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利用单缝衍射现象测量透明介质的折射率

2021-03-13杨偲源

辽东学院学报(自然科学版) 2021年1期
关键词:测量

杨偲源,赵 杰

( 1.辽东学院 信息工程学院,辽宁 丹东 118003; 2.辽东学院 化工与机械学院,辽宁 丹东 118003)

折射率是反映介质的光学性质的物理量,是光在介质中传播速率的表征。测量折射率的方法和原理多种多样,如基于光折射定律用插针法测量玻璃砖的折射率,利用光的全反射现象测量液体固体折射率[1],利于光的干涉现象和衍射光栅测量透明介质折射率[2-4],等等。单缝衍射实验是大学物理实验中的一个题目,在实验时主要观察通过狭缝后的衍射现象和测量光强分布,基于这一实验,本文探讨了透明介质对衍射现象的影响,推导出增加介质前后衍射暗纹位置的变化与介质折射率的关系,并据此关系,对原装置做了微小改造,实现对水等透明介质折射率的测量。

1 实验原理

1.1 单缝夫琅禾费衍射图样

1.2 平行平板形状的透明介质对入射光线的影响

平行平板(如玻璃砖)由两个相互平行的折射平面构成,折射率为n,如图2所示,入射光线SA,在A处折射进入玻璃内部,折射角γ,在E处从玻璃中折射出来,出射光线EP,根据折射定律,在A点有:sinθ=nsinγ,在E点有:nsinγ=sinθ′,因此,θ=θ′,所以出射光线EP与入射光线SA平行,相对入射光线产生了侧移。

1.3 单缝衍射装置中在狭缝与光屏之间增加透明介质后衍射图案的变化

图3为单缝衍射示意图。图3(a)中,狭缝各处发出的衍射角θ=0的平行光束SO在远处光屏上相交于O点,O点为中央明纹的中心,狭缝处各点发出的与衍射角为θ的光束SA在光屏上相交点P,坐标x[8]。在狭缝……

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