等厚干涉法測(cè)量液體折射率

等厚干涉法測(cè)量液體折射率

1測(cè)量液體治療各種折射的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)在一般物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，等厚干擾是一項(xiàng)必要的基本實(shí)踐。在本實(shí)驗(yàn)中，使用斷裂干擾法測(cè)量液體折射的內(nèi)容被添加到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，這不僅豐富了主題的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，還提供了一種新的液體折射測(cè)量方法。2求不同液體干部的織物織物含水率當(dāng)光近乎垂直的照射到折射率為n,且劈角θ很小的透明劈尖上時(shí),在整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)光線的入射角可視為不變的常數(shù),則反射光在相遇點(diǎn)的相位差只決定于產(chǎn)生該反射的薄膜厚度.薄膜上厚度相同的地方反射光所產(chǎn)生的光程差相同,因此,等厚干涉條紋的形狀是薄膜上等厚度點(diǎn)的軌跡.在劈尖的干涉中,干涉圖樣是平行于交棱的一組明暗相間、等寬、等間距的直條紋.利用劈尖的干涉現(xiàn)象可測(cè)量液體的折射率.如圖1所示,在A、B兩塊平板玻璃間滴入幾滴液體,并在平板玻璃的一端夾入一直絲,使兩塊平板玻璃間形成角度很小的液體膜,當(dāng)波長(zhǎng)為λ的單色光垂直照射到玻璃板上時(shí),由液體膜上、下表面反射光的光程差以及干涉的極亮條件由下式?jīng)Q定:Δ=2n液h+λ2=kλk=1?2?3??(1)Δ=2n液h+λ2=kλk=1?2?3??(1)式中,h為某一極大值所在處的液體膜厚度,k為干涉級(jí)次.若第k級(jí)和第k+1級(jí)干涉條紋所在處的膜的厚度分別為h1和h2,則有:h1=12n液(k-12)λ?h2=12n液(k+1-12)λh1=12n液(k?12)λ?h2=12n液(k+1?12)λ兩相鄰條紋所在處的厚度差為Δh=h2-h1=λ2n液(2)Δh=h2?h1=λ2n液(2)設(shè)條紋間距為Δx,則由式(2)可知,A、B板間的夾角為θ=ΔhΔx液=λ2n液Δx液(3)θ=ΔhΔx液=λ2n液Δx液(3)若A、B板的交棱至絲的距離為l,細(xì)絲的直徑為d,則劈尖膜的角度θ為θ≈dl(4)θ≈dl(4)由式(3)和式(4)可得λ=2dn液lΔx液(5)λ=2dn液lΔx液(5)若劈尖中間是空氣,同理可推得λ=2dlΔx空(6)由式(5)和式(6)可得n液=Δx空Δx液(7)由式(7)可知,只要測(cè)出同一劈尖下的空氣膜和液體膜的條紋寬度,即可求出液體的折射率.3小塊空氣膜的干涉試驗(yàn)1)為了方便起見,在實(shí)驗(yàn)中我們把水作為待測(cè)液體.取一片光學(xué)玻璃,在上面滴水少許,在邊棱的一端放上直絲.為了使水的干涉條紋清晰,最好是用蒸餾水,并在實(shí)驗(yàn)前用鏡頭紙將光學(xué)玻璃擦干凈.2)把另一片光學(xué)玻璃壓到滴水的光學(xué)玻璃上,則兩塊光學(xué)玻璃間形成了液體膜.將載有液體的劈尖放到顯微鏡的載物臺(tái)上,調(diào)節(jié)手輪,使顯微鏡由低向高緩慢移動(dòng),直至在目鏡中看到清晰的干涉條紋為止.由于液體膜壓得不會(huì)很均勻,故在視場(chǎng)中的某個(gè)地方會(huì)出現(xiàn)一小塊空氣膜,其干涉花樣如圖2所示.3)在同一劈尖膜的條件下,可利用視場(chǎng)中的干涉現(xiàn)象,分別測(cè)出液體膜的干涉條紋寬度Δx液和空氣膜的干涉條紋寬度Δx空,具體測(cè)量數(shù)據(jù)如表1.4)把測(cè)得的Δˉx液和Δˉx空代入式(7)中,可求得液體的折射率為n液=Δˉx空Δˉx液=0.6980.522=1.337根據(jù)n的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度公式uA(n)=[(?n?Δx空)2u2(Δx空)+(?n?Δx液)2u2(Δx液)]12可求得uA(n)=0.003最后求得液體的折射率為n=n液±uA(n)=1.337±0.0034等厚干涉體的應(yīng)用現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求教師在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)使學(xué)生學(xué)到更多的知識(shí).我們把用劈尖干涉對(duì)比法測(cè)液體折射率的內(nèi)容融合到等厚干涉實(shí)驗(yàn)中來,既可以讓學(xué)生觀察到空氣膜和液體膜條紋寬度的變化,比較牛頓環(huán)和劈尖各自的干涉花樣特點(diǎn),進(jìn)一步領(lǐng)悟“等厚干涉的干涉花樣是等厚度點(diǎn)的軌跡”這句話的含義,從而對(duì)等厚干涉有更深的理解;同時(shí)又掌握了一種測(cè)