306			09.05.95	Sebastian Rabcewicz Andrzej Pulikowski	Wydział Elektryczny	Semestr II	E - 7 (9)
		dr Stanisław Szuba

Temat: Wyznaczanie współczynnika załamania światła w powietrzu

w zależności od ciśnienia za pomocą interferometru Jamina

Współczynnik załamania gazów różni się bardzo mało od jedności - jego wartość przy normalnym ciśnieniu, w zależności od rodzaju gazu, zawiera się w zakresie 1,0001 - 1,001. Rozróżnianie wartości w tym zakresie wymaga ogromnej dokładności pomiarów, którą mogą zapewnić tylko metody interferencyjne.

Interferometr Jamina

Jednym z przyrządów pozwalających mierzyć bardzo małe zmiany współczynnika załamania jest interferometr Jamina, którego schemat budowy przedstawia rys. 306.1 Interferometr składa się z dwóch grubych, płasko równoległych płytek szklanych P₁ i P₂ jednakowej grubości d .

Promień ze źródła światła S pada na powierzchnię płytki P₁, częściowo odbija się od niej, częściowo zaś załamuje i następnie odbija od tylnej ścianki. W rezultacie powstają dwa promienie 1 i 2. Promienie te padają z kolei na drugą płytkę i tu znowu odbijają się częściowo od powierzchni przedniej, a częściowo od tylnej. Promień 3 jest wynikiem nałożenia się promienia 1 odbitego od tylnej i promienia 2 odbitego od przedniej powierzchni płytki P₂. Dla przejrzystości rysunku nie uwzględniono na nim promienia 1 odbitego od ścianki przedniej a także promienia 2 odbitego od powierzchni tylnej, które to promienie nie interferują ze sobą ze względu na znaczne oddalenie.

W wyniku odbić od płytki P₁ pomiędzy promieniami 1 i 2 powstaje różnica dróg optycznych Δ₁ równa

(306.1)

gdzie n jest współczynnikiem załamania światła dla płytki. Różnica dróg λ/2 odpowiada zmianie fazy o Π przy odbiciu fali od ośrodka gęstszego.

Przy odbiciu promieni od drugiej płytki różnica dróg optycznych promieni 2 i 1 wynosi

(306.2)

Całkowita różnica dróg Δ powstająca między promieniami po przejściu obu płytek wynosi

(306.3)

Jeżeli obie płytki są dokładnie równoległe, wówczas β₁ = β₂, Δ = 0 i występuje maksymalne wzmocnienie obu promieni.

Tabela pomiarów :

odczyt	Δs	współczynnik	h1	h2	Δh	ciśnienie
[mm] ± 0,01	[mm]	(n)	[cm] ± 0,1	[cm] ± 0,1	[cm]	kg/m^2
12,76	-4,2	1,00028631	24	5	19	3021
13,24	-3,72	1,0002871	23	6	17	2703
13,71	-3,25	1,00028788	21,9	7	14,9	2369,1
14,16	-2,8	1,00028862	20,9	8	12,9	2051,1
14,55	-2,41	1,00028926	19,9	9	10,9	1733,1
15,01	-1,95	1,00029002	18,8	10	8,8	1399,2
15,45	-1,51	1,00029075	17,8	11	6,8	1081,2
15,88	-1,08	1,00029146	16,8	12	4,8	763,2
16,37	-0,59	1,00029227	15,7	13	2,7	429,3
16,96	0	1,00029324	14,2	14,2	0	0
17,21	0,25	1,00029365	13,9	14,5	-0,6	-95,4
17,39	0,43	1,00029395	13,4	15	-1,6	-254,4
17,64	0,68	1,00029436	12,9	15,5	-2,6	-413,4
17,9	0,94	1,00029479	12,4	16	-3,6	-572,4
18,1	1,14	1,00029512	11,8	16,5	-4,7	-747,3
18,36	1,4	1,00029555	11,3	17	-5,7	-906,3
18,62	1,66	1,00029598	10,8	17,5	-6,7	-1065,3
18,78	1,82	1,00029624	10,4	17,9	-7,5	-1192,5

Uwagi:

- Δs jest to różnica pomiędzy kolejnymi odczytami mikromierza

- współczynnik (n) w tabeli obliczono według następujących przekształceń :

gdzie: n_o = 1,00029324 - współczynnik załamania przy normalnym ciśnieniu

c = 1,65*10^-3 - stała aparaturowa

l = 100 [cm] - długość kuwety

- Δh obliczono jako różnicę h1-h2

- ciśnienie obliczono z następującej zależności: P = σ *g *Δh

gdzie : σ - gęstość wody 1590 kg/m³

g - przyspieszenie ziemskie

Wykres:

Rys. 306.1 Schemat budowy interferometru Jamina

---