显微镜、压电陶瓷调节器、钠光灯、凸透镜、平板玻璃、液体（水或甘油）。
四、实验步骤1、将牛顿环装置放平，并在顶上固定凸透镜。
2、在凸透镜上滴入液体，注意液体应该均匀，将平板玻璃慢慢放在液体上并压紧，调整液体高度和厚度，待牛顿环稳定后，进行观察。
3、使用数字显微镜，在环的中央测量各环的直径，注意要取多组数据。
4、根据公式计算出各环的半径，计算出液体的折射率。
5、重复以上步骤，取不同液体，比较其折射率。
五、实验注意事项1、注意平板玻璃和凸透镜的清洁，避免出现指纹、灰尘等污染物，影响实验结果。
2、滴液时注意液滴均匀，避免产生空气袋。
3、测量时注意数字显微镜的读数准确。
4、实验过程中要小心，避免出现液体溅出等安全问题。
六、实验结果和分析根据实验数据，可以通过公式计算液体的折射率，将各组数据进行平均值计算，得到不同液体的结果，比较其误差，进一步分析液体的特性和品质。
七、实验总结通过等厚干涉牛顿环实验，掌握了液体光程差测量法的原理、方法与技巧，加深了对干涉现象的理解。
同时，也提高了实验能力和思维能力，为今后科研实践打下了基础。
利用牛顿环测液体折射率
利用牛顿环测液体折射率摘要：液体折射率的测量在工农业中十分重要，本文阐述了牛顿环测液体折射率的实验原理，通过比较空气与水中牛顿环半径，求出液体折射率。
本文采用逐差法处理数据，测量过程简单，结果较为准确关键词：牛顿环 液体折射率 逐差法牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象，能充分显示光的波动性。
本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象，更新了液体折射率的测试方法，使牛顿环的应用更加丰富，开拓了物理实验的新视野。
一，当牛顿环薄膜为一般介质的讨论如图所示，设距接触点为ｒ处薄膜厚度为ｄ，设薄膜折射率为Ｎ．一束单色光垂直投射上去，入射光在薄膜上下表面反射并与上表面发生干涉，两束光光程差为：=22dn λδ+------------------------------------------(1)在反射光中形成一系列以接触点Ｏ为中心的明暗相间的同心圆圈（如图ｂ所示）叫牛顿圈。
其中2λ项是膜层下表面光由光疏介质到光密介质交界面反射时所引起的半波损失。
满足明、暗圈的干涉条件分别是： 22dN k λδλ=+=――――――――――――(2)K=1,2,3……2(21)22dN k λλδ=+=+-----------------------------(3)由图a 几何关系可知： 222()R r R d =+-即： 222r Rd d =-其中R 为透镜曲率半径。
由于R>>d,所以上式近似为：22r Rd = ——————————————（4）代入明暗圈公式有：2(21)2k k R r N λ+=（明圈）————————（５）2kR r Nλ=（暗圈）———————————（６） 由上式知，圈半径越大，相应的干涉级别越高。
随着圈半径增大，薄膜上下层两面间夹角增大，条纹变密。
实际观察到的牛顿环中心不是一点, 而是一个亮圆斑或者暗圆斑。
这是因为透镜的凸面与平面玻璃接触时受压而发生的弹性形变, 接触处是一个圆面, 或者是由于透镜与平面玻璃之间有尘埃, 造成两玻璃面未接触上。
牛顿环法测液体折射率的实验研究
牛顿环法测液体折射率的实验研究折射，一种光的自然现象，它的发生依赖于光的波长，以及光折射介质的折射率。
折射率，一种介质的物理量，它决定了光在介质中传播时发生的折射程度，以及光在介质中传播时被改变的波长。
而在本文中，我们将聚焦于探讨牛顿环法在测量液体折射率方面的研究。
牛顿环法是科学家发明的一种用来测量折射率的方法。
牛顿环法包括三个步骤：先用现成的玻璃片做半透镜，然后放在一个有反射环的容器中，最后将容器放置在一个照明设备的照射下。
当照射的光线被半透镜反射到反射环上时，一条光线就会被反射到另一边的反射环上，这条光线被称为真实线。
然后将液体放入容器中，当液体反射的光线穿过液体时，它会发生折射，折射的光线称为反射线。
当真实线和反射线分别出现在反射环上时，从里面测试发现他们会有一定量的角度偏移，这个角度偏移就是液体折射率的测量值。
牛顿环法过程中涉及到的各种因素会对测量结果产生影响，例如物体的表面粗糙程度，物体的折射角等等。
若物体表面存在粗糙程度，那么光辐射就会发生反射，影响对物体表面光折射率的测量。
此外，假如物体表面折射角大于90°，就会发生全反射，因此无法通过牛顿环法测量物体折射率。
为了尽可能准确地测量液体折射率，应该采取一定的措施，确保物体表面粗糙程度尽可能小，而且物体表面的折射角应小于90°，有助于获得准确的测量结果。
折射率的测量精度受多种因素的影响，比如照明设备的光强，以及反射环的折射率。
所以为了确保测量结果的准确性，应该使用较强的光源，而且反射环的折射率应尽量接近样本，这样可以提高测量结果的准确性。
在本文中，我们着重探讨了牛顿环法在测量液体折射率方面的应用。
牛顿环法是一种简便而有效的方法，能够准确测量出液体的折射率，并且特殊器件不多，常见的玻璃片和反射环就可以搭建出一个实验装置。
另外，牛顿环法有一系列特定的条件，必须要满足，才能得到准确的测量结果，例如物体表面的粗糙程度，以及物体的折射角等等。
水和酒精的折射率的测量
牛顿环测量液体折射率序 言液体折射率的测量在实际生活中有很多用途，测量方法也多种多样，也各有利弊。
在学完大学基本物理实验后对液体测量有了新的想法，主要利用的牛顿环和劈尖干涉来测量液体折射率。
在研究光的干涉和衍射过中，都在空气中进行，即n=1。
只要将装置放在被测液体中，那么n 就可以被测量出来。
原理上有很强的可行性和可操作性，是较为理想的测量方法。
在实际测量中要注意实验操作和数据分析。
其优势在于结果误差小、快捷和原理简单。
一、实验目的1.了解牛顿环的结构2.学会使用牛顿环测量液体（水和酒精）的折射率二、实验原理长为x 当以波的钠黄光垂直照射到平凸透镜时上，由液体膜上，下表面反射光的光程差以及干涉相消。
如图1所示。
即暗纹条件：......)2,1,0(2/)12(2/2=+=+=n n ne λλδ (1) 式中e 为某一暗纹中心，所在处的液体膜厚度，k 为干涉级次。
利用图中的几何关系，可得：R r e 2/2= (r 为条纹半径），代入(1)式，有......)2,1,0(2/)12(2//2=+=+=n n R nr λλδ (2)则暗纹半径......)2,1,0(/==n k nR r k λ (3) 若取暗纹观察，则第m ，k 级对应的暗环半径的平方n mR r m /2λ= (4)k nR r n /2λ= (5) 两式相减得平凸透镜的曲率半径)/()(22n m n r r R nm --= (6) 观察牛顿环时我们也将会发现牛顿环中心由于形变，灰尘，水等的影响，中心不是一点，而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑。
目因而圆心不易确定。
故常取暗环的直径替换。
进而有λ)(4/)(22n m n D D R n m--= (7) 同理对于空气膜，则λ)(4/2'2'n m D D R mn --= (8) 式（7）与（8）相比，可得：λ)(4/2'2'n m D D n m n --= (9) 由（9）可知，只要测出同一装置（相同的平凸透镜和平面的玻璃板）下的空气膜和液体膜的条纹直径，即可求出液体的折射率。
测量液体折射率实验报告
测量液体折射率实验报告测量液体折射率实验报告引言：折射率是光线在不同介质中传播时的性质之一，它是描述光线在介质中传播速度变化的指标。
测量液体折射率是物理实验中常见的实验之一，通过实验可以了解不同液体的折射率特性，并且掌握测量方法和技巧。
本实验旨在通过测量液体的折射率，探究光在液体中传播的规律。
实验步骤：1. 实验器材准备：实验所需的器材包括：光源、凸透镜、直尺、液体样品、白纸等。
2. 准备液体样品：选择不同的液体样品，如水、酒精、油等，并准备好相应的容器。
3. 设置实验装置：将光源置于一侧，通过凸透镜将光线聚焦，使其通过液体样品后射到白纸上。
4. 测量光线的折射角：在白纸上标出入射光线和折射光线的位置，并测量它们与法线的夹角。
5. 计算折射率：根据测得的入射角和折射角，利用折射定律计算出液体的折射率。
实验结果：通过实验测得不同液体的折射率如下：1. 水：折射率为1.332. 酒精：折射率为1.363. 油：折射率为1.47讨论与分析：从实验结果可以看出，不同液体的折射率是不同的。
这是因为不同液体的分子结构和密度不同，导致光在其中传播的速度也不同，从而产生了不同的折射率。
在本实验中，我们使用了凸透镜将光线聚焦，这是因为凸透镜能够将光线折射并使其聚焦到一个点上。
通过测量入射光线和折射光线与法线的夹角，我们可以根据折射定律计算出液体的折射率。
折射定律表明，入射光线、折射光线和法线三者在同一平面上，且满足折射率的关系式：n1*sinθ1 = n2*sinθ2，其中n1和n2分别为两个介质的折射率，θ1和θ2为入射角和折射角。
通过本实验，我们不仅了解了液体的折射率特性，还掌握了测量液体折射率的方法和技巧。
在实际应用中，测量液体折射率常用于确定液体的成分和浓度，以及研究光在液体中的传播规律。
例如，在药学领域中，测量药物溶液的折射率可以帮助确定药物的浓度，从而对药物进行质量控制和分析。
结论：通过测量不同液体的折射率，我们可以得出结论：不同液体的折射率是不同的，这是由于液体的分子结构和密度不同导致的。
牛顿环装置的改进并测量液体折射率及现象讨论
０ １ ４ ０ １ ０ ）
摘 要 ： 根 据 牛 顿 环 干 涉 法 测 量 液 体 折 射 率 时 存 在 的 视 场 模 糊 不 清 的实 验 现 象 ， 改进 牛顿环装 置 ， 获 得 更 加
清 晰易 于 观 察 的 干 涉 条 纹 ， 并 确 保 在 同一 薄 膜 厚 度 下 测 量 液 体 折 射 率 ， 提 高 测 量 折 射 率 的 精 确 度 。结 合 真 实 可 靠 的实 验 图 片 ， 对 现象 分 析 讨 论 ， 进 一 步 说 明 牛 顿 环 装 置 改 进 的合 理 性 。
ｉ ｌ ｌ ｕｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｔ ｈｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏｆ Ｎｅ ｗｔ ｏｎ ｒ ｉ ｎｇ ｄ ｅ ｖｉ ｃ ｅ ｉ ｍ ｐｒ ｏｖ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ；Ｎｅ ｗｔ ｏ ｎ ｒ ｉ ｎ ｇ；ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ
关键词 ： 大学物理实验 ； 牛 顿 环 ；液 体 折 射 率
中 图分 类 号 ： Ｏ４ － ３ ３ 文 献标 志 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ２ — ４ ９ ５ ６ （ ２ ０ １ ５ ） １ ０ － ０ ０ ９ ７ — ０ ３
Ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ Ｎｅ ｗｔ ｏ ｎ ｒ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｔ ｏ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ
Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， Ｂ ａ ｏ ｔ ｏ ｕ ０ １ ４ ０ １ ０， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
基于牛顿环实验测液体折射率
将两式相除，并将空气折射率近似为 1，便可以得到如下
公式：n=
Dp2-Dq2 D′p2-D′q2
（4）
因此，只要分别测出空气介质和液体介质第 p 暗环和
第 q 暗环的暗环直径，即可求出液体的折射率。
2 测量结果
为减少测量误差，我们采用逐差法测量，将牛顿环装
置放在读数显微镜下，首先用读数显微镜测出空气介质的
q 圈 左 xq
右 x′q
差 Dq
D2p-D2q/mm2
50 25.080 14.482 10.598 25 23.523 16.038 45 24.788 14.740 10.048 20 23.120 16.439 40 24.518 15.040 9.478 15 22.675 16.887 35 24.202 15.342 8.860 10 22.468 17.425 30 23.885 15.675 8.210 5 21.452 18.119
中 图 分 类 号 ：O4
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1006-4311（2012）33-0310-02
0 引言
折射率是物质的最基础的特性参量，测量折射率大小
的测量是物理实验要解决的主要任务之一。实验过程中对
液体折射率进行测量的时候由于其具备的复杂度较大，误
差性比较大，所以说要比固体折射率的测量难一点。本文
以介绍测量液体折射率的措施为中心。具体分析了牛顿环
干涉的方法和光在液体内部传播的特性，这不但是增加了
该题目的实验内容，而且还提出了比较切实可行的测量液
体折射率的新型措施，物理意义使清晰明白、方法便捷，而
且能够产生合理有效的测量结果。在实验的过程中能够促
进学员理解光的具体特性，不断的提高学员研究和解决问
牛顿环测液体折射率实验报告
利用牛顿环测液体的折射率【摘要】本文结合牛顿环干涉原理测量空气折射率的方法，阐述了测量液体折射率的实验原理，并研究出了具体的测量方法，最后对水的折射率进行了测量，并得出了较为准确的测量结果。
一、实验目的：牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象，能充分显示光的波动性。
本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象，更新了液体折射率的测试方法，使牛顿环的应用更加丰富，开拓了物理实验的新视野。
二、设计原理当以波长为x 的钠黄光垂直照射到平凸透镜上时，由液体膜上，下表面反射光的光程差以及干涉相消。
即暗纹条件：式中e 为某一暗纹中心，所在处的液体膜厚度，k 为干涉级次。
利用图中的几何关系，可得：R r e 2/2= (r 为条纹半径），代入（1）式，有......)2,1,0(2/)12(2//2=+=+=n n R nr λλδ （2）则暗纹半径......)2,1,0(/==n k nR r k λ （3） 若取暗纹观察，则第m ，k 级对应的暗环半径的平方n mR r m/2λ= （4）k nR r n /2λ= （5）两式相减得平凸透镜的曲率半径)/()(22n m n r r R n m--= （6） 观察牛顿环时我们也将会发现牛顿环中心由于形变，灰尘，水等的影响，中心不是一点，而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑。
目因而圆心不易确定。
故常取暗环的直径替换。
进而有λ)(4/)(22n m n D D R n m--= （7） 同理对于空气膜。
则有λ)(4/2'2'n m D D R n m--= （8） 式（7）与式（8）相比，可得：)/()(222'2'n m n mD D D D n --= （9） 由（9）式可知，只要测出同一装置（相同的平凸透镜和平面的玻璃板）下的空气膜和液体膜的条纹直径，即可求出液体的折射率。
三、设计方案 1.调整实验装置将牛顿环装置放在毛玻璃上。
牛顿环实验测水的折射率研究
图１ 牛顿环仪原理
２ 实验结果
测出牛顿环空气层形成的１０组牛顿环的直径。将牛顿环放入玻 璃器皿中，注入水使水面刚好不没出牛顿环仪平凸透镜，再测出 １０组牛顿环的直径，两次测量结果如表１和表２，用逐差法处理数 据。
表１ 介质为空气时牛顿环的数据
单位毫米
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图２ 牛顿环干涉条纹
图３ 实验装置
设平凸透镜半径为 ，单色入射光波长为 ，牛顿环的半径为
（收稿日期：２００８·０１·２３）
（接４页）术、专用芯片式服务器等多项措施。同时，电子党务不仅 仅是现有党务工作的电子化，而是党务的改革与创新。目前，电子党 务应该从建立党建网站、网页向重视完善党政内部业务信息化建设由 内向外逐步拓展，使其成为加强党的执政能力建设，提高党的领导水 平和执政水平的重要途径，为实现党建工作的创新做出应有贡献。
（收稿日期：２００７·１２·１４）
学术研讨
２００８年第３期 38
牛顿环实验测水的折射率研究
汪志刚
牛顿环测液体的折射率
师大学毕业论文论文题目：利用牛顿环测量水的折射率系别：物理系专业：物理学班级：09A班学生：马援奎学号：指导教师：袁海良职称：副教授最后完成时间：本科毕业论文（设计）题目审批表系别：班级：专业：本科毕业论文（设计）中期检查表系别：班级：专业：本科毕业论文（设计）指导教师评语系别：班级：专业：本科毕业论文（设计）答辩记录表系别：班级：专业：利用牛顿环测量水的折射率实验马援奎摘要：由牛顿发现利用用一个曲率半径大的凸透镜和一个平面玻璃相接触，用单色光照射，则出现明暗相间的单色圆环。
这种光学现象被称为“牛顿环”。
利用牛顿环的光学原理测量液体折射率，是一种十分可行的方法，本文中阐述了牛顿环的光学原理和测量蓖麻油折射率的实验原理,并研究出了具体的测量方法,最后对蓖麻油的折射率进行了测量,并得出了较为可靠地数据结果。
English abstract:By Newton found use in a large radius of curvature of the convex lens and a flat glass contact, with monochromatic light illuminate, appear with monochromatic light and shade is ring. This optical phenomenon is known as \"Newton ring\". Using the optical principle of Newton's rings measuring liquid refractive index, is a very feasible method, this article elaborated the Newton ring optical principle and the principle of measuring refractive index of castor oil experiment, and worked out the specific measurement method, finally, the refractive index were measured, castoroil and it is concluded that the more data results in a reliable way.关键词：牛顿环、折射率、逐差法Keywords:Newton's rings, refractive index, by differential method目录摘要 (6)关键词 (6)一、牛顿环 (7)（一）牛顿环简介 (7)（二）牛顿环原理 (8)二、牛顿环测量水的折射率 (9)（一）测量原理 (9)（二）实验测量方法 (10)（三）实验步骤 (10)（四）实验数据及其计算 (10)1、牛顿环测量空气的折射率 (10)2、牛顿环测量水的折射率 (12)3、水的折射率的计算 (13)三、误差分析 (13)四、实验结果及其结论 (14)五、结束语 (14)参考文献 (15)一、牛顿环（一）牛顿环简介17世纪初，物理学家牛顿在考察肥皂泡及其他薄膜干涉现象时，把一个玻璃三棱镜压在一个曲率已知的透镜上，偶然发现干涉圆环，并对此进行了实验观测和研究。
利用牛顿环测液体折射率
利用牛顿环测液体折射率摘要：液体折射率的测量在工农业中十分重要，本文阐述了牛顿环测液体折射率的实验原理，通过比较空气与水中牛顿环半径，求出液体折射率。
本文采用逐差法处理数据，测量过程简单，结果较为准确关键词：牛顿环 液体折射率 逐差法牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象，能充分显示光的波动性。
本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象，更新了液体折射率的测试方法，使牛顿环的应用更加丰富，开拓了物理实验的新视野。
一，当牛顿环薄膜为一般介质的讨论如图所示，设距接触点为ｒ处薄膜厚度为ｄ，设薄膜折射率为Ｎ．一束单色光垂直投射上去，入射光在薄膜上下表面反射并与上表面发生干涉，两束光光程差为：=22dn λδ+------------------------------------------(1)在反射光中形成一系列以接触点Ｏ为中心的明暗相间的同心圆圈（如图ｂ所示）叫牛顿圈。
其中2λ项是膜层下表面光由光疏介质到光密介质交界面反射时所引起的半波损失。
满足明、暗圈的干涉条件分别是： 22dN k λδλ=+=――――――――――――(2)K=1,2,3……2(21)22dN k λλδ=+=+-----------------------------(3)由图a 几何关系可知： 222()R r R d =+-即： 222r Rd d =-其中R 为透镜曲率半径。
由于R>>d,所以上式近似为：22r Rd = ——————————————（4）代入明暗圈公式有：2(21)2k k R r N λ+=（明圈）————————（５）2kR r Nλ=（暗圈）———————————（６） 由上式知，圈半径越大，相应的干涉级别越高。
随着圈半径增大，薄膜上下层两面间夹角增大，条纹变密。
实际观察到的牛顿环中心不是一点, 而是一个亮圆斑或者暗圆斑。
这是因为透镜的凸面与平面玻璃接触时受压而发生的弹性形变, 接触处是一个圆面, 或者是由于透镜与平面玻璃之间有尘埃, 造成两玻璃面未接触上。
牛顿环实验报告
牛顿环实验报告一、引言牛顿环实验是光学领域中一种经典的实验方法，用于研究光的干涉现象。
这个实验主要利用了反射光在透明介质表面产生菲涅尔反射时所形成的干涉环，通过对环的观察和计算，我们可以推导出介质的折射率等重要光学参数。
本报告将介绍牛顿环实验的原理、实验装置和实验结果，并对实验中的误差源和可能的改进方法进行讨论。
二、原理牛顿环实验基于干涉的原理进行。
光在垂直入射透明介质表面时，部分光线会发生反射和折射，而反射光在介质表面上形成了干涉环。
这些干涉环的强度和位置与光的波长、介质的折射率以及反射面与检测点的距离有关。
根据光的干涉理论，我们知道在二维平面上的两束光如果满足相干性条件，则它们会产生干涉现象。
牛顿环实验中，通过在透明介质上放置一个透明平凸透镜，可以形成一组由平凸透镜表面反射光和透射光构成的干涉环。
这些干涉环的中心是暗纹，即路径差为整数倍波长的位置，而旁边的亮纹则是路径差为半波长的位置。
根据干涉的条件，牛顿环的半径r与光的波长λ、透镜曲率R和介质的折射率n有关。
具体的关系式为：r² = Rλ/2n通过测量牛顿环的半径r，我们可以计算出介质的折射率n。
三、实验装置牛顿环实验的典型装置包括以下几个部分：1. 光源：一般使用白光源，比如白炽灯或氙气灯。
需要注意的是，光源的稳定性要求较高，以保证实验结果的准确性。
2. 透镜：使用平凸透镜，具有一定的曲率半径和折射率。
3. 实验平台：用于支撑透镜和控制透镜与光源之间的距离。
4. 显微镜：用于观察牛顿环，并进行测量。
实验装置的搭建比较简单，只需将光源放置在实验平台上，透镜放在光源上方一定距离处，并调节透镜与光源之间的距离，使得产生清晰的干涉环。
然后使用显微镜观察、测量牛顿环的半径。
四、实验步骤1. 在实验桌上搭建好实验装置，并确保光源的稳定性。
2. 调节透镜与光源之间的距离，使得牛顿环的形态清晰可见。
3. 使用显微镜观察牛顿环，并将显微镜调节到合适的焦距，以确保获得清晰的图像。
牛顿环法测液体折射率的实验研究
牛顿环法测液体折射率的实验研究折射率（refractiveindex,RI）是一个重要的物理量，在光学领域有着非常重要的作用。
它描述的是光在物体（比如液体）的边界处的变化，可以帮助物理学家们更加精确地描述物体的状态。
有一种特殊的方法牛顿环法，可以帮助科学家们精确地测量液体的折射率。
牛顿环法的基本原理是，当光通过一个环形装置时，其变化是液体折射率的函数。
牛顿环这种装置通常由环形物体（这里是液体）以及一个基准（一般是水）组成，光线会在这两个物体之间反射，形成一个“环”。
系统的折射率会随着光的变化而变化，而科学家用这些变化来计算折射率。
在牛顿环法实验中，首先将需要测量的液体放入一种叫做折射率仪的特殊仪器中。
然后，一个环形管会将液体与水隔开，并将一台光源放置在环形管的一个焦点处。
接着，科学家需要仔细观察光线反射的变化并记录下来，然后用这些变化来计算液体的折射率。
实验表明，牛顿环法是一种相对准确的测量液体折射率的方法。
实验中，科学家可以更快更准确地测量液体的折射率，而且不存在任何测量误差。
因此，牛顿环法是液体折射率测量的有效方法之一，实验中也证明了它的可行性和准确性。
在应用牛顿环法测量液体折射率的实验中，许多参数都需要测量。
最关键的是，科学家需要精确地测量液体的折射率。
其次，还需要考虑物理参数，比如液体的温度和比重，以及管子的宽度等。
在这种情况下，科学家需要使用恰当的仪器来测量液体的参数，而仪器本身也必须使用可靠的基准物质来确保测量精度。
总之，牛顿环法是一种有效的测量液体折射率的方法，虽然它要求科学家有足够的技术知识和技能来进行准确的测量，但只要满足了所有必要的要求，可以确保测量准确度，因此这种方法可以准确地测量液体的折射率。
它可以帮助科学家更准确地了解液体的特性，从而可以更好地利用这些知识来探索其他物理原理。
用牛顿环对比法测液体的折射率_郭小花
（ ｋ＝０， １， ２…）
（ １）
式中ｅ为某一暗纹中心所在处的液体膜厚度， ｋ 为干涉级次。
利用图１中的几何关系， 可得ｅ≈ ｒ２ （ ｒ为条纹 ２Ｒ
半径） ， 代入 （ １） 式， 有
（ ｋ＝０， １， ２…）
（ ２）
图１ 牛顿环实验装置
如图１所示， 我们把一个曲率半径很大的平凸 透 镜ＡＯＢ放 在 一 块 滴 有 少 许 液 体 的 平 面 玻 璃 板 Ｄ 上， 二者之间形成一层厚度不均匀的液体薄层 （ 设 其折射率为ｎ） ， 接触点为Ｏ， 当光近乎垂直地照射 到薄膜上时， 在整个视场内光线的入射角可视为不 变的常数， 则反射光在相遇点的相位差只决定于产 生该反射的薄膜厚度。薄膜上厚度相同的地方反射 光所产生的光程差相同， 因此等厚干涉条纹的形状 是 薄 膜 上 等 厚 度 点 的 轨 迹 。 ［１］在 牛 顿 环 中 ， 干 涉 条纹是一组以Ｏ为中心的同心圆环。
（ ４）
ｒｋ２＝
ｋＲλ ｎ
（ ５）
两式相减， 得平凸透镜的曲率半径
Ｒ＝ （ｒｍ２－ ｒｋ２） ｎ
（ ６）
（ｍ－ ｋ） λ
观察牛顿环时我们也将会发现， 牛顿环中心由
于形变、灰尘、水等的影响， 中心不是一点， 而是
一 个 不 甚 清 晰 的 暗 或 亮 的 圆 斑 。 ［３］因 而 圆 心 不 易
确定， 故常取暗环的直径替换， 进而有
２．２ 把平凸透镜压到滴水的光学玻璃上， 则它 和平面玻璃板之间形成了液体膜。将此装置放到显 微镜的载物台上， 调节手轮， 使显微镜由低向高缓 慢移动， 直至在目镜中看到清晰的干涉条纹为止。 由于液体膜压得不会很均匀， 故在视场中的某个地 方会出现一小块空气膜， 其干涉花样如图２所示。
牛顿环干涉法测量液体折射率的实验研究
牛顿环干涉法测量液体折射率的实验研究
张思慧;辛琨;邹俭英;尹教建;韩立立;周小岩
【期刊名称】《大学物理实验》
【年(卷),期】2016(029)004
【摘要】利用牛顿环干涉法测量了水、乙醇和不同浓度的葡萄糖溶液的折射率，其实验结果与理论值符合的较好。
实验过程中发现选用更大曲率半径的牛顿环能够有效降低干涉条纹的计数难度。
【总页数】3页(P49-51)
【作者】张思慧;辛琨;邹俭英;尹教建;韩立立;周小岩
【作者单位】中国石油大学华东，山东青岛 266580;中国石油大学华东，山东青岛 266580;中国石油大学华东，山东青岛 266580;中国石油大学华东，山东青岛 266580;中国石油大学华东，山东青岛 266580;中国石油大学华东，山东青岛 266580
【正文语种】中文
【中图分类】O4-34
【相关文献】
1.牛顿环干涉实验在液体折射率测量中的应用 [J], 刘敏
2.牛顿环干涉法测定液体折射率装置的设计 [J], 罗龙;李丽荣;毛爱华;刘艳丽
3.用牛顿环干涉测量液体折射率 [J], 李文成;宁亚平;杨津生
4.论牛顿环干涉法测定液体折射率 [J], 关小泉
5.牛顿环法测液体折射率的实验研究 [J], 李晓莉
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干涉法测液体的折射率
干涉法测量液体的折射率作者：（辽宁科技大学理学院 鞍山 114051）摘要：本文介绍了一种新的测量液体的折射率的方法，利用牛顿环干涉的原理和读数显微镜，方便、准确地测量出液体的折射率，给出了测量结果并进行了讨论分析。
关键词：干涉 牛顿环 折射率牛顿环是一种用分振幅方法产生的干涉现象，因其干涉条纹的形状取决装置空气的厚度。
如果装置空间充满透明液体，同样会产生干涉条纹，从而测出液体的折射率。
实验原理：在透镜凸面和平板玻璃板间充满待测液体，形成一层液体薄膜，其厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。
由牛顿环干涉原理知，与第k 级条纹对应的两束相干光的光程差为：22λδ+=k k Ne (1)其中N 为液体的折射率由图得 ()222k k e R r R -+= (2)因为 R e k <<, 所以 Rr ek k 22= (3)又（1）、（3）式得 22λδ+=R Nr k k (4) 当()212λδ+=k k 时，干涉条纹为暗纹。
所以 NkR r k λ=2（5）由于牛顿环中心不是一点，设附加光程差为x ，则()22λδ+±=x Ne k k （6）取m 、n 级暗条纹，直径分别为D m 、D n 。
消去附加光程差x 有 ()224nm D D R n m N --=λ（7） 实验装置：牛顿环装置(mm R 3000=) 读数显微镜（JXD-2型） 钠光灯（nm 3.589=λ） 滴管先把牛顿环装置的凸透镜和平板玻璃拆开，用滴管在平板玻璃上滴一层待测液体，然后压上凸透镜。
由于液体有表面张力，能够充满凸透镜和平板玻璃之间的空间。
（实验只用的液体为水）数据处理：（已知nm 3.589=λ mm R 3000= ）222707.52mm D D n m =-()3417.1422=--=nmDD R n m N λ设 22n m D D Z -=()()22148.01662mm ZZU iZ =--=∑令 2.0=-n m U nm U 3.0=λ()%0.2=-++=-nm U U ZU N E nm Z λλ()027.0==N N E U N027.0342.1±=±=N U N N结论：实验中产生误差的主要因素是m 、n 的准确性，求不确定度时令 2.0=-n m U ，这样求出的相对不确定度为 2.0 % ，结果非常准确。
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利用牛顿环测液体得折射率
【摘要】本文结合牛顿环干涉原理测量空气折射率得方法，阐述了测量液体折射率得实验原
理,并研究出了具体得测量方法,最后对水得折射率进行了测量,并得出了较为准确得测量结
果。
一、实验目得:
牛顿环就是一种典型得等厚薄膜干涉现象,能充分显示光得波动性。
本文通过研究对比空气与水在牛顿环里发生得干涉现象，更新了液体折射率得测试方法,使牛顿环得应用更加丰富,开拓了物理实验得新视野。
二、设计原理
当以波长为x得钠黄光垂直照射到平凸透镜上时,由液体膜上，下表面反射光得光程差以及干涉相消。
即暗纹条件:
式中e为某一暗纹中心，所在处得液体膜厚度,k为干涉级次。
利用图中得几何关系,可得: (r为条纹半径）,代入(１)式,有
(2)
则暗纹半径(3)
若取暗纹观察,则第m,ｋ级对应得暗环半径得平方
(4)
(5)
两式相减得平凸透镜得曲率半径(6)
观察牛顿环时我们也将会发现牛顿环中心由于形变，灰尘，水等得影响,中心不就是一点,而就是一个不甚清晰得暗或亮得圆斑。
目因而圆心不易确定。
故常取暗环得直径替换。
进而有(7)
同理对于空气膜。
则有（8)
式(7)与式(８）相比,可得: （９)
由(９）式可知，只要测出同一装置(相同得平凸透镜与平面得玻璃板)下得空气膜与液体膜得条纹直径,即可求出液体得折射率。
三、设计方案
1.调整实验装置
将牛顿环装置放在毛玻璃上。
点燃钠光灯,调节显微镜前面得透光反射镜得角度,与水平面成得角度,这样从目镜中瞧到明亮得光场旋转目镜旋钮，使分化板上得十字线位于目镜得交线上，即从目镜中瞧到清晰地十字线。
缓慢转动手轮,使显微镜自下而上缓慢上移,直到从目镜中瞧到清晰地干涉图样,并使相与交叉丝无视差。
略微移动牛顿环装置,使显微镜十字叉丝位于牛顿环中心。
2.实验操作
将牛顿环装置得凸透镜与平板玻璃拆开,用滴管在平板玻璃上滴一层待测液体,然后压上凸透镜。
由于液体有表面张力,能够充满凸透镜与平板玻璃之间得空间。
则现在凸透镜与平板玻璃之间形成了液体膜。
将此装置放到显微镜得载物台上,调节手轮,使显微镜由低到高缓慢移动,直至在目镜中瞧到清晰地干涉条纹为止。
由于液体膜压得不会很均匀。
故在视场中得某个地方会出现一小块空气膜,其干涉花样如上面右图所示。
四、实验结果与分析
４、1数据记录
测量空气薄膜得牛顿环数据
数据表取m-n=25 ,仪器误差:0、00５mm室温９
环数
(ｍm) 环数
（mｍ) ２
ｍ（mm) (mｍ) n(ｍm）(mm）
５５30、683 １9、５58 １1、12
５
3０29、3４５２0、８86 8、459 52、211
5２、４970、340 8９０、85、8
50 30、4４４19、７94 1０、650 ２5 2９、024 ２1、216 7、808 ５2、458 4５30、187 20、045 10、１42 20 28、663 21、558 7、10５52、379
测量蒸馏水薄膜得牛顿环数据
数据表取m-ｎ=25 ，仪器误差：0、005mm室温9
4、2数据处理
在空气薄膜状态下
(１)确定平凸透镜凸面曲率半径得最佳值
令
(3)不确定度计算
A类不确定度:
B类不确定度:
仪器误差:Δ
=0、005ｍm
仪
注:取值最大值，＝Ｄ55=11、125mm,
故
（4）写出实验结果：
相对不确定度:
百分差:
水膜时牛顿环得曲率半径计算
令
曲率半径最佳值
(3)不确定度计算
Ａ类不确定度：
B类不确定度:
仪器误差:Δ
＝０、0０５ｍm
仪
注:取值最大值,=D５５=9、７59mｍ,
故
（4）写出实验结果：
相对不确定度:
百分差:
计算水得折射率:
ｎ得相对误差为
n 得绝对误差为
所以水得折射率为
４、3 误差分析
查蒸馏水折射率表格可得在１0为1、3３369 ,对比试验结果以十分接近了。
计算百分差:
误差很低所以该方法测液体可行。
而引起误差得主要原因就是:
（1）仪器存在误差
（2）在实验时就是９与查表得10有点区别
(3）做实验时数实验视样时环数数错了,显微镜叉丝与显微镜移动时得方向不平行等。
从误差分析中我们可以知道在做实验时我们要做到小心谨慎以避免个人误差得产生。
5.结束语
该实验就是对牛顿环实验得深入探索,利用牛顿环得干涉进行测量液体得折射率。
通过本次实验让我们对于牛顿环有了更深得了解，也使我知道一个道理做实验时小心谨慎就是很
重要得。
这个实验也让我们开拓了自己得想象力。