基于C語言和Excel軟件下光速測量儀測量玻璃折射率.pdf

基于語言和 軟件下光速測量儀測量玻璃折射率 朱承君 王奇峰 蘆立娟 張艷春 ( 浙江海洋學院機電學院 浙江 舟山 ) ( 收稿日期 ) 摘要 介紹了用等相位法測玻璃折射率的原理和方法， 并利用了 語言和 在科學計算中的強大功能， 為實驗數據的處理提供了簡捷和精確的輔助方法， 避免了傳統實驗數據處理的繁瑣及誤差大的弊端 關鍵詞 玻璃折射率 等相位法 語言 折射率是反映介質材料光學性質的一個重要 的參數 折射率的測量與化工、 制藥、 食品等行業有 著廣泛的應用， 其數據測量也是物理實驗重要內容 之一目前常用的測量方法是分光計法、 阿貝折射計 臨界角法 今介紹利用 型光速測量儀測量玻 璃折射率， 并利用語言和 進行數據處理 實驗儀器 型 光 速 測 量 儀，頻 率 計， 型雙蹤示波器， 游標卡尺， 如圖所示 圖 型光速測量儀 實驗原理 根據光程差的定義可知光在不同的介質折射率 產生的光程是不一樣的， 從真空中傳播的光透過折 射率 的介質時， 其光程將增加假設透明介質 光路方向長度是， 介質沒放入光路中， 移動棱鏡小 車使示波器中的波形移動半個周期 記下刻度， 即為光穿過空氣產生的光程 然后置玻璃于光路中， 移動棱鏡小車使示波器中的波形移動半個周期 記 下刻度， 即為光路穿過空氣產生的光程所以玻 璃加入前后的光程差為 ( ) 代入公式 ( ) 只要測出和， 即可測出玻璃的折射率如 圖所示 圖 測量原理簡易圖 實驗方案 連接好電路， 如圖所示， 無介質時的光程為 ， 有介質時的光程， 光程差為 當沒把玻璃 放入光路中時， 移動棱鏡小車直至導軌的最右端， 觀 察示波器中的波形， 并記錄下此時的刻度將棱 鏡小車漸漸向左移直到示波器中的波形與原來的波 形相差半個周期， 也記錄下此時的刻度即 ( ) 將待測玻璃放在載物臺上要求光線穿過該固體 介質 介質導致原光路的光程變大， 示波器上的波形 也發生相應的變化通過調節棱鏡小車與一起最左 端的距離， 使示波器上的波形變換半個周期 即 ( ) 圖 光路示意圖 年第期 物理通報 物理實驗教學 數據處理與分析 表 相位法測玻璃折射率數據 次數 年第期 物理通報 物理實驗教學 圖 實驗數據的輸入與輸出 玻璃折射率誤差計算公式和誤差結果見表 表 玻璃折射率誤差的計算 根據平均值的標準差即類不確定度 的計 算公式 ) ( 槡 ) ( 類不確定度 公式 槡 合成不確定度 槡 間接測量量的標準誤差和相對誤差的傳遞 公式 ( ) ( ) ( ) 槡 () 得到折射率的標準誤差及相對誤差的傳遞公式為 () ( ) 槡 年第期 物理通報 物理實驗教學 烄 烆 烌 烎 烄 烆 烌 烎槡 烄 烆 烌 烎 相對不確定度為 折射率的標準誤差 烄 烆 烌 烎 烄 烆 烌 烎槡 新建一張 表， 輸入上述程序的出的數據 、 在 中輸入 “ ( ( ( ( ，) ， ( ，) ， ( ， ) ， ( ，) ， ( ，) ) ) ) ” 在 中輸入“ () ” 在 中 輸 入 “ ( ( ， ) ( ， ) ) ” 在 輸入 “ ( ( ( ( ， ) ， ( ， ) ， ( ， ) ， ( ， ) ， ( ， ) ， ( ， )， ( ， ) ) ) ) ” 在 中輸入“ () ” 在 中輸入“ ( ( ，) ( ， ) ) ” 在 中 輸 入 “ ( ( ， ( ，) ) ) ” 在 中輸入“ ” 折射率的測量結果是 結論 通過上面所做的實驗可以看出 此次測量的玻 璃的折射率在 左右 且通過查閱大量相關資料 了解到日常生活所使用的玻璃的折射率在 ， 與實驗結果對比可知相位法測量得出的玻璃 的折射率的誤差是較小的， 測量精度是較高的 感悟 此文探討的是利用 型光速測量儀采用 等相位法對透明、 規則玻璃的折射率的測量 通過以 上所述實驗方法、 結果及誤差分析， 和目前對玻璃折 射率的測量的主要方法( 分光計)相比， 此方法便 捷、 準確， 可以作為測量透明固體的折射率 參 考 文 獻 李遠琴， 楊永安 用光速測量儀測量玻璃的折射率楚雄 師范學院學報， 徐建強 大學物理實驗 北京 科學出版社， 竺江峰， 蘆立娟， 魯曉東 大學物理實驗北京 中國科學 技術出版社， 附件 程序代碼 ( ) ，； ， ， ， ， ， ， ， ； ，； ( “ “ ，) ； (； ；) ( “ “， ) ； ( “ “ ， ) ； (； ；) ； ( “ “ ， ( ； ( “ “ ) ； (； ；) ( “ ， “ ， ， ) ； ； ； ( ) ； ( ( )( ) ) ； ( “ ， ， ， ， ， ， “ ， ， ， ， ， ) ； ； ； ( “ “ ，) ； ( ) ； 年第期 物理通報 物理實驗教學

總結

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