ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
Лабораторная работа №2
По дисциплине «Физические основы измерений»
Прецизионное измерение показателя преломления газовой среды
интерферометром Рэлея
1. Изучаемые физические понятия и законы: интерференция от двух
когерентных точечных источников; абсолютный и относительный показатели
преломления; дисперсия световой электромагнитной волны в газовой среде;
зависимость показателя преломления газовой среды от давления и сорта
исследуемого газа; показатель преломления газовой смеси.
2. Цель лабораторной работы: научить проводить и обрабатывать
прецизионные измерения показателя преломления газовой среды на
лабораторном интерферометре Li 3 методом Рэлея-Лёве. Методом Рэлея-Лёве
получить зависимость показателя преломления воздуха от избыточного
давления. Сравнить предсказания теории и эксперимента методом наименьших
квадратов. Определить преломляющую силу известного и неизвестного газов с
точностью от трёх до пяти значащих цифр. Провести сравнение с теорией.
Измерить показатель преломления газовой смеси.
3. Теоретическое введение
3.1. Интерференция от двух когерентных точечных источников
Интерференцией называют явление перераспределения интенсивности
светового потока в пространстве, возникающее при наложении двух и более
когерентных волн. При этом физическая природа волн может быть различной:
звуковые, электромагнитные (световые). Пусть две волны одинаковой частоты,
накладываясь друг на друга, возбуждают в некоторой точке пространства
колебания одинакового направления:
первое колебание А
1
cos(
ω
t+
α
1
) и второе колебание А
2
cos(
ω
t+
α
2
). (2.1)
Амплитуда результирующего колебания в данной точке определяется
выражением:
δ
cosАА2ААА
21
2
2
2
1
2
++= , (2.2)
где
δ
=
α
2
-
α
1
– разность фаз.
Если разность фаз возбуждаемых волнами колебаний остаётся постоянной
во времени, то волны называются когерентными. Но интенсивность волны
I=A
2
и для когерентных волн можно записать:
δ
cosII2III
2121
++= (2.3)
В случае когерентных волн
cos
δ
имеет постоянное во времени (но своё
для каждой точки пространства) значение. В тех точках пространства, для
которых
cos
δ
>0 , I будет превышать I
1
+I
2
. А в точках, для которых cos
δ
<0 , I
будет меньше I
1
+I
2
. Таким образом, при наложении когерентных световых волн
происходит перераспределение светового потока в пространстве, в результате
