Определение изменения показателя преломления

Применение явления интерференции. Интерференционные приборы.

 

Явление интерференции света используется в точных измерительных приборов, получивших название интер­ферометров.

На рис. 5.9 изображена принципиальная схема интерфе­рометра Жамена, применяемого для точных измерений показателей преломления газов и их зависимости от температуры, давления и влажности.

 

Рис.4-6

 

В результате его отражения от обеих поверхностей пластины из нее выходят два коге­рентных параллельных луча 1 и 2. Пройдя сквозь две одинаковые кюветы K1 и К 2, эти лучи после отражения от второй пластины В собираются линзой Л и интерферируют.

Интерферометр Майкельсона — двухлучевой интерферометр, изобретённый Альбертом Майкельсоном. Данный прибор позволил впервые измерить длину волны света. В опыте Майкельсона интерферометр был использован Майкельсоном для проверки гипотезы о светоносном эфире.

Конструктивно состоит из светоделительного зеркала, разделяющего входящий луч на два, которые в свою очередь, отражаются зеркалом обратно. На полупрозрачном зеркале разделённые лучи вновь направляются в одну сторону, чтобы, смешавшись на экране, образовать интерференционную картину. Анализируя её и изменяя длину одного плеча на известную величину, можно по изменению вида интерференционных полос измерить длину волны, либо, наоборот, если длина волны известна, можно определить неизвестное изменение длин плеч.

Если зеpкала стpого пеpпендикуляpны, то можно наблюдать полосы pавного наклона (в виде кpугов). Наблюдаемая интерф. картина:

 

Если зеpкала не стpого пеpпендикуляpны, то плоскости зеркал подобны клину и можно наблюдать полосы pавной толщины (в виде пpямых полос).Наблюдаемая интерф. картина

 

Применение

Измерение малых расстояний

Оптическая разность хода лучей

 

Где n₁ - показатель преломления воздуха, a l₁ и l₂ — расстояния от точки О до зеркал З1 и 32.

Если l₁ = l₂ , то наблюдается интерференционный максимум. Смещение одного из зеркал на расстояние λ/4 приводит к возникнове­нию интерференционного минимума. Таким образом, по изменению интерференционной картины можно судить о малых перемещениях одного из зеркал и тем самым использовать интерферометр Майкельсона для точных измерений длины.

Измерение показателей преломления газов и жидкостей.

 

Оптическая разность хода пустой кюветы равна 2nl

Условие максимума с пустой кюветой

Условие максимума с заполненной кюветой

Определение изменения показателя преломления

Измерив смещение полос (количества максимумов на которое сместилась картина), можно с высокой точностью определить изменение показателя преломления (~10^-6).

Определение длины волны

Измерив смещение полос (количества максимумов на которое сместилась картина) при перемещении зеркала можно о пределить длину волны

.

.