迈克尔逊干涉仪法测定玻璃折射率

刘丽莉 卢小龙

摘要：通过迈克尔逊干涉仪实验反复对玻璃的折射率进行测定。实验完成后，对实验数据进行了分析，并讨论了该法测定玻璃折射率的一些优点和不足。通过对玻璃折射率的检测和分析，可以对玻璃进行种类认定和同一认定，它不但可以为案件提供线索，而且还可以为法庭提供诉讼证据，因此，玻璃鉴定的意义非常重要。

关键词：迈克尔逊干涉仪 玻璃折射率 方法

一、测定玻璃折射率的方法

1.三棱镜法。最准确的方法是使光束通过棱面夹角为60度的三棱镜而测定的情况。

2.油浸法。人们可以将一小块玻璃浸入已知折射率的液体中，当玻璃看不出来时，玻璃的折射率与已知液体的折射率相同，这种测定方法不够精确。

3.折射仪全反射法。将一面抛光的式样用高折射率的液体紧压在折射仪棱镜上，使用白光即可得出折射率的数值，准确度可达到小数点后第四位。

二、迈克尔逊干涉仪法测定玻璃折射率

（一）实验器材

GS——1型迈克尔逊干涉仪，JGQ——250型He——Ne激光器，扩束镜，白炽灯（台灯即可），千分尺，读数显微镜，不同式样的玻璃。

（二）实验原理

本实验主要应用迈克尔逊干涉仪，M1和M2是两个互相垂直放置的平面反射镜，其中，M2反射镜是固定的，M1反射镜可以在精密导轨上前后移动。M1的移动采用了精密螺杆旋进系统，移动的距离可由转动手轮的读书窗和微调手轮的刻度轮上读出。G1和G2是由同一块光学玻璃分割而成，具有同样的厚度和折射率，G1和G2平行放置且与M1和M2构成45度角。其中，G1的第二光学平面镀有半透膜，称为分光板，G2为补偿板。

当光源与发出的光线射到G1后，被分解为反射光（1）和透射光（2）；光线（1）垂直照射在M1上经反射后沿原路返回，并透过G1到达E处；光线（2）透过G2后垂直照射到M2经反射后沿原路返回，G1被反射到E处；由于光线（1）（2）是由同一束分解出的两束光，因此，光线（1）（2）是相干光束，在E处相遇时将产生干涉现象。

由于分光板的反射作用，M2在M1附近形成一平行于M1的虚象M2，因而光在 M1和M2的反射可看作是M1和M2的反射。所以，在迈克尔逊干涉仪中，所产生的干涉与厚度为D的空气膜产生的干涉是等效的。

（三）实验数据 （四）实验讨论

1.优点。迈克尔逊干涉仪对任何形状的密度均匀的玻璃碎块的折射率测定都适用，而且对其它透明均匀的物体也同样适用，玻璃碎块即使有污渍也不必清洗。

2.不足：

（1）此法不是所有玻璃碎块均都适用，对于厚度或密度不均的玻璃，彩色条纹不一定会出现。

（2）r1范围过大，影响到测量精度.在用激光器时，视场中出现一两条花纹，到换上白炽灯后出现多条彩色条纹的时间内，M1所移动的距离过大时，r1只能取这两时刻间读数的平均值，所以，M1在此时段内移动距离越小，r1取值越精确，即（r1+r1）/2。

（3）该方法测量精确度由介质材料厚度均匀性决定，被测玻璃碎块厚度应由读数显微镜测得，常用测量物体厚度仪器为千分尺，它只能精确到0.01mm，而读数显微镜能精确到0.001mm，迈克尔逊干涉仪能精确到0.0001mm，但在此前折算折射率公式n=（r1-r1）/d+1中，用到玻璃碎块厚度，所以，最后测得折射率也只能精确到0.001mm。

参考文献：

[1]戴林.特殊痕迹检验.警官教育出版社，1994.

[2]王俭.犯罪现场微量物证检验.警官教育出版社，1995.