基于C语言和Excel软件下光速测量仪测量玻璃折射率.pdf

基于语言和 软件下光速测量仪测量玻璃折射率 朱承君 王奇峰 芦立娟 张艳春 ( 浙江海洋学院机电学院 浙江 舟山 ) ( 收稿日期 ) 摘要 介绍了用等相位法测玻璃折射率的原理和方法， 并利用了 语言和 在科学计算中的强大功能， 为实验数据的处理提供了简捷和精确的辅助方法， 避免了传统实验数据处理的繁琐及误差大的弊端 关键词 玻璃折射率 等相位法 语言 折射率是反映介质材料光学性质的一个重要 的参数 折射率的测量与化工、 制药、 食品等行业有 着广泛的应用， 其数据测量也是物理实验重要内容 之一目前常用的测量方法是分光计法、 阿贝折射计 临界角法 今介绍利用 型光速测量仪测量玻 璃折射率， 并利用语言和 进行数据处理 实验仪器 型 光 速 测 量 仪，频 率 计， 型双踪示波器， 游标卡尺， 如图所示 图 型光速测量仪 实验原理 根据光程差的定义可知光在不同的介质折射率 产生的光程是不一样的， 从真空中传播的光透过折 射率 的介质时， 其光程将增加假设透明介质 光路方向长度是， 介质没放入光路中， 移动棱镜小 车使示波器中的波形移动半个周期 记下刻度， 即为光穿过空气产生的光程 然后置玻璃于光路中， 移动棱镜小车使示波器中的波形移动半个周期 记 下刻度， 即为光路穿过空气产生的光程所以玻 璃加入前后的光程差为 ( ) 代入公式 ( ) 只要测出和， 即可测出玻璃的折射率如 图所示 图 测量原理简易图 实验方案 连接好电路， 如图所示， 无介质时的光程为 ， 有介质时的光程， 光程差为 当没把玻璃 放入光路中时， 移动棱镜小车直至导轨的最右端， 观 察示波器中的波形， 并记录下此时的刻度将棱 镜小车渐渐向左移直到示波器中的波形与原来的波 形相差半个周期， 也记录下此时的刻度即 ( ) 将待测玻璃放在载物台上要求光线穿过该固体 介质 介质导致原光路的光程变大， 示波器上的波形 也发生相应的变化通过调节棱镜小车与一起最左 端的距离， 使示波器上的波形变换半个周期 即 ( ) 图 光路示意图 年第期 物理通报 物理实验教学 数据处理与分析 表 相位法测玻璃折射率数据 次数 年第期 物理通报 物理实验教学 图 实验数据的输入与输出 玻璃折射率误差计算公式和误差结果见表 表 玻璃折射率误差的计算 根据平均值的标准差即类不确定度 的计 算公式 ) ( 槡 ) ( 类不确定度 公式 槡 合成不确定度 槡 间接测量量的标准误差和相对误差的传递 公式 ( ) ( ) ( ) 槡 () 得到折射率的标准误差及相对误差的传递公式为 () ( ) 槡 年第期 物理通报 物理实验教学 烄 烆 烌 烎 烄 烆 烌 烎槡 烄 烆 烌 烎 相对不确定度为 折射率的标准误差 烄 烆 烌 烎 烄 烆 烌 烎槡 新建一张 表， 输入上述程序的出的数据 、 在 中输入 “ ( ( ( ( ，) ， ( ，) ， ( ， ) ， ( ，) ， ( ，) ) ) ) ” 在 中输入“ () ” 在 中 输 入 “ ( ( ， ) ( ， ) ) ” 在 输入 “ ( ( ( ( ， ) ， ( ， ) ， ( ， ) ， ( ， ) ， ( ， ) ， ( ， )， ( ， ) ) ) ) ” 在 中输入“ () ” 在 中输入“ ( ( ，) ( ， ) ) ” 在 中 输 入 “ ( ( ， ( ，) ) ) ” 在 中输入“ ” 折射率的测量结果是 结论 通过上面所做的实验可以看出 此次测量的玻 璃的折射率在 左右 且通过查阅大量相关资料 了解到日常生活所使用的玻璃的折射率在 ， 与实验结果对比可知相位法测量得出的玻璃 的折射率的误差是较小的， 测量精度是较高的 感悟 此文探讨的是利用 型光速测量仪采用 等相位法对透明、 规则玻璃的折射率的测量 通过以 上所述实验方法、 结果及误差分析， 和目前对玻璃折 射率的测量的主要方法( 分光计)相比， 此方法便 捷、 准确， 可以作为测量透明固体的折射率 参 考 文 献 李远琴， 杨永安 用光速测量仪测量玻璃的折射率楚雄 师范学院学报， 徐建强 大学物理实验 北京 科学出版社， 竺江峰， 芦立娟， 鲁晓东 大学物理实验北京 中国科学 技术出版社， 附件 程序代码 ( ) ，； ， ， ， ， ， ， ， ； ，； ( “ “ ，) ； (； ；) ( “ “， ) ； ( “ “ ， ) ； (； ；) ； ( “ “ ， ( ； ( “ “ ) ； (； ；) ( “ ， “ ， ， ) ； ； ； ( ) ； ( ( )( ) ) ； ( “ ， ， ， ， ， ， “ ， ， ， ， ， ) ； ； ； ( “ “ ，) ； ( ) ； 年第期 物理通报 物理实验教学