306

Wydział Elektryczny

Semestr II

Grupa E-1

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:

	Słupek wody	Kompensator
Lp.	1590 [kg/m^3]	[mm]
	27	10.02
	26	10.45
	25	10.86
	24	11.32
	23	11.74
	22	12.26
	21	12.71
	19	13.15
	18	13.60
	17	14.05
	16	14.47
	15	14.95
	14	15.40
	13	15.88
	12	16.33
	11	16.73

Przekształcając poniższe wzory wyznaczam współczynnik załamania światła.

c - stała przyrządu = 1.65*10^-3

Δs - przesunięcie mikromierza

n₁ - współczynnik załamania światła pod różnym ciśnieniem

n₀ - współczynnik załamania światła pod ciśnieniem atmosferycznym = 1.00029324

l - dłógść kuwety = 1 m

Tabela wyników
Lp.	P.	Δs	Δ`	n1
	26	0.43	0.00071	1.0003
	25	0.84	0.001386	1.000307
	24	1.3	0.002145	1.000315
	23	1.72	0.002838	1.000322
	22	2.24	0.003696	1.00033
	21	2.69	0.004439	1.000338
	19	3.13	0.005165	1.000345
	18	3.58	0.005907	1.000352
	17	4.03	0.00665	1.00036
	16	4.45	0.007343	1.000367
	15	4.93	0.008135	1.000375
	14	5.38	0.008877	1.000382
	13	5.86	0.009669	1.00039
	12	6.31	0.010412	1.000397
	11	6.71	0.011072	1.000404

P - ciśnienie w skali bezwymiarowej maleje od

wartości największej do najmniejszej.

Średni współczynnik załamania światła wynosi:

n₁ = 1.00035 ± 0.00001

---