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1、物理实验报告 哈工大物理实验中心班 号 33004 学 号 1190501008 姓 名 杨沥 教师签字 实验日期 2020年5月21日 预习成绩 学生自评分 总成绩 (注：为方便登记实验成绩，班号填写后5位，请大家合作。） 实验 ( 五 ) 漫反射测量玻璃折射率 一实验目的 准备简单的实验器材（激光笔、玻璃、直尺等），通过用激光笔射出玻璃漫反射的实验现象，运用大学物理所学习到的光学部分的知识，计算出玻璃的折射率，总结得出玻璃折射率与激光笔照射暗纹直径之间的关系，还可得出其A类不确定度。二实验原理 全反射现象：与法线的角度越大，光纤折射的部分则越少，直至当大于临界角时，全反射便会发生。如图所示
2、：实验中会将被水湿润的纸巾铺到需测量的玻璃上，目的是增大玻璃表面的粗糙程度，使之易产生漫反射，以便于测量。原理可如下图：由图像可得到：nsinc=n空气sin90。Sinc=1/nc=arcsin1/n D=4dtanc=4d/根号下n*2-1可得到暗纹半径与玻璃折射率之间的关系式：n=1+（4dD）*2三实验主要步骤或操作要点1.将纸巾铺在玻璃片上，用水浸湿，驱赶气泡使表面平整。2.用激光笔照射到玻璃片表面，发现出现暗环。3.测量暗环直径以及玻璃片厚度（重复五次）。4.计算玻璃的折射率以及A类不确定度。5.选取不同厚度玻璃重复上述操作，测量产生圆环的特征差异。四实验数据用小功率激光笔照射如下
3、图所示：表1为测量同一厚度玻璃的不同位置的暗纹直径大小D与玻璃厚度d实验表格：项目 次数实验次数1试验次数2试验次数3试验次数4试验次数5实验玻璃激光笔暗纹直径D（mm）8.128.188.238.168.26实验玻璃的厚度d（mm）2.252.272.242.222.28表1选取另一较厚玻璃，重复上述实验得到下表2：项目 次数实验次数1实验次数2实验次数3实验次数4实验次数5实验激光笔暗纹直径D（mm）4.504.364.454.244.34实验玻璃的厚度d（mm）9.129.169.209.049.11 表2注：表二玻璃为我家茶几玻璃，可能测量不准确及暗纹不明显导致测量有误，故不采用。五数
4、据处理1.通过对表1的数据处理得出下图表3：项目数据实验激光笔平均暗纹直径D（mm）8.19实验玻璃的平均厚度d（mm）2.252折射率1.1872.通过对表1的数据分析，得到其A类不确定度为：项目数据玻璃厚度d的A类不确定度Ud0.00172暗纹直径D的A类不确定度UD0.01456注： n=5，则t=2.78六实验结论及现象分析1.通过数据拟合及结果分析可得到玻璃厚度、玻璃折射率、暗纹直径之间满足如下关系：n=1+（4dD）*22.暗纹直径跟玻璃厚度呈正相关的关系。3.表一的A类不确定度Ud=0.00172，UD=0.01456，玻璃折射率n=1.187七讨论问题1.玻璃厚度的不同除了导致
5、产生的圆环的直径不同以外还导致了哪些光环特征的差异？答：玻璃材质不同会导致折射率不同，进而导致暗环直径改变；浸湿纸巾的粗糙程度。2.多个光环产生的原理是什么？答：在玻璃底面发生反射的光与入射光相位恒定，频率一定，会发生相干现象，在特定区域会发生相干相消现象，进而产生其他暗环。3.激光垂直玻璃入射和45度角入射两种情况下测量得到的圆环直径是否会有很大差异？原因是什么？答：差距不大。因为光束找到浸湿的纸面上发生漫反射，可以把入射点看成一点光源，向四面八方散射。4.实验中纸巾为何需要蘸水才能观察到光环？答：增加纸巾透明度，使纸巾上面的光可以透过纸巾照射到玻璃上。5.玻璃不贴纸巾的另一侧浸入水中后光环现象为何消失？答：玻璃底部与水接触后会导致底面介质发生改变，由光疏介质变成光密介质，导致光在以前的临界点发生折射而不是反射。哈尔滨工业大学 物理实验中心实验现象观察与原始数据记录学生姓 名学 号日期教师姓 名签字杨沥11905010082020年5月3日签字7
