测量玻璃的热膨胀系数和折射率温度系数.ppt

《测量玻璃的热膨胀系数和折射率温度系数.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、测量玻璃的热膨胀系数和折射率温度系数09300190058物理学徐杨实验内容一.测量样品的热膨胀系数β二.测量样品的折射率温度系数γ三.分别估测玻璃片B和B’的楔角αB和αB’测量温度范围：40℃~90℃激光波长λ=632.8nm样品中A的高度L=10.12±0.05mm样品材料对应此波长在测量温度范围内平均折射率n=1.515测量温度范围内β与γ视为常数实验装置与器材样品：实验所用的样品由均匀各向同性的待测玻璃制成，如图1所示。其中A是被切去一部份的玻璃圆柱体，上下表面基本平行；B和B’是两

2、块也被切去一部份的圆形薄玻璃板，每块玻璃板的上下表面不平行。三块玻璃A、B、B’胶合成一体，如图1所示。胶的折射率与玻璃相同，厚度可以忽略不计。2.加热装置：该实验的加热装置如图2所示，图中电炉右边的旋钮用于调节电炉温度。大铝块中间有一个圆柱形的样品腔，样品可放在其中。小铝块上有两个孔，一个可用于通光，另一个可用来插温度计的探头。如要对样品加热，可先小心地将样品滑入大铝块的样品腔中（这时应将大铝块倾斜，以防样品撞碎），再放入小铝块，然后把整个大铝块放入电炉上的钢杯中，就可以对样品加热。3.光源支

3、架：如图3所示，在支架的上部装有He-Ne激光器及其电源，在激光器的下面有一个倾斜的搁架，上面搁放了一块带小孔的观察屏。支架底部有三个脚，C脚是固定的，不可调节，A脚和B脚可以调节。4.样品平台：光源支架底部有一圆形平台，用于放置样品或电炉，其底部有三个脚a、b、c，高低可调，见图3。5.数字式温度计：1个6.卷尺和直尺：各1把7.水盆：1个（内有冷却用水）8.毛巾：1块9.小纸片：1张第一部分：测量样品的热膨胀系数β实验原理：图4实验步骤（包括测γ的步骤）●首先我们要判断样品的形状，即B与B’

4、是外侧厚还是内侧厚。为方便说明，光从有空气柱一侧照射记为从c处照射，从中间照射为从b处照射，从另一侧为从a处照射。并以有空气柱一侧为外侧。从c处入射时，有三个主要光斑（不考虑多次反射）。用小纸片遮住B’上表面，此时外侧的光斑消失，说明B与B’均为外侧厚，内侧薄。进一步可判断，三个光斑中，中间那个是B的下表面与B’的上表面干涉形成的，内侧那个是B的上表面反射形成的，外侧那个是B’的下表面反射形成的。●实验中，当不放小铝块时，三个主要光斑都很亮，放上小铝块后，外侧光斑变暗。原因是，由上述分析可知，外

5、侧光斑是B’的下表面反射形成的，其偏折角较大，所以放小铝块后其光路被遮挡，于是外侧光斑变暗。●为了方便观察级次移动，应使视野中干涉条纹数较少。调节好后试加热，观察条纹移动，当视野中出现两条亮纹中间夹一条暗纹，且两条暗纹亮度和粗细相同时作为计数点。第一次测量（钢杯中加较多水，水浴加热）温度T/℃条纹数/N37.7142.4247.2351.9456.3561.0665.8769.7873.6977.71081.51184.71287.713第二次测量（钢杯中加较少水，水浴加热）温度T/℃条纹数/

6、N44.6149.4254.0358.9463.6568.3672.5776.9880.3983.610第三次测量（不加水，先加热再冷却）温度T/℃条纹数/N41.1146251.0357462567.0672.5776.5880.5984.91088.91193.71297.613100.914104.51510716108.817103.31899.319（续表）温度T/℃条纹数/N95.32091.32187.32283.32379.32475.32571.42667.42763.428

7、59.32955.33051.33147.33243.23339.134加热时（1~17组）自然冷却时（18~34组）数据处理第一次，得β±u（β）=（7.39±0.04）×10-6K-1第二次，得β±u（β）=（7.09±0.04）×10-6K-1第三次，加热时，得β±u（β）=（7.19±0.06）×10-6K-1冷却时，得β±u（β）=（7.81±0.04）×10-6K-1第二部分：测量样品的折射率温度系数γ实验原理●测γ时，直接采用自然冷却法，原因如下：在β的多次测量中，自然冷却法测得的

8、值最大，也即k最小，那么，加热时k比冷却时大的原因是什么？哪一个β值更接近真实值呢？数字式温度计的传感器在探针的头部，此处与玻璃样品接触，而探针的侧面则与小铝块接触。尽管此处没有传感器，但因为金属探针是热的良导体，而探针侧面积又较大，故小铝块的热量也会很快地传到探针头部的传感器中，从而对温度计示数产生不可忽略的影响。加热时，装置整体较快地接收热量，而由于玻璃的热传导系数远小于铝块（铝：237，单层玻璃：6.2），故小铝块升温快于玻璃样品，这样，温度计示数就会高于样品实际温度，且后一个数据点的温差