nr ćwicz

data

Piotr Dziadowiec

Wydział Elektryczny

Semestr II

grupa E3

306

23.03.2000 

prowadzący

 

przygotowanie

wykonanie

ocena ostatecz.

Dr H.  Manikowski 

 

 

 

Wyznaczanie współczynnika załamania œwiatła w powietrzu w zależnoœci od ciœnienia za pomocą interferometru Jamina

Teoria:

Współczynnik załamania gazów różni się bardzo mało od jednoœci - jego wartoœć przy normalnym ciœnieniu, w zależnoœci od rodzaju gazu, zawiera się w zakresie 1,0001 - 1,001. Rozróżnianie wartoœci w tym zakresie wymaga ogromnej dokładnoœci 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 gruboœci d .

0x01 graphic

Promień ze Ÿródła œwiatła S pada na powierzchnię płytki P1, częœciowo odbija się od niej, częœciowo zaœ załamuje i następnie odbija od tylnej œcianki. W rezultacie powstają dwa promienie 1 i 2. Promienie te padają z kolei na drugą płytkę i tu znowu odbijają się częœciowo od powierzchni przedniej, a częœciowo od tylnej. Promień 3 jest wynikiem nałożenia się promienia 1 odbitego od tylnej i promienia 2 odbitego od przedniej powierzchni płytki P2. Dla przejrzystoœci rysunku nie uwzględniono na nim promienia 1 odbitego od œcianki 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 1 równa

0x01 graphic
 (7.32)

gdzie n jest współczynnikiem załamania œwiatła dla płytki. Różnica dróg /2 odpowiada zmianie fazy o  przy odbiciu fali od oœrodka gęstszego.

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

0x01 graphic
 (7.33)

Całkowita różnica dróg  powstająca między promieniami po przejœciu obu płytek wynosi

0x01 graphic
 (7.34)

Jeżeli obie płytki są dokładnie równoległe, wówczas 1 = 2,  = 0 i występuje maksymalne wzmocnienie obu promieni.

Pomiary i obliczenia:

Słupek wody

Kompensator

Lp.

1590 [kg/m3]

[mm]

    1. 23

  • 7,76

      1. 22

  • 8,21

      1. 21

  • 8,59

      1. 20

  • 8,93

      1. 19

  • 9,42

      1. 18

  • 9,80

      1. 17

  • 10,20

      1. 16

  • 10,58

      1. 15

  • 11,05

      1. 14

  • 11,47

      1. 13

  • 11,89

      1. 12

  • 12,29

      1. 11

  • 12,69

      1. 10

  • 13,10

    • 9

    13,57

    Przekształcając poniższe wzory wyznaczam współczynnik załamania œwiatła.

    0x01 graphic

    c - stała przyrządu = 1.65*10-3

    s - przesunięcie mikromierza

    0x01 graphic

    n1 - współczynnik załamania œwiatła pod różnym ciœnieniem

    n0 - współczynnik załamania œwiatła pod ciœnieniem atmosferycznym = 1.00029324

    l - długoœć kuwety = 1 m

    Tabela wyników

    Lp.

    P

    s

    Ds

    '

    n1

    1.

    23

    7,76

    -

    -

    1,000293

    2.

    22

    8,21

    0,45

    0,000743

    1,001036

    3.

    21

    8,59

    0,83

    0,001370

    1,001663

    4.

    20

    8,93

    1,17

    0,001931

    1,002224

    5.

    19

    9,42

    1,66

    0,002739

    1,003032

    6.

    18

    9,80

    2,04

    0,003366

    1,003659

    7.

    17

    10,20

    2,44

    0,004026

    1,004319

    8.

    16

    10,58

    2,82

    0,004653

    1,004946

    9.

    15

    11,05

    3,29

    0,005429

    1,005722

    10.

    14

    11,47

    3,71

    0,006122

    1,006415

    11.

    13

    11,89

    4,13

    0,006815

    1,007108

    12.

    12

    12,29

    4,53

    0,007475

    1,007768

    13.

    11

    12,69

    4,93

    0,008135

    1,008428

    14.

    10

    13,10

    5,34

    0,008811

    1,009104

    15.

    9

    13,57

    5,81

    0,009587

    1,009880

    P - ciœnienie w skali bezwymiarowej maleje od

    wartoœci największej do najmniejszej.

    s - wartoœć na œrubie mikrometryczne

    0x01 graphic

    Wnioski:

    Wartoœć współczynnika załamania œwiatła roœnie liniowo wraz ze wzrostem ciœnienia.