用等倾干涉条纹法测量液体的折射率(作业).doc

用等倾干涉条纹法测量液体的折射率实验摘要由于不同的液体的折射率不相同，在光路中加有液体不同，其光程差改变不相同，造成在观察屏上生产的干涉条纹疏密不同。根据这一的光学现象和给定的仪器，设计出实验方案，以空气、水的折射率为已知，测定出待测未知液体的折射率。实验目的1. 了解迈克尔逊干涉仪的原理、结构及调整方法。2. 测出待测液体的折射率实验仪器迈克尔逊干涉仪、专用水槽及配件、激光器。 实验原理迈克尔孙的光路系统如图1所示：激光光源S发出的光通过毛玻璃F经分光板G1的半透半反射膜T分成两束光（1）和（2），它们分别可被移动反射镜M1和固定反射镜M2反射后，透过和反射到E处。因M2是反射镜M2在G1的像，故光束（1）和（2）可看成是气隙表层M1和M2反射的光。若M1和M2垂直，（M1和M2相平行）则入射角为i的光线经M1和M2反射后。则E处的光束（1）和（2）成为相互平行光。如果在E处置一白屏C，则可在该屏上看出呈同心圆的等倾干涉条纹。通过推导可得到光束（1）和（2）的光程差与干涉条纹级序之间关系为 k 明条纹 暗条纹式中i为入射角，d为M1和M2之间气隙的厚度，k是干涉条纹级序，为照明光波波长。仔细调节迈克尔孙干涉仪，使等倾干涉条纹中心处于观察屏的分划线AA上的某点O（见图2），并使BB和CC线间出现m条暗条纹，则对于E、O点较低、较高级次暗条纹有 (2)(3)两者之间的光程差变化量为 (4)当在光束（1）中放置一两面薄光学玻璃膜特制的样品槽P如图1，当样品槽P中分别为空气、参照液体、待测液体时，均会改变光束（1）的光程，引起两相干光束光程差的变化.由此增加的光程差比M1和M2之间气隙的厚度大很多即 ，则样品槽插入相当于把M1多移离M2距离l(n-1)。这时BB和CC区间条纹变密并移离该区间，而在该区间重新形成较高级次的条纹。则对应于E、O点较低、较高级次暗条纹有 (5) (6)则两点之间的光程差变化量为 (7)当在E、O点间重新出现m条条纹时，即有 ，且,，则由（4）和（7）式可得所以 可见要在视场BB和CC线间两次出现相同密度的m条干涉条纹图样，则必须将M1向M2移动距离 。当样品槽中为空气（空气的折射率可近似为1）、参照液体、待测液体时，仔细调节迈克尔孙干涉的手轮，使屏上的BB和CC区间的每次都调出m条干涉条纹，见（图2）所示此时M1的位置读数分别为d1、d2和d3。可以推导出待测液体的折射率： (8)式中的n2为参照液体的折射率（n2=1.3330）。实验步骤 （1） 将样品槽如图1所示，放在迈克尔孙干涉仪的移动镜M1和分光板G1间，样品槽里面为空气时，仔细调节迈克尔孙干涉仪微动手轮使屏上BB和CC区间有4条干涉条纹，记下M1的位置读数d1。（2） 将样品槽中换上参照液体（蒸馏水）,仔细调节迈克尔孙干涉仪微动手轮，使屏上BB和CC区间同样有4条干涉条纹，记下M1的位置读数d2。（3） 将样品槽中换上待测液体（乙醇或乙醚），再仔细调节迈克尔孙干涉仪微动手轮，使屏上BB和CC区间同样有4条干涉条纹，记下M1位置读数d3。在测量过程中为了消除误差，对待测液体重复测量三次，为了避免迈克尔孙干涉仪的微动手轮的空程引起