едовища більш щільною в середу менш щільну, і менше одиниці при переході променя з середовища менш щільною в середу більш щільну (наприклад, з газу або з вакууму в рідину тверде тіло). Є винятки з цього правила, і тому прийнято називати середу оптично більш-менш щільною, ніж інша (не плутати з оптичною щільністю як мірою непрозорості середовища).
Промінь, падаючий з безповітряного простору на поверхню який-небудь середовища В, заломлюється сильніше, ніж при падінні на неї з іншого середовища А; показник заломлення променя, падаючого на середу з безповітряного простору, називається його абсолютним показником заломлення або просто показником заломлення даного середовища, це і є показник заломлення, визначення якого дано на початку статті. Показник заломлення будь-якого газу, у тому числі повітря, при звичайних умовах багато менше, ніж показники заломлення рідин або твердих тіл, тому наближено (і з порівняно непоганий точністю) про абсолютне показнику заломлення можна судити за показником заломлення щодо повітря.
Абсолютний показник заломлення речовини є відношення швидкості поширення у вакуумі до швидкості поширення світла? речовині: n=c /?.
Найбільш поширеними методами вимірювання показників заломлення і дисперсії оптичних матеріалів у видимій області спектра є гоніометричний, Рефрактометричні і інтерференційні. Ці методи забезпечують в більшості випадків точність вимірювань і використовуються для вимірювань за допомогою серійно випускаються приладів. Найбільшого поширення набули наступний методи:
Метод найменшого відхилення і метод автоколлімаціі, здійснювані на гоніометрі-спектрометрі з точністю до 1,5-5 показника заломлення.
Метод вимірювання граничного кута виходу променів з призми на рефрактометрі з точністю 1,0-4 показника заломлення і 2,0-5 дисперсії.
Іммерсійний метод Обреїмова з точністю визначення показника заломлення 1,0-4.
Інтерференційний метод дозволяє вимірювати показник заломлення порівнюваних зразків скла однієї марки з точністю 1,05.
Інтерференційний метод вимірювань
Показник заломлення повітря змінюється дуже мало. Одним з приладів, що дозволяє помітити ці малі зміни, є інтерферометр - прилад, в якому використовується явище інтерференції світла. У інтерферометрі пучок світла за допомогою того або іншого пристрою просторово розділяється на два (або більше) когерентних променя, які проходять різний оптичний шлях, а потім зводяться разом і інтерферують [8].
Вид інтерференційної картини залежить від способу розділення пучка світла, розмірів і спектрального складу джерела світла. Найчастіше це буває ряд чергуються темних і світлих смуг, колір яких відповідає довжині хвилі світла?.
Якщо один промінь проходить геометричний шлях l1 в середовищі з показником заломлення n1, а інший - шлях l2 в середовищі з показником заломлення n2, то оптична різниця ходу променів
? y=l1n1-l2n2 або? y=l? n при l1=l2=l (2.1)
Коли? y одно парним числом напівхвиль, то спостерігається максимум, якщо непарному, то - мінімум освітленості. При зміні одного з показників заломлення (n1 або n2)? Y буде змінюватися. При зміні? Y на? вся інтерференційна картина зміститься рівно на одну смугу, і картина виявиться подібної колишньої (якщо інтенсивність світла в смугах однакова). Таким чином, між зсув інтерференційної картини на m смуг і зміною оптичної різниці ходу на? Y існує співвідношення
? y=m ?, де m=1,2,3 ... (2.2)
Аналіз виразів (1) і (2) показує, що цей метод є досить чутливим. Так, при l1=l2=1 см зміщення інтерференційної картини на 1 смугу відповідає зміні показника заломлення на? N=5 * 10-5. Сучасні інтерферометри дозволяють помічати зміщення інтерференційної картини на 0,1 ... 0,01 інтерференційної смуги.
Для газів величина lt; lt; 1 тому, розклавши вираз
(2.3)
Де величина n0 пов'язана з тиском співвідношенням p=n0kT, ми отримаємо
(2.4)
де Т- температура газу; - постійна Больцмана k=1,38 * 10-23 Дж/К.
З рівняння (4) випливає, що зміна тиску газу на? р призведе до зміни показника заломлення на величину? n:
(2.5)
Формула (5) дозволяє досвідченим шляхом визначити величину поляризуемости молекули газу?, це зручно зробити за допомогою лінійної залежності
? n=K? p, де кутовий коефіцієнт K=(2.6)
Потім за допомогою рівняння (4) можна обчислити і значення показника заломлення n при тиску газу р, використовуючи ту ж величину К.
=1 + Kp (2.7)
Зміна показника заломлення повітря при зміщенні інтерференційної картини:
(2.8)
Опис установки
У роботі використовується шахтний інтерферометр ШИ - 11, призначений для використання в лабораторному практикумі з загальної фізики вищих навчальних закладів (розділ «Оптика») ...
