Tabela

306			13.05. 2002	Tadeusz Pawłowski	Wydział MRiT	Semestr II	Grupa T4 Pon.11.45
		Dr K.Fiksiński			Przygotowanie	Wykonanie	Ocena ostateczna

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.

Pomiary i obliczenia:

Lp	h1-h2(m)	Δs(mm)	P(Pa)	Δ'	n1
1	0	0	101300	0	1,000293
2	0,013	0,4	101506,7	0,000652	1,006813
3	0,03	0,7	101777	0,001141	1,011703
4	0,044	1,02	101999,6	0,001663	1,016919
5	0,06	1,37	102254	0,002233	1,022624
6	0,085	1,6	102651,5	0,002608	1,026373
7	0,092	2,01	102762,8	0,003276	1,033056
8	0,107	2,28	103001,3	0,003716	1,037457
9	0,125	2,6	103287,5	0,004238	1,042673
10	0,14	2,99	103526	0,004874	1,04903
11	0,16	3,34	103844	0,005444	1,054735
12	0,175	3,6	104082,5	0,005868	1,058973
13	0,19	3,96	104321	0,006455	1,064841
14	0,205	4,3	104559,5	0,007009	1,070383
1	0	0	101300	0	1,000293
2	0,01	-0,33	101459	-0,00054	0,994914
3	0,025	-0,8	101697,5	-0,0013	0,987253
4	0,04	-1,01	101936	-0,00165	0,98383
5	0,055	-1,33	102174,5	-0,00217	0,978614
6	0,07	-1,71	102413	-0,00279	0,97242

Wykres zależności współczynnika załamania światła w powietrzu w zależności od ciśnienia.

Średni współczynnik załamania światła wynosi:

n₁ = 1.00035 ± 0.00001

1 Schemat budowy interferometru Jamina

---