固体、气体和液体介质折射率的测量

2 利用空气折射率测量仪测量气体介质折射率 ............................... 10
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2.1 实验目的 ............................................................................................ 10 2.2 实验仪器 ............................................................................................ 10 2.3 实验原理 ............................................................................................ 10 2.4 实验步骤 ............................................................................................ 12 2.5 实验数据及处理 ................................................................................ 13
2.5.1 数据记录 ................................................................................................................................................... 13 2.5.2 数据处理 ................................................................................................................................................... 13
1.3.1 迈克尔逊等厚干涉 ...................................................................................................................................... 2 1.3.2 白光干涉条纹.............................................................................................................................................. 3 1.3.3 透明薄膜折射率的测量 .............................................................................................................................. 4
2
3.6 误差分析 ............................................................................................ 21 3.7 本章小结 ............................................................................................ 22
1.5.1 实验数据 ..................................................................................................................................................... 5 1.5.2 数据处理 ..................................................................................................................................................... 6
4 总结 ................................................................................................... 23 参考文献 ............................................................................................... 23
3.5.1 数据记录 ................................................................................................................................................... 19 3.5.2 数据处理 ................................................................................................................................................... 20
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引言
薄膜技术是当前材料科技的研究热点,特别是纳米级薄膜技术的迅速发展,精确测薄膜 厚度及其折射率等光学参数受到人们的高度重视。 由于薄膜和基底材料的性质和形态不同, 如何选择符合测量要求的测量方法和仪器,是一个值得认真考虑的问题。 每一种测量方法和 仪器都有各自的使用要求、测量范围、精确度、特点及局限性。本文主要介绍利用迈克尔 逊干涉仪测量固体薄膜的折射率。 在大气光学成像领域，由于大气中压强、温度、相对湿度和二氧化碳含量的不同，导 致大气折射率场呈非均匀分布。所以，只有了解大气折射率场的变化特性，才能对大气中 的光线追击做出精确的判断。故通过高精密度测量仪（如迈克尔逊干涉仪）可以精确的测 量出气体的折射率。从而利用所测折射率研究大气光学成像领域。 折射率是物质的重要光学参数之一，借助折射率能了解物质的光学性能、纯度、浓度 以及色散等性能，其他的一些参数（如热光系数）也与折射率密切相关。在化工、医药、 食品、石油等工业部门及高等院校实验中，经常要测定一些液体的折射率和浓度。因此， 对液体折射Baidu Nhomakorabea的准确测量，在许多研究领域都有重要意义。
Equation Chapter 1 Section 1
期末论文
论文题目：固体、气体和液体介质折射率的测量
作 导 者： 师： 魏巍威 窦瑞芬 物理学系 物理学 2013 年 12 月 副教授 2012 级
系别年级： 学科专业： 完成日期：
北京师范大学物理学系
I
布里渊散射若干基础问题研究
摘
要
折射率是光学介质的一个基本参量。两种介质的折射率之比称为相对折射率。例如， 第一介质的折射率为 n1，第二介质的折射率为 n2，则 n21＝n2／n1 称为第二介质对第一 介质的相对折射率。折射率通常与波长有关，称色散现象。大部分情况下，讨论某种透明 介质的折射率是对某一特定波长而言的（通常是对钠黄光，波长为 5893 埃） 。气体折射率 主要与温度和压强有关。空气折射率对各种波长的光都非常接近于 1，例如空气在 20℃， 760 毫米汞高时的折射率为 1.00027。因此将空气折射率当作 1，其他介质的折射率就是对 空气的相对折射率。 介质的折射率通常由实验测定，有多种测量方法。对固体介质，常用最小偏向角法或 者自准直法；如果固体介质为薄膜也可用干涉法（如迈克尔逊干涉仪）液体介质常用临界 角法（掠入射法）或最小偏向角法（分光计） ；气体介质则用精密度更高的干涉法（迈克 尔逊干涉仪或瑞利干涉仪） 。
3 用掠入法测量水的折射率 ............................................................... 16
3.1 实验目的 ............................................................................................ 16 3.2 实验仪器 ............................................................................................ 16 3.3 实验原理 ............................................................................................ 16 3.4 实验步骤 ............................................................................................ 18 3.5 实验数据及处理 ................................................................................ 19
1.6 误差分析 .............................................................................................. 7 1.7 本章小结 .............................................................................................. 8
1.1 实验目的 .............................................................................................. 2 1.2 实验仪器 .............................................................................................. 2 1.3 实验原理 .............................................................................................. 2
关键词：折射率，迈克尔逊干涉仪，分光计
II
目 摘
录
要 .................................................................................................... II
引言 ......................................................................................................... 1 1 利用迈克尔逊干涉仪测量固体薄膜的折射率 ............................... 2
1.4 实验步骤 .............................................................................................. 5 1.5 实验数据及处理 .................................................................................. 5
2.6 误差分析 ............................................................................................ 14 2.7 实验改进 ............................................................................................ 15 2.8 本章小结 ............................................................................................ 15