www.budowamaszynzaoczne.fora.pl

Jaras

Tabela

306

4.12.98
Michał Marczak Wydział
Elektryczny
Semestr I

Grupa
T – 3

H. Manikowski

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 rysunek. 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 1 równa

gdzie n jest współczynnikiem załamania światła dla płytki. Różnica dróg /2 odpowiada zmianie fazy o  przy odbiciu fali od ośrodka gęstszego.
Przy odbiciu promieni od drugiej płytki różnica dróg optycznych promieni 2 i 1 wynosi

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

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

Wyniki pomiarów:

B A pompka

powietrze 14,3 14,3

woda

Schemat rurki z wodą.

Wyniki:

- dla nadciśnienia:

Lp. A B Odległość
1 14,3 14,3 7,45
2 13,6 15,0 7,19
3 12,6 16,0 6,68
4 11,6 17,0 6,37
5 10,6 18,0 5,93
6 9,6 19,0 5,5
7 8,7 20,0 5,14
8 7,7 21,0 4,72
9 6,8 22,0 4,30
10 5,9 23,0 3,92

- dla podciśnienia

Lp. A B Odległość
1 14,3 14,3 7,45
2 15,5 13,0 8,25
3 16,5 12,0 8,64
4 17,4 11,0 9,07
5 18,4 10,0 9,52

Przekształcając poniższe wzory wyznaczam współczynnik załamania światła.

c - stała przyrządu = 1.65*10-3 = 0,00165
s - przesunięcie mikromierza

n1 - współczynnik załamania światła pod różnym ciśnieniem
n0 - współczynnik załamania światła pod ciśnieniem atmosferycznym = 1.00029324
l - długość kuwety = 1 m = 100 cm

- dla nadciśnienia:

Tabela wyników
Lp. P s ‘ n1
1. 14,3 7,45 0,012293 1,000416
2. 13,6 7,19 0,011864 1,000412
3. 12,6 6,68 0,011022 1,000403
4. 11,6 6,37 0,010511 1,000398
5. 10,6 5,93 0,009785 1,000391
6. 9,6 5,5 0,009075 1,000384
7. 8,7 5,14 0,008481 1,000378
8. 7,7 4,72 0,007788 1,000371
9. 6,8 4,30 0,007095 1,000364
10. 5,9 3,92 0,006468 1,000358

P - ciśnienie w skali maleje od wartości
największej do najmniejszej.

- dla podciśnienia:

Tabela wyników
Lp. P s ‘ n1
11. 14,3 7,45 0,012293 1,000416
12. 15,5 8,25 0,013613 1,000429
13. 16,5 8,64 0,014256 1,000436
14. 17,4 9,07 0,014966 1,000443
15. 18,4 9,52 0,015708 1,00045

P - ciśnienie w skali rośnie od wartości
najmniejszej do największej.

Średni współczynnik załamania światła wynosi:

n1 = 1.00036  0.00001

- dla nadciśnienia:

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