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