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：

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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, 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 (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。他发现，用一个曲率半径大的凸透镜和一个平面玻璃相接触，用白光照射时，其接触点出现明暗相间的同心彩色圆环，用单色光照射，则出现明暗相间的单色圆环。这是由于光的干涉造成的，这种光学现象被称为“牛顿环”。

（二）牛顿环原理

一个曲率半径相当大的平凸透镜与另一平面玻璃,如图一所示装置,在两玻璃面之间,便形成了很薄的类似劈尖的空气层。单色光源S 发出的光,经过透镜L 变成一束平行光,再经倾斜45°的半透明平面镜M 反射后,垂直地照射到平凸透镜的表面上。入射

光在空气薄层的上下两表面反射后, 其中一部分穿过平面镜M , 进入显微镜T。在显微镜中可以观察到以O 点为中心的环形干涉条纹,称为牛顿环。

图一图二

空气薄层中，任一厚度e处上下表面反射光的干涉条件：

2e+λ/2=kλk=1,2,3,---

2e+λ/2=(2K+1)λ/2 K=0,1,2---

图二所示：

2Re

2

2

2

=

-

=

r-

-

2

)

R

(e

R

e

因为：

R>>

e

所以：

e 2r

2

R =

明暗干涉条纹的半径为：

212λR K r ）（-= K=0，1，2--- 明条纹

λKR =r K=0，1，2--- 暗条纹

二、牛顿环测量水的折射率 （一）测量原理

若在平凸透镜与平面玻璃之间充满水,其折射率为n ，则牛顿环的半径变为

2n 12r 2

λ

•-=

'R K ）（ K = 1 ,2 ,3 ,--- 明条纹

λ•='KnR 2r K = 0 ,1 ,2 --- 暗条纹 为了消除误差,我们具体测量两个暗环的直径，于是，

λR N M D D M

)(42

N

2-=- ( M > N ) λnR N M D D N

M

)(42

2

-=-'' ( M > N )

由上公式可得水的折射率为：

D

D D N

M M 22

2

2

N D n --=''水

（二）实验测量方法

（1） 测出牛顿环空气层形成的10 组牛顿环的直径。