等厚干涉测定液体折射率系统误差及数据处理探究(2)
1. 等厚干涉测液体折射率测量原理及测量方法
1.1 厚干涉测液体折射率测量原理
牛顿环仪是由一块曲率半径较大平凸玻璃透镜的凸面放在一块光学玻璃平板上组合而成的，如图1所示。距离中心O点的空气层的厚度设为，可以得空气层上下表面反射光的光程差为:
（其中k为干涉级数）
如下页图2为牛顿环干涉图样[2]，在实验室及操作过程中不可能得到O点的精确几何位置。原因是灰尘压力等因素造成的。因此也就没有办法测定干涉几次的数值。鉴于这种情况，通常采用距离O点比较远的m和n级暗环[4,1,5]： 图2 为牛顿环干涉图样
由此可得： (4)
（其中为牛顿环的直径，）
当把牛顿环浸入液体中时，则光程差变为：
(5)
（为液体折射率，且此液体折射率小于玻璃的折射率）
同理，可以得到牛顿环在液体中曲率半径的表达式：
(6)
无论是在空气中还是在液体中，牛顿环曲率半径是不会发生变化的，即：
(7)
这样由以上几式就可以得到待测液体折射率的表达式：
(8)
在这个表达式中不含干涉级次，试验中可操作性大大增强，用这个表达式只要分别测出牛顿环在空气中和待测液体中的暗环直径，代入公式即可求出所测液体的折射率。
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