用迈克耳孙干涉仪测量厚透明材料折射率
2012-01-26徐文韬李全伟李吉骜周惠君
物理实验 2012年6期
徐文韬,李全伟,李吉骜,周 进,周惠君
(南京大学 物理学院,江苏 南京210093)
1 引 言
迈克耳孙干涉仪作为一种高精度的光学仪器,在实验中有多种用途.如:测量激光的波长[1],测量透明材料的折射率[2],测量温度场分布[3],等等.
物理实验课程中,迈克耳孙干涉仪测量玻璃折射率主要是利用出现白光干涉条纹的零光程条件[4-6].由放入玻璃片前后出现白光0级干涉条纹的位置,得到增加的光程.再测量玻璃片的厚度,可计算得到玻璃的折射率[7].然而,这种方法测量透明固体折射率尚有不足:a.用白光调节出干涉条纹难度很大;b.所得到的折射率是混合光的折射率,无法得到透明固体介质对单色光的折射率.考虑到介质色散,误差不容忽视;c.白光相干长度小,要求待测样品要尽量薄.
我们研究了实验中一些特殊现象的成因,并且提出了测量厚透明固体折射率的方法.该方法主要利用在光路中一半视场放入平行待测材料后,对应的干涉条纹出现压缩,调节反射镜,对比不放玻璃板和放入玻璃板条纹陷入和涨出,得到待测透明介质的折射率.
2 理论推导
迈克耳孙干涉仪原理如图1所示,由于补偿板的“完美”补偿,在普通迈克耳孙干涉仪中,光程差满足:

式中:n0是空气的折射率,可近似取n0=1,dm是M1与M2′之间的距离,θ为入射光线与中心光线的夹角.增加λ/2项时表示考虑半波损失,反之不考虑.为方便起见,本文中将一律忽略λ/2项.

图1 迈克耳孙干涉仪光路图
假设现在迈克耳孙干……
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