牛顿环测液体的折射率文档格式.docx
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指导教师意见：
年 月 日
系（部）领导小组意见：
备注：
本科毕业论文（设计）中期检查表
班级：
专业：
论文（设计）题目：
姓 名
学号
职称
计划完成时间：
毕业论文人（设计）的进度安排：
1．毕业设计选题时间：
2013年3月10日
2．论文初稿完成时间；
2013年4月20日
3．论文中期检查时间：
2013年4月30日
4．毕业论文定稿时间：
2013年5月5日
5．毕业论文答辩时间：
2013年5月8日—10日
完成情况：
本科毕业论文（设计）指导教师评语
专业：
毕业论文（设计）题目：
指导教师给分：
指导教师评语：
年 月 日
毕业论文（设计）分工情况：
（多人合作研究时填写）
本科毕业论文（设计）答辩记录表
学 号
职 称
答辩委员会：
答辩委员会评语：
答辩委员会主任：
年 月 日
答辩委员会给分：
毕业论文（设计）最终得分：
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。
Englishabstract:
ByNewtonfounduseinalargeradiusofcurvatureoftheconvexlensandaflatglasscontact,withmonochromaticlightilluminate,appearwithmonochromaticlightandshadeisring.Thisopticalphenomenonisknownas\"
Newtonring\"
.UsingtheopticalprincipleofNewton'
sringsmeasuringliquidrefractiveindex,isaveryfeasiblemethod,thisarticleelaboratedtheNewtonringopticalprincipleandtheprincipleofmeasuringrefractiveindexofcastoroilexperiment,andworkedoutthespecificmeasurementmethod,finally,therefractiveindexweremeasured,castoroilanditisconcludedthatthemoredataresultsinareliableway.
关键词：
牛顿环、折射率、逐差法
Keywords:
Newton'
srings,refractiveindex,bydifferentialmethod
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/2K=0,1,2---
图二所示：
因为：
所以：
明暗干涉条纹的半径为：
K=0，1，2---明条纹
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
K=1,2,3,--- 明条纹
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，
（M>
N）
（M>
由上公式可得水的折射率为：
（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。
（2）我们选择水作为样品，因为水的折射率应介于空气与玻璃之间。
（3）选一玻璃器皿,并将牛顿环放入其中,再注入水,使水面刚好不没出牛顿平凸透镜上表面，同时多次震动，将部空气挤出来。
（4）为减小实验误差，我们采用逐差法进行测量。
（三）实验步骤
1、首先使用牛顿环测量空气的折射率。
将只形成空气膜的平凸透镜与平面玻璃放到显微镜载物台上，在钠光灯照射条件下，找到牛顿环，测出显微镜左面第6、7、8、9、10、16、17、18、19、20暗条纹的左右条纹数据，右面数据同左面数据一样进行测量。
2、并将牛顿环放入其中,再注入水,使水面没出牛顿平凸透镜上表面，震动牛顿环平凸透镜与平面玻璃，使两者之间的空气被挤出去，擦干牛顿环上下表面水，放到显微镜载物台上。
3、测量水所形成的的牛顿环的相关数据，方法同牛顿环测量空气折射率的方法，读出数据，记录。
（四）实验数据及其计算
1、牛顿环测量空气的折射率
（1）牛顿环测量空气折射率的实验数据记录
表1：
牛顿环测量空气相关数据
环
左1（cm）
左2（cm）
右1（cm）
右2（cm）
20
30.575
30.445
18.580
18.498
19
30.378
30.298
18.645
18
30.235
30.150
18.975
18.795
17
30.071
29.975
19.050
18.952
16
29.907
29.835
19.188
19.125
10
28.858
28.757
20.271
20.175
9
28.654
28.543
20.468
20.377
8
28.430
28.328
20.700
20.588
7
28.210
28.095
20.931
20.808
6
27.955
27.827
21.154
21.025
（2）逐差法计算空气折射率
左1：
106.241
左2：
106.941
右1：
72.165
右2：
70.627
2、牛顿环测量水的折射率
（1）牛顿环测量水的实验数据记录
表2：
牛顿环测量水的相关数据
30.455
30.345
20.352
20.226
30.292
30.218
20.579
20.454
30.156
30.085
20.731
20.634
30.017
29.923
21.032
20.894
29.854
29.780
21.291
21.116
29.020
28.883
21.695
21.608
28.868
28.770
21.897
21.803
28.690
28.616
22.135
21.995
28.560
28.450
22.348
22.217
28.406
28.308
22.575
22.432
（2）逐差法测量水的折射率
85.673
86.124
56.379
57.424
3、水的折射率的计算
对多组数据求折射率
=1.240
=1.231
=1.280
=1.230
求平均值得：
1.245
三、误差分析
（一）读数误差。
在实验中，我们采用电子设备读取数据，主要的误差来源于显示仪显示条纹不是十分明显，从而在移动显微镜时叉丝不能十分分明的调到分界线；
同时显微镜精确值在0.001mm，从而出现误差。
（二）实验仪器误差。
在移动显微镜叉丝时，条纹和叉丝移动不平行而产生误差。
（三）环境误差。
没有考虑温度对水的折射率的影响这一重要因素。
（四）人为误差。
实验中水应该是蒸馏水，而我们因为条件设限，只能使用自来水，明显使实验数据与真实数据不符，从而产生误差。
四、实验结果及其结论
本次实验的结果是测得水的折射率为1.245，实验结果明显偏小。
但是在选择实验仪器和选择测量方法是采用的比较合理，同时对于其他液体也进行了测量实验，发现蓖麻油在学校实验室无法使用牛顿环测量折射率，主要原因是透明度达不到，平面透镜带上找不到牛顿环；
鸡蛋清是可以找到牛顿环，但是明暗相间的条纹不清晰，从而无法读数。
综上所述，在测量水的折射率的实验中水的折射率测量的还是很不错的。
牛顿环测量液体的折射率实验中，在试验方法上采用逐差法进行测量是一种很有效的方法，同时利用空气数据做比对，从而可以得到比较精准的实验数据。
总而言之，利用牛顿环测
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