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1、利用邁克爾孫干涉儀測量透明體的折射率母柏松馬孟祺陳云琳+北京交通大學(xué)理學(xué)院國家級(jí)物理實(shí)驗(yàn)中心摘要：光的干涉在光學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，本文提出用邁克耳孫干涉儀測量薄透明體折射率的方法，當(dāng)被測透明體插入邁克耳孫干涉儀的光路中時(shí)，其會(huì)與光路呈不同夾角，對應(yīng)光程變化可通過等傾干涉圓環(huán)的變化，根據(jù)實(shí)驗(yàn)儀器吞吐圓環(huán)數(shù)、薄透明體厚度、薄透明體折射率、薄透明體與光路夾角之間的關(guān)系，據(jù)此可同時(shí)測得薄透明體厚度和折射率。并且在測量過程中系統(tǒng)不再變動(dòng)，可使系統(tǒng)誤差進(jìn)一步降低。關(guān)鍵詞：邁克爾孫干涉儀；單色光；分光計(jì)；折射率.Theindexofrefractio
2、noftransparencymeasuredbyMichelsoninterferometerMUbai-songMAmeng-qiCHENyun-lin(CenterofPhysicalExperimentofSchoolScience,BeijingJiaotongUniversity)Abstract:Interferenceoflightintheopticalfieldhasawiderangeofapplications,thispaperproposestheuseofaMichelsoninterferometerfor
3、measuringtherefractiveindexofthintransparentmaterialsmethod,whenthemeasuredtransparentbodyisinsertedintotheMichelsoninterferometerlightpath,thelightpathatdifferentangleswithacorrespondingchangeinopticalpathlength,theequalinclinationinterferencefringeschanges,accordingtoex
4、perimentinstrumenthandlingringnumber,thicknessofthintransparency,refractiveindexofthintransparentmaterials,athintransparentbodyandtheangleoftherelationshipbetweenopticalpath,thesimultaneousmeasurementofrefractiveindexandthicknessofthintransparency.Intheprocessofmeasuremen
5、t,thesystemdoesnotchangeandthesystemerrorcanbemadetofurtherreduce.Keywords:Michelsoninterferometer;monochromaticlight;spectrometer;indexofrefraction;1引言邁克耳孫干涉儀是一種典型的分振幅雙光束干涉裝置，在物理量測量及檢測成像等方面有廣泛的-7-應(yīng)用，如：測量鈉黃光波長及鈉黃光雙線的波長差、測量光波的相干長度等【1-3】。用邁克爾孫干涉儀測量折射率，一般采用鈉光光源，通過觀測白光干涉條紋的方法
6、，先調(diào)出白光0光程差的彩色干涉條紋，在光路1或2中垂直光線方向插入被測物，再調(diào)出0光程差的彩色干涉條紋，反射鏡移動(dòng)距離d與透明體厚度t、透明體折射率n、空氣折射率n0（n0大致取1）有關(guān)系式【4-7】(1)由此可得(2)但是該方法必須知道薄透明體的厚度或折射率之一，通過測出M1鏡前移的距離d，才能得到測量體的折射率或厚度。本文提出一種使用邁克爾孫干涉儀測量透明體折射率和厚度的新方法，借助單色光的等傾干涉現(xiàn)象，無需已知所測透明體的厚度，通過間接測量，求得透明體折射率和厚度的方法，相比于一般方法，此種方法可以進(jìn)一步降低系統(tǒng)誤差，提高系統(tǒng)精度。
7、2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理邁克爾孫干涉儀測薄透明體折射率的原理圖見圖1，圖中S為單色光光源，G1和G2是相同的玻璃片，G1鍍銀使入射光分為等振幅的反射光1和透射光2，G2起光路補(bǔ)償作用，M1，M2是平面反射鏡，Q是垂直與光路1方向插入的透明體被測物，Q1是Q經(jīng)偏轉(zhuǎn)后與光路1成夾角的薄透明體，G1,G2與M1,M2有45度夾角，調(diào)整M1與M2精確垂直，視場F處可觀察到清晰等傾干涉圓環(huán)，單色光測薄透明體光程差變化原理見圖2，Q與光路1垂直時(shí)調(diào)出等傾干涉圓環(huán)后，在光路以外垂直光路方向?yàn)檩S緩慢旋轉(zhuǎn)，在F處可觀察到等傾干涉圓環(huán)吃進(jìn)或吐出，光程差增加，圓環(huán)冒出，
8、反之吃進(jìn)。由圖2可知，光程差變化Δ有關(guān)系式（3）-7-圖1測量厚度和折射率原理圖圖2光程差變化原理圖(3)由圖可知：,,,,折射定律：(),代入式（3）-7-(4)F處觀察到等傾干涉圓環(huán)吃進(jìn)或
