| 研究概要 |
圧力,温度に対する油の屈折率変化を測定するため,その微小な変化を高精度に測定し得る光ヘテロダイン干渉システムを製作した.光源としてHe-Neレーザ5mWを用い,光ファイバによって,油を満たした容器内に導いた光の,温度,圧力変化にともなう光路長変化を,干渉ビ-ト信号の位相変化として検出する.この時の微小な位相変化を検出するため,高応答,高精度な位相計も作成した.今回実験に用いたこれら干渉計と位相計を使えば,約3×10^<-8>の分解能で屈折率変化を測定することができる.
この装置を用いて,油と蒸留水の温度変化に対する屈折率変化を測定した結果,油は温度変化に対してほぼ直線的に屈折率が変化する一方,蒸留水の屈折率変化は温度に対して線形とならないことが確かめられた.これは,水が油と違って永久双極子モーメントを持つ特殊な液体であるためであり,屈折率は密度と温度の関数として評価される.
次に油と水を,それぞれ容器内で断熱圧縮,及び等温圧縮し,その時の圧力変化と屈折率を同時に測定し,熱力学状態より断熱圧縮率,等温圧縮率,比熱の算出を行った.この結果,油は断熱圧縮によって温度が上昇し,従って断熱圧縮率と等温圧縮率が異なる値となり,比熱比=1.1が算出された.一方,水は断熱圧縮でも温度上昇が認められず,二つの圧縮率はほぼ等しいと結論された.断熱圧縮率から求めた音速は,油では,これまで管路内波動によって得られている値とほぼ同じ値が得られたが,水では差が見られた.これは圧縮率が密度だけの関数とならない双極子モーメントを持つ液体に固有の傾向と考えられ,この測定方法が油のような無極性の液体に対して有効であるとの結論を得た.
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