干涉法

迈克尔逊干涉仪根据分振幅干涉原理而制成，如图4。单色光源S发出的平行光束以45°入射角入射到背面为半透明表面的平面玻璃板E1上，E1将光束分成强度几乎相等的反射光束和透射光束。反射光束垂直入射到平面镜M1，被反射回来后穿过E1到达观察屏；透射光束垂直入射到另一反射镜M2后又被E1的半透明表面反射，也会聚于观察屏上。M1严格垂直于M2，M1浸没在待测液体中，且M1可借助于移动部件沿着镜面法线方向精确地做往复移动。E2是与E1有相同厚度和相同折射率的补偿板，且E1与E2严格地平行。
经过M1反射的光束和经过M2反射的光束到达观察屏F时的光程差为d，在观察屏F上可以观察到迈克尔逊干涉仪的等倾干涉条纹图样，干涉条件为：

d=2d0+(nx?n0)?L=???????2j?λ2(2j+1)λ2相长相消
(12)
当M1移动距离为ΔL时，光程差变化为：

d′=2d0+(nx?n0)?L+2nx?ΔL
(13)
在M1移动的过程中，在视场内可以观察到的亮条纹的移动数量为：

N=d′?dλ/2=2nx?ΔLλ/2
(14)
通过测量M1移动的距离ΔL，和条纹的变化数量N，即可求得待测液体的折射率nx：

nx=N?λ/22ΔL
(15)
式中，d0为两个反射镜与E1的距离之差，mm；nx为待测物体的折射率；n0为空气的折射率，假设为1；L为待测液体的厚度，mm；λ为单色光源的波长，nm。

迈克尔逊干涉仪将折射率的测量转化为长度的测量，它的测量结果可以精确到与波长同数量级[16-17]，并可溯源至SI长度单位[4]，其原理还被发展和改进为其它许多形式的干涉仪器[18]。迈克尔逊干涉仪是以波动光学测量为基础的测量方法，类似的方法还有劈尖干涉、牛顿环干涉法[2]、法布里-泊罗干涉法[4-5]，测量精度为10?3[19]～1.6×10?6[5]。

近几年，以NMIJ为代表的不少国家计量院开始研究激光干涉法测量液体折射率[9]。该方法溯源至激光频率，而不需要溯源至角度标准（角度准确测量比较困难，测量不确定度较大），可实现大约3×10?6的测量不确定度。NMIJ正在积极建议国际计量委员会（CIPM）质量及相关量咨询委员会（CCM）组织液体折射率国际关键比对，以验证激光干涉法是否与最小偏向角法等效，若等效，则该测量能力将被CIPM承认并作为该国的校准和测量能力（CMCs），代表该国在该参数的最高测量水平。