用等傾干涉條紋法測(cè)量液體的折射率

用等傾干涉條紋法測(cè)量液體的折射率實(shí)驗(yàn)摘要由于不同的液體的折射率不相同，在光路中加有液體不同，其光程差△l'改變不相同，造成在觀察屏上生產(chǎn)的干涉條紋疏密不同。根據(jù)這一的光學(xué)現(xiàn)象和給定的儀器，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，以空氣、水的折射率為已知，測(cè)定出待測(cè)未知液體的折射率。實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私膺~克爾遜干涉儀的原理、結(jié)構(gòu)及調(diào)整方法。測(cè)出待測(cè)液體的折射率實(shí)驗(yàn)儀器邁克爾遜干涉儀、專用水槽及配件、激光器。實(shí)驗(yàn)原理邁克爾孫的光路系統(tǒng)如圖1所示：激光光源S發(fā)出的光通過毛玻璃F經(jīng)分光板G1的半透半反射膜T分成兩束光（1）和（2），它們分別可被移動(dòng)反射鏡M1和固定反射鏡M2反射后，透過和反射到E處。因M2’是反射鏡M2在G1的像，故光束（1）和（2）可看成是氣隙表層M1和M2’反射的光。若M1和M2垂直，（M1和M2’相平行）則入射角為i的光線經(jīng)M1和M2反射后。則E處的光束（1）和（2）成為相互平行光。如果在E處置一白屏C，則可在該屏上看出呈同心圓的等傾干涉條紋。通過推導(dǎo)可得到光束（1）和（2）的光程差^與干涉條紋級(jí)序之間關(guān)系為kA 明條紋△=2dcosi-（2k+1）— 暗條紋2 、"式中i為入射角，d為M1和M2’之間氣隙的厚度，k是干涉條紋級(jí)序，久為照明光波波長(zhǎng)。仔細(xì)調(diào)節(jié)邁克爾孫干涉儀，的某點(diǎn)0’（見圖2），并使BB使等傾干涉條紋中心處于觀察屏的分劃線AA’上線間出現(xiàn)m條暗條紋，則對(duì)于明光波波長(zhǎng)。仔細(xì)調(diào)節(jié)邁克爾孫干涉儀，的某點(diǎn)0’（見圖2），并使BB低、較高級(jí)次暗條紋有coscos兩者之間的光程差變化量為2d(cosi-cosi當(dāng)在光束(1)中放置一兩面薄光學(xué)玻璃膜特制的樣品槽p如圖1,當(dāng)樣品槽p中分別為空氣、參照液體、待測(cè)液體時(shí)，均會(huì)改變光束(1)的光程，引起兩相十光束光程差的變化.由此增加的光程差△比M1和M2'之間氣隙的厚度大很多即△=l(n-n°)=l(n-1)，貝UA=l(n-1)>>d樣品槽插入相當(dāng)于把M1多移離M2'距離l(n-1)。這時(shí)BB'和CC'區(qū)間條紋變密并移離該區(qū)間，而在該區(qū)間重新形成較高級(jí)次的條紋。則對(duì)應(yīng)于E、O點(diǎn)較低、較高級(jí)次暗條紋有=2(d=2(d+l(n-1))cosi+l(n-1))cos則兩點(diǎn)之間的光程差變化量為=2td=2td+l(n-1)一丫一cosV, '、? ,i一cosiL HJ'k一kX=AkM(7)VLHJ當(dāng)在E、O點(diǎn)間重新出現(xiàn)m條條紋時(shí)，即有Ak'=m,一...,一...、i—i，則由(4)和(7)式可得2\~d+2\~d+l(n—1)](cosi-cosi=2d(cosi-cos所以 l(n一1)=0可見要在視場(chǎng)BB'和CC'線間兩次出現(xiàn)相同密度的m條干涉條紋圖樣，則必須將M1向M2'移動(dòng)距離l(n-1)。當(dāng)樣品槽中為空氣(空氣的折射率可近似為1)、參照液體、待測(cè)液體時(shí)，仔細(xì)調(diào)節(jié)邁克爾孫干涉的手輪，使屏上的BB'和CC'區(qū)間的每次都調(diào)出m條干涉條紋，見(圖2)所示此時(shí)M1的位置讀數(shù)分別為d1、d2和d3?？梢酝茖?dǎo)出待測(cè)液體的折射率：d一dZ\n= (n-1)+12 1式中的n2為參照液體的折射率(n2=1.3330)。實(shí)驗(yàn)步驟將樣品槽如圖1所示，放在邁克爾孫干涉儀的移動(dòng)鏡M1和分光板G1間，樣品槽里面為空氣時(shí)，仔細(xì)調(diào)節(jié)邁克爾孫干涉儀微動(dòng)手輪使屏上BB'和CC'區(qū)間有4條干涉條紋，記下M1的位置讀數(shù)d1。將樣品槽中換上參照液體(蒸餾水)，仔細(xì)調(diào)節(jié)邁克爾孫干涉儀微動(dòng)手輪，使屏上BB'和CC'區(qū)間同樣有4條干涉條紋，記下M1的位置讀數(shù)d2。將樣品槽中換上待測(cè)液體(乙醇或乙醚)，再仔細(xì)調(diào)節(jié)邁克爾孫干涉儀微動(dòng)手輪，使屏上BB'和CC'區(qū)間同樣有4條干涉條紋，記下M1位置讀數(shù)d3。在測(cè)量過程中為了消除誤差，對(duì)待測(cè)液體重復(fù)測(cè)量三次，為了避