邁克爾遜干涉儀法測定玻璃折射率

劉麗莉 盧小龍

摘要：通過邁克爾遜干涉儀實驗反復對玻璃的折射率進行測定。實驗完成后，對實驗數據進行了分析，并討論了該法測定玻璃折射率的一些優點和不足。通過對玻璃折射率的檢測和分析，可以對玻璃進行種類認定和同一認定，它不但可以為案件提供線索，而且還可以為法庭提供訴訟證據，因此，玻璃鑒定的意義非常重要。

關鍵詞：邁克爾遜干涉儀 玻璃折射率 方法

一、測定玻璃折射率的方法

1.三棱鏡法。最準確的方法是使光束通過棱面夾角為60度的三棱鏡而測定的情況。

2.油浸法。人們可以將一小塊玻璃浸入已知折射率的液體中，當玻璃看不出來時，玻璃的折射率與已知液體的折射率相同，這種測定方法不夠精確。

3.折射儀全反射法。將一面拋光的式樣用高折射率的液體緊壓在折射儀棱鏡上，使用白光即可得出折射率的數值，準確度可達到小數點后第四位。

二、邁克爾遜干涉儀法測定玻璃折射率

（一）實驗器材

GS——1型邁克爾遜干涉儀，JGQ——250型He——Ne激光器，擴束鏡，白熾燈（臺燈即可），千分尺，讀數顯微鏡，不同式樣的玻璃。

（二）實驗原理

本實驗主要應用邁克爾遜干涉儀，M1和M2是兩個互相垂直放置的平面反射鏡，其中，M2反射鏡是固定的，M1反射鏡可以在精密導軌上前后移動。M1的移動采用了精密螺桿旋進系統，移動的距離可由轉動手輪的讀書窗和微調手輪的刻度輪上讀出。G1和G2是由同一塊光學玻璃分割而成，具有同樣的厚度和折射率，G1和G2平行放置且與M1和M2構成45度角。其中，G1的第二光學平面鍍有半透膜，稱為分光板，G2為補償板。

當光源與發出的光線射到G1后，被分解為反射光（1）和透射光（2）；光線（1）垂直照射在M1上經反射后沿原路返回，并透過G1到達E處；光線（2）透過G2后垂直照射到M2經反射后沿原路返回，G1被反射到E處；由于光線（1）（2）是由同一束分解出的兩束光，因此，光線（1）（2）是相干光束，在E處相遇時將產生干涉現象。

由于分光板的反射作用，M2在M1附近形成一平行于M1的虛象M2，因而光在 M1和M2的反射可看作是M1和M2的反射。所以，在邁克爾遜干涉儀中，所產生的干涉與厚度為D的空氣膜產生的干涉是等效的。

（三）實驗數據 （四）實驗討論

1.優點。邁克爾遜干涉儀對任何形狀的密度均勻的玻璃碎塊的折射率測定都適用，而且對其它透明均勻的物體也同樣適用，玻璃碎塊即使有污漬也不必清洗。

2.不足：

（1）此法不是所有玻璃碎塊均都適用，對于厚度或密度不均的玻璃，彩色條紋不一定會出現。

（2）r1范圍過大，影響到測量精度.在用激光器時，視場中出現一兩條花紋，到換上白熾燈后出現多條彩色條紋的時間內，M1所移動的距離過大時，r1只能取這兩時刻間讀數的平均值，所以，M1在此時段內移動距離越小，r1取值越精確，即（r1+r1）/2。

（3）該方法測量精確度由介質材料厚度均勻性決定，被測玻璃碎塊厚度應由讀數顯微鏡測得，常用測量物體厚度儀器為千分尺，它只能精確到0.01mm，而讀數顯微鏡能精確到0.001mm，邁克爾遜干涉儀能精確到0.0001mm，但在此前折算折射率公式n=（r1-r1）/d+1中，用到玻璃碎塊厚度，所以，最后測得折射率也只能精確到0.001mm。

參考文獻：

[1]戴林.特殊痕跡檢驗.警官教育出版社，1994.

[2]王儉.犯罪現場微量物證檢驗.警官教育出版社，1995.