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《干涉法測液體折射率》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、干涉法測液體折射率蔣玲，王新丹，范迎瑩（中國石油大學（華東）應用物理系，山東青島266555）摘要：折射率是物質(zhì)的一個重要物理量，不同的物質(zhì)對不同波長的光折射率是不同的。文章提出一種利用劈尖干涉裝置測定液體折射率的原理和方法，實驗表明，該方法簡易可行，很有實用價值。關鍵詞：劈尖干涉;折射率;光程差中圖分類號：文獻標識碼：文章編號：InterferencetomeasureliquidrefractiveindexJiangling,Wangxindan,Fanyingying(ChinaUniversityofPetroleum(Huadong)Departmentofappliedphys
2、ics,ShandongTingdao266555)Abstract:Refractiveindexisanimportantphysicalquantity,differentmaterialwithdifferentwavelengthsoflightrefractiveindexisdifferent.Usingsplitpeakinterferencedeviceispresentedinthispapertheprincipleandmethodofmeasuringliquidrefractiveindex,theexperimentsshowthatthismethodissi
3、mpleandfeasible,andisofgreatpracticalvalue.Keyword:Clefttipinterference,refractiveindex,opticalpathdifference1引言折射率是物質(zhì)的重要光學參數(shù)之一，借助折射率能了解物質(zhì)的光學性能、純度、濃度以及色散等性質(zhì)，其他的一些參數(shù)(如熱光系數(shù))也與折射率密切相關。在化工、醫(yī)藥、食品、石油等工業(yè)部門及高校實驗中，經(jīng)常要測定一些液體的折射率和濃度。因此，對液體折射率的準確測量，在許多研究領域都有重要意義。將兩塊材質(zhì)均勻、平直度較好的長方形透明薄板疊放在一起，并在一端的兩薄板間固定一剛性薄片，則在兩板
4、間形成一空氣劈尖。如在這劈尖內(nèi)充以液體，則形成液體劈尖。當用同一單色平行光垂直照射劈尖時，就會發(fā)生等厚干涉，產(chǎn)生一組平行于劈尖棱邊的明暗相間的干涉條紋。利用讀數(shù)該顯微鏡和這一裝置可以測定液體的折射率。2實驗原理根據(jù)光的干涉理論，當頻率相同的兩束光波在相遇點具有相同的振動方向和固定的位相差時，它們會發(fā)生光的干涉現(xiàn)象，產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋。光的干涉有分波陣面干涉和分振幅干涉兩種形式，劈尖干涉就是一種分振幅干涉。2.1等厚干涉如圖1(a)折射率為n的透明介質(zhì)薄膜兩界面Σ1和Σ2成夾角α的劈形膜,用波長為λ的單色平行光照射,在Σ1上就出現(xiàn)了平行于劈棱的明暗相間的直條紋,如圖1(b)所示,圖中實線表
5、示極小,虛線表示極大。根據(jù)圖1(c),在C點交疊的兩反射光線1′和2′之間的光程差δ=n(AB+BC)-n1CD-λ2(1.1)劈形棱角α很小而且膜很薄,實用中往往光線近似于垂直入射,A點跟C點十分靠近,它們所在處的膜厚可以視為相等,設為h,則可推導出δ=2hn2-n21sin2i-λ2(1.2)(式中i為入射光線的入射角),由上式可以看出,對于確定的實驗裝置,δ由h唯一確定,即劈形膜上凡有相同厚度的點,其光程差相同,位于同一條條紋上,叫等厚條紋。這種在薄膜表面上形成明暗相間的等厚條紋的現(xiàn)象稱為等厚干涉,劈形棱角α很小,所以又可稱之為劈尖干涉。2.2用劈尖干涉測定液體折射率的方法用兩塊表面十
6、分平整的玻璃片(測量時玻璃片長約8cm)的一端之間夾一頭發(fā)絲,另一端壓緊形成劈尖形的薄膜,如圖2所示在垂直單色光源(即i=0)照射時,由(1.2)式得光程差為:δ=2nh-λ2(2.1)由上式不難看出,相鄰明條紋(或暗條紋)所在位置的膜厚度差為:Δh=λ2n(2.2)由于劈的棱角α十分小,故相鄰明條紋(或暗條紋)的間距:Δx=Δhtgα≈Δhα(2.3)將(2.2)式代入上式,可得: Δx=λ2α(2.4)對空氣薄膜(n=1)則相鄰明條紋(或暗條紋)的間距為:Δx空=λ2α(2.5)兩塊玻璃片中充滿折射詳細為n的液體薄膜時,對應的條紋間距為:Δx液=λ2nα(2.6)將(2.5)式以(2.6
7、),可得液體折射率n=Δx空/Δx液(2.7)這樣通過實驗分別測出劈形膜為空氣和待測液體時對應的條紋間距由,(2.7)式就可計算出待測液體的折射率。3測量過程和測量結果3.1 測量過程(1)將儀器按圖3所示裝置好,直接用單色擴展光源鈉燈照明,由光源S發(fā)出的光照射到玻璃片G上,使一部分光由G反射進入劈形薄膜上,先用眼睛在堅直方向觀察,調(diào)節(jié)玻璃片G的高低及傾角度(約與水平方向成45°角),使移測顯微鏡從視場中能觀
