一种基于迈克尔逊干涉仪测量透明液体折射率的方法_汪晓春

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1、第３４卷第５期光学仪器Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．５２０１２年１０月ＯＰＴＩＣＡＬＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳＯｃｔｏｂｅｒ，２０１２文章编号：１００５－５６３０（２０１２）０５－０００１－０４一种基于迈克尔逊干涉仪测量透明液体折射率的方法＊汪晓春，杨博文，何冬慧（中山大学物理科学与工程技术学院，广东广州５１０２７５）摘要：提出了一种基于迈克尔逊干涉仪测量透明液体折射率的方法，以拓展迈克尔逊干涉仪在教学及研究中的用途，即利用比色皿承载待测液体，将其置于迈克尔逊干涉仪光路中，通过空比色皿与承载待测液体比色皿引起干涉条纹变化的对比，巧妙地测定液体的折射率。该方法操作简单

2、、实用、低成本，在旋转角度不大的情况下对几种透明液体的测量都有较高的精度，具有一定实用价值。关键词：迈克尔逊干涉仪；透明液体；折射率；比色皿中图分类号：Ｏ４３６．１文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－５６３０．２０１２．０５．００１ＡｍｅｔｈｏｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘｏｆｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｌｉｑｕｉｄｂａｓｅｄｏｎＭｉｃｈｅｌｓｏｎｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒＷＡＮＧＸｉａｏｃｈｕｎ，ＹＡＮＧＢｏｗｅｎ，ＨＥＤｏｎｇｈｕｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｕｎＹａｔ－

3、ｓｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０２７５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｅｘｔｅｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭｉｃｈｅｌｓｏｎｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｉｎｔｅａｃｈｉｎｇａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｒｅｆｒａｃｔｉｏｎｉｎｄｅｘｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｌｉｑｕｉｄｗｉｔｈＭｉｃｈｅｌｓｏｎｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｃｕｖｅｔｔｅｉｓｕｓｅｄｔｏｆｉｌｌｉｎｔｈｅｓａｍｐｌｅｎｅｅｄｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎ

4、ｅｔｈｅｒｅｆｒａｃｔｉｏｎｉｎｄｅｘ．ＴｈｅｃｕｖｅｔｔｅｉｓｔｈｅｎｐｕｔｉｎｔｏＭｉｃｈｅｌｓｏｎｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ．Ｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｆｒｉｎｇｅｓｕｎｄｅｒｅｍｐｔｙｃｕｖｅｔｔｅａｎｄｆｕｌｌｃｕｖｅｔｔｅａｔｓｍａｌｌｒｏｔａｔｉｎｇａｎｇｌｅ，ｔｈｅｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘｏｆｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｌｉｑｕｉｄｍａｔｅｒｉａｌｓｃｏｕｌｄｂｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｎｏｔｏｎｌｙｅａｓｙｔｏｏｐｅｒａｔｅｂｕ

5、ｔａｌｓｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｎｄｌｏｗ－ｃｏｓｔ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｒｅｓｕｌｔｆｏｒｓｅｖｅｒａｌｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｌｉｑｕｉｄｍａｔｅｒｉａｌｓｕｎｄｅｒｔｈｅｓｍａｌｌｒｏｔａｔｉｎｇａｎｇｌｅｉｓａｃｃｕｒａｔｅ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｏｆｃｅｒｔａｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｕｅｆｏｒｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｌｉｑｕｉｄｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ；ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｌｉｑｕｉｄ；ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎｉｎｄｅｘ；ｃｕｖｅｔｔｅ引言折射率是透

6、明材料和半透明材料的一个重要光学参数，同时折射率反应了物质的一些内在性质，对于理解物质结构也有重要作用。因此，精确测量某种物质的折射率在工程生产和理论研究中都具有十分＊收稿日期：２０１１－１２－１６作者简介：汪晓春（１９９１－），男（回族），甘肃兰州人，本科生，主要从事现代物理学方面的研究。·２·光学仪器第３４卷［１］重要的意义。目前测量物质折射率的方法有很多，一般分为两类：一类是通过几何光学的方法，以折射反射定律为理论依据，通过精确测量光线在通过材料时的偏折角度，来确定材料的折射率；另一类是波动光学方法，主要利用了介质对透射光相位的影响来测定物体的折

7、射率。比较有代表性的测量方法有最小［２］［３］偏向角法、掠入射法、布儒斯特角法，干涉法等，其中干涉法又包括迈克尔逊干涉仪法、Ｆ－Ｐ干涉仪法、［４］牛顿环法等。但是这些方法多数要求对待测物体进行复杂的形状加工，或需要已知折射率的标准样［５］［６］品，或将待测液体密封装载在特制容器中才能进行。往往光路较为复杂，并且实验可重复性不高，操作复杂，工作繁重，精度不高。文中提出一种基于迈克尔逊干涉仪测量透明液体折射率的方法，仅仅要求将待测液体装入比色皿（厚度等参数已知）中就可以进行，光路在搭好后不需调整，操作简单，对待侧液体无特殊要求，通过分析干涉条纹数目变化和一

8、些误差修正即可测得透明液体的折射率，肉眼读取条纹数精度较高。１迈克尔逊干涉法测量液体折射率的基