用雙光柵Lau效應(yīng)測量平板玻璃的折射率講義68848

1、用雙光柵lau效應(yīng)測量平板玻璃的折射率實驗?zāi)康模?. 了解并掌握雙光柵lau效應(yīng)的基本原理。2. 學(xué)會利用雙光柵lau效應(yīng)法測量平板玻璃的折射率。 實驗原理：1948年法國科學(xué)家e.lau在talbot自成像效應(yīng)理論的基礎(chǔ)上提出了雙光柵 lau效應(yīng)，即用擴(kuò)展光源照明兩個相互平行且有一定間距的相同光柵，在無窮遠(yuǎn) 處可以看到平行干涉條紋的效應(yīng)。根據(jù)lau效應(yīng)（原理簡圖如圖1）,使用衍射光柵的基本特性可以得到如下 結(jié)果，當(dāng)光柵間距zo =m2/22時，其中，k=l, 2, 3,a為光柵常數(shù)，a為入射光波2,在第二個光柵后無窮遠(yuǎn)處可以獲得最清晰的干涉條紋。圖1 lau效應(yīng)原理簡圖當(dāng)擴(kuò)展光源的平行光垂直

2、入射到第一個光柵（光柵刻線與平行光管狹縫平 行），在望遠(yuǎn)鏡視場中可見幾條衍射像。逐漸加寬平行光管的狹縫，視場中的亮 線逐漸展寬，成為幾個亮帶，如圖2 （a）所示。這時放置第二個光柵（兩光柵 的刻線要平行），調(diào)整兩個光柵的間距，當(dāng)兩光柵間距為（人2/2幾）的整數(shù)倍 時，在視場中第一個光柵的亮帶內(nèi)都會出現(xiàn)干涉條紋，如圖2 （b）所示。如果在lau效應(yīng)的光路結(jié)構(gòu)中，在雙光柵之間插入透明的平板玻璃，可以證 明當(dāng)旋轉(zhuǎn)平板玻璃吋，lau效應(yīng)產(chǎn)牛的干涉條紋將會隨之移動。根據(jù)lau效應(yīng)和光柵成像原理，將厚度為d、折射率為刃的標(biāo)準(zhǔn)平板玻璃樣品置于載物臺上， 且入射光線垂直于樣品，轉(zhuǎn)動平板玻璃樣品，出射光線橫向位

3、移q與入射角/關(guān) 系為：d = 6/sinz 1-l-sin2/77 -sin z丫/2丿(1)d - ms(.9 1 -sin" i1/2"1-2 2 n -sm 1)7t/sinz-(4)圖2 (a)狹縫對第一光柵的衍射像圖2 (b)望遠(yuǎn)鏡視場內(nèi)看到的lau效應(yīng)其中為樣品折射率。隨著載物臺的轉(zhuǎn)動，望遠(yuǎn)鏡視場中的條紋發(fā)生移動,移動的距離為丄。(/為望遠(yuǎn)鏡物鏡焦距)。干涉條紋間距為s,當(dāng)相對于望遠(yuǎn)鏡十字叉絲移動刃個條紋吋(建議在本實驗中移動10條)，有：(2)(3)由(1)(3)可得:換上待測樣品(厚度為d八折射率為如)，同樣操作，入射角度為槊遠(yuǎn)鏡視場中干涉條紋也移動m條，

4、與標(biāo)準(zhǔn)樣品的參數(shù)關(guān)系式(4)比較可得：d； cos2 i< d、sin 片 + d sin i利用公式，帶入?yún)?shù)即可計算出待測樣品的折射率。 實驗儀器：光柵兩塊（光柵常數(shù)相同,20條/mm ）,鈉光燈（2 =589.3nm ）,分光計（極限誤差±1'）,標(biāo)準(zhǔn)樣品一塊（ = 1.5163）,待測樣品一塊，直尺，力向節(jié)四只，鐵板-塊，支桿若干。實驗基礎(chǔ)內(nèi)容：1根據(jù)lau效應(yīng)實驗原理組裝利用分光計平臺測量平板玻璃樣品折射率的實驗 裝置。建議：曲于空間的限制，z（）的范圍為68cm.2采用比較法測量樣品折射率（標(biāo)準(zhǔn)樣品一塊；待測樣品一塊）。（1）測量載物臺上放置標(biāo)準(zhǔn)樣品時亮條紋

5、移動10條時的入射角測量3次。 即記錄樣詁與光柵平行放置的起始位置和旋轉(zhuǎn)樣詁移動10條條紋后的終點位置 的角度刻度，毎次都應(yīng)讀取刻度盤相對兩邊的讀數(shù)以減小偏心差。（2）測量待測樣品的入射角，測量3次，測量方法與標(biāo)準(zhǔn)樣品一致。（3）計算待測樣品的折射率。3測量結(jié)果誤差分析。定性分析實驗過程屮各個操作步驟可能帶來的誤差及其對結(jié)果的影響。實驗步驟：1. 調(diào)整好分光計，即達(dá)到： 平行光管發(fā)出平行光； 望遠(yuǎn)鏡對平行光聚焦（即接收平行光）； 望遠(yuǎn)鏡、平行光管的光軸垂直儀器公共軸。 平臺而垂直丁儀器公共軸2. 打開鈉光燈，3-5分鐘后亮度止常；將鈉光燈源、平行光管、望遠(yuǎn)鏡調(diào)整在 一條直線上；這時在阿貝目鏡中

6、應(yīng)看到清晰的分化板和狹縫像，且狹縫像處 于分劃板的屮央。3. 將兩光柵垂直置于光路中，位置在載物平臺的正上方，兩光柵間距建議距離 68厘米左右；目視兩光柵基本平行4. 將狹縫逐漸開大，在目鏡視場中會看到條狀光柵的衍射像（0±1,±2）；柵狹 縫大小的選取。建議：在視場屮看到亮的條狀光柵的衍射像的寬度和暗條寬 度比在1:51:25. 調(diào)整萬向節(jié)上的方向旋鈕，使光柵刻線相互平行；直到在各級衍射像的背景 上出現(xiàn)平行等間距條紋6. 將標(biāo)準(zhǔn)樣品放入載物臺，記下起始讀數(shù)，轉(zhuǎn)動載物平臺，使衍射像背景上的 條紋移動10條，記下分光計轉(zhuǎn)盤讀數(shù)；重復(fù)三次，將數(shù)據(jù)填入表格7. 取下樣品，將待測樣品放入光路中，使待測樣品的表面垂直光路主光軸；8. 記下起始讀數(shù)，轉(zhuǎn)動載物平臺，使衍射像背景上的條紋移動10條，記下分 光計轉(zhuǎn)盤讀數(shù)；重復(fù)三次，將數(shù)據(jù)填入表格9. 計算待測樣品的折射率并進(jìn)行誤差分析（要求定性分析實驗各部操作帶來的 誤差情況）。兩光柵間距（mm）：次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)樣品（k9）待測樣品三次入射角（；）三次入射角（ii）123平均基本加強(qiáng)性教學(xué)實驗（選做）試推導(dǎo)本實驗結(jié)果的不確定度傳遞公式，注意可以認(rèn)為待測樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品 的厚度都為標(biāo)準(zhǔn)值，用推導(dǎo)得到的公式分析實驗結(jié)果的不確定度。用本實驗的實驗方法，測量重火石玻璃樣品的折射率?；A(chǔ)研究性教學(xué)實驗（增選）結(jié)