Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
В дальнейшем показатели преломления образца стекла для различных длин волн будем обозначать через пх, эталона—через ^x,, жидкости — через V-X.
Наблюдения производятся через лупу О, сфокусированную на плоскость В. В этой плоскости видны контурьг (тень) образца и эталона, вид которых осложнен дифракционными и интерференционными явлениями.
Показатели преломления образца и эталона должны быть достаточно близки друг к другу [—0,01<(n—v)<^0,01]. При этом можно подобрать такую смесь монобромнафталина с керосином, чтобы кривая дисперсии жидкости р. пересекала кривые п и v (см. фиг. 168) в видимой части спектра. Вращая барабан монохроматора, мы мо-
90°
Se
5:
1
Ребра острые (без фасок)
Фиг.
167. Эталон к И. В. Обреимова.
методу
15 А. Н. Захарьевский
225 жем получить любую длину волны, в частности, волну X0, при которой [X=V и волну А, при которой р=п. В первом случае в поле зрения исчезают контуры эталона, а во втором случае — контуры образца. На практике полного исчезновения не получается по разным причинам: на поверхностях стекол имеются загрязнения, стекло почти всегда более прозрачно, чем жидкость, и т. п. Таким образом, в методе Обреимова уравнивание показателей преломления производится путем изменения длины волны при неизменном составе жидкости и при постоянной температуре. Эта особенность является важным преимуществом метода.
Как было разъяснено в предыдущем параграфе, видимость контуров прозрачных тел зависит от дифракции света. При изменении длины волны разность хода на границе геометрической тени эталона получает различные значения:
8 = A0-v)x = AAx, где Дх—разность ординат кривых ^hv фиг. 168.
Всякий раз, когда эта разность хода бывает равна
8 = 2? — 2
(где k — целое число), вдоль контура рабочего ребра эталона располагается светлая интерференционная полоса и эталон почти исчезает на общем светлом фоне (см. фиг. 166, B1). В промежуточных положениях ребро эталона становится темным при значениях:
8 = (2*+1)у.
Чтобы отличить нулевую полосу (k=0) от прочих полос, верхний угол пластинки P сошлифовывают, как показано на фиг. 167. Этот участок рабочей грани эталона исчезает только при .&=0.
Вдоль вертикальных контуров образца наблюдаются подобные же явления. Так как толщина образца неравномерна, то исчезновение контуров может произойти лишь в одной точке спектра, при X = A (см. фиг. 168), для которой р=п.
3. Процесс измерения по методу Обреимова очень прост. Прежде, всего ясно, каким путем можно определить кривую дисперсии жидкости. Для этого отмечают по барабану монохроматора положение нескольким светлых полос, которые получатся, допустим, при значениях Х-з, Х-2,... X0, Xi, Х„ ... Кривая дисперсии эталона должна быть определена заранее каким-либо иным методом. Зная толщину эталона, можно вычислить разности Д-3, Д-2,... До=0, Ді, Дг,... по формуле.
Прибавив эти разности к ординатам кривой v=/(X), мы получим Кривую Дисперсии ЖИДКОСТИ fi, (фиг. 168).
226. Для определения показателя преломления образца таких подробных измерений не требуется. Достаточно отметить на барабане винта точку Л, соответствующую исчезновению образца, и две точки X2 и Аз, соответствующие соседним полосам, между которыми заключена точка Л. Вычислив значения
A2=^2; A8 = ^-3, (116)
п. п
определяют величину разности Д интерполированием
Ал = Д2 + (А3-А2)^—А2. (117)
Фиг. 168. К расчету разностей показателей преломления.
Таким образом, будет найдена одна из точек кривой дисперсии образца стекла, а именно:
«a = va + Aa. (ИЗ)
Если требуется найти показатель преломления для вполне определенной линии спектра, например по, то состав жидкости должен быть подобран таким образом, чтобы исчезновение образца проис-
о
ходило при X = 5893 А. Однако, если есть уверенность, что образец и эталон принадлежат к одному и тому же сорту стекла, то это условие может выполняться не очень строго, так как в этом случае кривые VHn почти параллельны друг другу. Если же сорт стекла, от Которого взят образец, неизвестен, то по получается на основании двух измерений путем интерполирования, так как подобрать смесь Жидкостей таким образом, чтобы образец исчезал точно в волне X0, затруднительно. При первом измерении образец должен исчезать в
13*
227 волне A1, несколько большей Xd, а при втором измерении — в волне A2, несколько меньшей Xjr,.
Бели желают определить не только показатель преломления, но и дисперсию образца, то необходимо произвести несколько измерений с различными жидкостями. При изменении состава жидкости кривая р. (см. фиг. 168) сдвигается вдоль оси ординат и пересечение кривых (и, и п получается для иной длины волны.
4. В табл. 12 приведен образец записи измерений показателя преломления и дисперсии.
Измерения были сделаны с тремя жидкостями, причем образец исчезал вблизи линий С, D и F. В табл. 12 слева записаны отсчеты
барабана В и b с точностью до десятой доли деления барабана. Барабан разделен на сто частей. Полосам N=4 и N=5 соответствуют отсчеты 6=3,275 и 3,357. Образец стекла исчезает в промежутке между 4-й и 5-й полосой при отсчете барабана B = 3,346. Из таблицы градуировки монохроматора найдено, что этому отсчету соответ-
