ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра общей и технической физики
Отчёт по лабораторной работе № 3
По дисциплине ФИЗИКА
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Тема: Измерение показателя преломления воздуха интерферометром Жамена
Автор: студент гр. ИЗБ-20-1 Виноградова К. И.
(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)
Дата:
ПРОВЕРИЛ
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Определение показателя преломления воздуха интерференционным методом.
2. Краткое теоретическое содержание
Явление, изучаемое в работе: интерференция света.
Определения основных физических понятий, объектов, процессов и величин:
Интерференция света – это явление наложения когерентных волн, в результате чего появляется устойчивая во времени интерференционная картина – чередование максимумов и минимумов излучения.
Для образования устойчивой интерференционной картины необходимо, чтобы источники волн имели одинаковую частоту и постоянную разность фаз их колебаний. Такие волны называются когерентными.
Светлые полосы образуются, когда световые волны приходят в одну точку в одинаковой фазе (т.е. наблюдается интерференционный максимум). Напротив, в тех участках пространства, где волны приходят в противоположных фазах, наблюдается условие минимума интерференции, и образуются темные полосы.
Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых получены расчётные формулы:
Допустим, что в оба пучка света введены одинаковые по длине и заполненные воздухом кюветы с прозрачными торцевыми окнами. Тогда, как уже было сказано, с помощью зрительной трубы можно будет наблюдать интерференционные полосы. Если затем закачивать в одну из кювет воздух (т.е. повышать давление в ней), то полосы интерференции начнут перемещаться за счет появления дополнительной оптической разности хода лучей Δ. При D = l интерференционная картина перемещается на одну полосу. Смещению картины на k полос соответствует разность хода k l.
Оптическая разность хода лучей
,
где n 2 и n 1 – показатели преломления веществ, заполняющих кюветы толщиной l.
При смещении интерференционной картины на k полос имеем
. (1)
Зная l, l и n 1 из уравнения (1) можно определить показатель преломления n 2, сосчитав число полос k, на которое сместилась при этом интерференционная картина.
Если перемещение полос вызвано только изменением показателя преломления 
газа в одном из плечей интерферометра, то, дифференцируя соотношение (1) имеем
, (2)
где d k –показывает, на какое число полос сместилась наблюдаемая интерференционная картина.
В частности, это изменение может быть обусловлено изменением давления газа. Как известно, показатель преломления газа линейно связан с давлением газа, т.е.
, (3)
где pатм – атмосферное давление газа (измеряется отдельным манометром).
Дифференцируя соотношение (3), получим
, (4)
где a – коэффициент пропорциональности, 
- изменение давления воздуха внутри кюветы. В соответствии с формулами (2) и (4)
.
По формуле (3), с учетом a, вычисляется показатель преломления газа 
.
Схема установки
1 – газовый лазер
2 – толстые
плоскопараллельные пластины
3 – двойная газовая кювета
4 – зрительная труба
1– насос
2 – манометр
3 – клапан для выпуска воздуха из кюветы
Основные расчетные формулы
Показатель преломления воздуха: 
,
где 
- атмосферное давление, Па; 
- коэффициент пропорциональности.
Изменение давления внутри кюветы: 
,
где 
– начальное давление, Па; 
- конечное давление, Па.
Угловой коэффициент: 
.
Среднее значение углового коэффициента: 
.
Коэффициент пропорциональности: 
,
- длина волны, излучаемая лазером, м; l – длина кюветы, м; 
– число полос, прошедшее через перекрестие визира.
Погрешность прямых измерений:
∆p= 400 Па; ∆pатм = 100 Па
Формула для расчета погрешностей косвенных измерений:
Абсолютная погрешность измерений показателя преломления воздуха:
