空气折射率的测定
实验11 空气折射率的测定
利用迈克尔逊干涉仪的两束相干光在空间各有一段光路分开，通过在其中一支光路放进被研究对象而不影响另一支光路，让学生进一步了解光的干涉现象及其形成条件，以及学习调节光路的方法，同时也为测量空气折射率提供了一种思路和方法。
实验目的：
1、了解空气折射率与压强的关系；
2、进一步熟悉迈克尔逊干涉仪的使用规范；
实验仪器：
迈克尔逊干涉仪（动镜：100mm；定镜：加长）；压力测定仪；空气室（L=95mm）；气囊（1个）；橡胶管（导气管2根）
迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪（带空气室、压力测定仪）压力测定仪性能指标：
1、输入电压：220V、50Hz
2、测量范围：0~0.12MPa
3、仪器精度：2.5%
注：本实验要求，开始时气室内压强与外大气压强差大于0.09MPa。
实验原理：
1、等倾（薄膜）干涉
根据实验7“迈克尔逊干涉仪调节和使用”可知，(如图1所示)两束光到达O点形成的光程差δ为：
δ=2L2-2L1=2（L2-L1）（1）
图1 图2
若在L2臂上加一个为L 的气室，如图2所示，则光程差为：
δ=2（L 2-L ）+2n L -2L 1
整理得：
δ=2（L 2-L 1）+2(n-1)L （2）
保持空间距离L 2、L 1、L 不变，折射率n 变化时，则δ 随之变化，即条纹级别也随之变化。（根据光的干涉明暗条纹形成条件，当光程差δ=k λ时为明纹。）以明纹为例有
δ1=2（L 2-L 1）+2(n 1-1)L =k 1λ
δ2=2（L 2-L 1）+2(n 2-1)L =k 2λ
令：?n =n 2-n 1，m =（k 2-k 1），将上两式相减得折射率变化与条纹数目变化关系式。
2?nL=m λ （3）
2、折射率与压强的关系
若气室内压强由大气压p b 变到0时，折射率由n 变化到1，屏上某点（观察屏的中心O 点）条纹变化数为m b ，即
n-1=m b λ/2L （4）
通常在温度处于15℃~30℃范围内，空气折射率可用下式求得：
9
1000367101879321-??+?=
-t p
n p t ..)(,
式中，t （℃）为温度，p （Pa ）为压强。在室温下，温度变化不大时，（n-1）可以看成是压
强的线性函数。
设从压强p b 变成真空时，条纹变化数为m b ；从压强p 1变成真空时，条纹变化数为m 1；从压强p 2变成真空时，条纹变化数为m 2；则有
2211m p m p m p ==b b
根据等比性质，整理得
b
b p p p m m m 2
12
1--=
（5）
将（4）、（5）整理得
b
p p p m m L n 2
12
121--=
-λ
式中p b 为标况下大气压强，将p 2→p 1时，压强变化记为?p （=p 1-p 2），条纹变化记为m （=m 1-m 2），则有
b
p p
m
L n ?=
-21λ （6）
3、测量公式
b
p p
m
L n ?+
=21λ （7）
其中，λ=632.8nm ，L=95.0mm ，p b =1.01325×105Pa ；m ，?p 是两个相关联的物理量，是本实验要求测量的两个物理量。
实验内容：
1、 安装固件。
将迈克尔逊干涉仪定镜拆下，固定在长支撑条（附件）上； 将气管1一端与空气室相连，另一端与测定仪出气空相连； 将气管2一端与气囊相连，另一端与测定仪进气空相连；
空气折射率测量实物图 压力测定仪（单位MPa ）
2、 转动迈克尔逊干涉仪的粗调手轮，将动镜移动到标尺100mm 处，调节光路，在投影屏
上观察到干涉环；
3、 将空气室放在导轨上，观察干涉条纹；（观察到条纹即可进行下面测量。）
4、 接通压力测定仪的电源，旋转调零旋钮，使液晶屏上显示“.000”；
5、 关闭气囊上阀门，向气室充气，使气压值大于0.090MPa ，读出压力仪表数值，记为p 2 ；
打开气囊阀门，慢慢放气，使条纹慢慢变化，当改变m 条时（实验要求m >60），读出压力仪表数值，记为p 1 ； 6、 重复第5步，共取6组数据。
实验数据及处理
大气压强Pb ＝ Pa ；L ＝0.095m ；λ＝632.8nm ；m ＝ （m>60）
单位：MPa
空气折射率为：
b
p p
m
L n ?+
=21λ＝
空气折射率测量不确定度计算：
实验结果与讨论
实验注意事项
1、 激光属强光，注意不要让激光直接照射眼睛；
2、 充气阀门不要用力旋转，以免损坏；
3、 不得用手直接接触光学元件。
大学物理实验报告系列之空气折射率的测定
【实验名称】 空气折射率的测定 【实验目的】 1、了解空气折射率与压强的关系； 2、进一步熟悉迈克尔逊干涉仪的使用规范； 【实验仪器】 迈克尔逊干涉仪（动镜：100mm ；定镜：加长）；压力测定仪；空气室（L=95mm ）；气囊（1个）；橡胶管（导气管2根） 【实验原理】 1、等倾（薄膜）干涉 根据实验7“迈克尔逊干涉仪调节和使用”可知，(如图1所示)两束光到达O 点形成的光程差δ为： δ=2L 2 -2L 1 =2（L 2 -L 1 ） 若在L2臂上加一个为L 的气室，如图2所示，则光程差为： δ=2（L 2 -L ）+2n L -2L 1 δ=2（L 2 -L 1 ）+2(n-1)L （2） 保持空间距离L 2 、L 1 、L 不变，折射率n 变化时，则δ 随之变化，即条纹级别也随之变 化。（根据光的干涉明暗条纹形成条件，当光程差δ=kλ时为明纹。）以明纹为例有 δ1 =2（L 2 -L 1 ）+2(n 1 -1)L =k 1 λ δ2 =2（L 2 -L 1 ）+2(n 2 -1)L =k 2 λ 令：Δn =n 2-n 1，m =（k 2-k 1），将上两式相减得折射率变化与条纹数目变化关系式。 2ΔnL=mλ （3） 2、折射率与压强的关系 若气室内压强由大气压p b 变到0时，折射率由n 变化到1，屏上某点（观察屏的中心O 点）条纹变化数为m b ，即 n-1=m b λ/2L （4） 通常在温度处于15℃~30℃范围内，空气折射率可用下式求得： 设从压强p b 变成真空时，条纹变化数为m b ；从压强p 1变成真空时，条纹变化数为m 1；从压强p 2变成真空时，条纹变化数为m 2；则有 根据等比性质，整理得 将（4）、（5）整理得 式中p b 为标况下大气压强，将p 2→p 1时，压强变化记为Δp （=p 1-p 2），条纹变化记为m （=m 1-m 2），则有 3、测量公式
实验十一迈克尔逊干涉法测量空气折射率
实验十一用迈克尔逊干涉光路测空气折射率光的干涉是重要的光学现象之一，是光的波动性的重要实验依据。两列频率相同、振动方向相同和位相差恒定的相干光在空间相交区域将会发生相互加强或减弱现象，即光的干涉现象。光的波长虽然很短(4×10－７～8×10－７m之间)，但干涉条纹的间距和条纹数却很容易用光学仪器测得。根据干涉条纹数目和间距的变化与光程差、波长等的关系式，可以推出微小长度变化(光波波长数量级)和微小角度变化等，因此干涉现象在照相技术、测量技术、平面角检测技术、材料应力及形变研究等领域有着广泛地应用。 相干光源的获取除用激光外，在实验室中一般是将同一光源采用分波阵面或分振幅2种方法获得，并使其在空间经不同路径会合后产生干涉。 迈克尔逊干涉仪是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。在近代物理和近代计量技术中，如在光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验中都有着重要的应用。利用该仪器的原理，研制出多种专用干涉仪。 一、实验目的 1、掌握迈克尔逊干涉光路的原理和调节方法。 2、学会调出非定域干涉条纹、等倾干涉条纹、等厚干涉条纹。 3、学习利用迈克尔逊干涉光路测量常温下空气的折射率。 二、实验仪器 He-Ne激光器及电源，扩束镜（短焦距凸透镜），全反镜，温度计，小孔光阑，密封玻璃管，气压计等。 三、实验原理 1、迈克尔逊干涉光路 图11.1是迈克尔逊干涉光路原理图，从光源S发出的一束光射到分束板1G上，1G的后表面镀有半反射膜（一般镀金属银），光在半反射膜上反射和透射，被分成光强接近相等
迈克尔逊干涉仪测量空气折射率
空气折射率的测量 学习要点和重点： 1、迈克尔逊干涉仪原理， 2、利用迈克尔逊干涉原理测量气体折射率的方法。 学习难点： 1、 光路的调整， 2、 干涉条纹变化数目的读取。 迈克尔逊干涉仪中的两束相干光各有一段光路在空间上是分开的，在其中一支光路上放进被研究对象不会影响另一支光路。本实验利用迈克尔逊原理测量空气折射率。 一、 实验目的与要求 1、 学习一种测量气体折射率的方法； 2、 进一步了解光的干涉现象及其形成条件； 3、 学习调整光路的方法。 二、 实验仪器 He-Ne 激光器、反射镜2个、分束镜、扩束镜、气室、打气球、气压表、毛玻璃等。 三、 实验原理 迈克尔逊干涉仪光路示意图如图1所示。其中，G 为平板玻璃，称为分束镜，它的一个表面镀有半反射金属膜，使光在金属膜处的反射光束与透射光束的光强基本相等。 M 1、M 2为互相垂直的平面反射镜，M 1、M 2镜面与分束镜G 均成450角；M 1可以移动，M 2固定。2M '表示M 2对G 金属膜的虚像。 从光源S 发出的一束光，在分束镜G 的半反射面上被分成反射光束1和透射光束2。光束1从G 反射出后投向M 1镜，反射回来再穿过G ；光束2投向M 2镜，经M 2镜反射回来再通过G 膜面上反射。于是，反射光束1与透射光束2在空间相遇，发生干涉。 由图1可知，迈克尔逊干涉仪中，当光束垂直入射至M 1、M 2镜时，两束光的光程差δ为 M 2M 图1 迈克尔逊干涉仪光路示意图
)(22211L n L n -=δ （1） 式中，1n 和2n 分别是路程1L 、2L 上介质的折射率。 设单色光在真空中的波长为λ，当 ,3 ,2 ,1 ,0 ,==K K λδ （2） 时干涉相长，相应地在接收屏中心的总光强为极大。由式（1）知，两束相干光的光程差不但与几何路程有关，还与路程上介质的折射率有关。 当1L 支路上介质折射率改变1n ?时，因光程的相应改变而引起的干涉条纹的变化数为N 。由（1）式和（2）式可知 1 12L N n λ = ? （3） 例如：取nm 0.633=λ和mm L 1001=，若条纹变化10=N ，则可以测得0003.0=?n 。可见，测出接收屏上某一处干涉条纹的变化数N ，就能测出光路中折射率的微小变化。 正常状态（Pa P C t 501001325.1,15?==）下，空气对在真空中波长为nm 0.633的光的折射率 00027652.1=n ，它与真空折射率之差为410765.2)1(-?=-n 。用一般方法不易测出这个折射率差， 而用干涉法能很方便地测量，且准确度高。 四、 实验内容及步骤 （一）实验装置 实验装置如图2所示。用He-Ne 激光作光源（He-Ne 激光的真空波长为nm 0.633=λ），并附加小孔光栏H 及扩束镜T 。扩束镜T 可以使激光束扩束。小孔光栏H 是为调节光束使之垂直入射在M 1、M 2镜上时用的。另外，为了测量空气折射率，在一支光路中加入一个玻璃气室，其长度为L 。气压表用来测量气室内气压。在O 处用毛玻璃作接收屏，在它上面可看到干涉条纹。 （二）测量方法 图2 测量空气折射率实验装置示意图 气压表
空气折射率的测定
空气折射率的测定 〖摘要〗本实验利用分立光学原件在光学平台上搭制迈克尔孙干涉仪和夫琅禾费双缝干涉装置来测定空气的折射率。 〖关键词〗空气折射率；迈克尔孙干涉；夫琅禾费双缝干涉 1引言 介质的折射率是表征介质光学特性的物理量之一，气体折射率与温度和压强有关，。气折射率对各种波长的光都非常接近于1，然而在很多科学研究领域中，仅把空气折射率近似为1远远满足不了科研的要求，所以研究空气折射率的精确测量方法是很必要的。本实验将用迈克耳孙干涉仪（分振幅法）和夫琅禾费双缝干涉（分波前法）2种方法对空气折射率进行测量（参考值为1.000296）。【1】 2 实验原理 ⑴迈克尔逊干涉仪的原理见图1。其中G为平板玻璃，称为分束镜。它的一个表面镀有半反射金属膜，使光在金属膜处的反射光束与透射光束的光强基本相等。M1、M2M1、M2镜面与分束镜G均成45°角，M1可以 移动，M2固定。 2 M表示M2对G金属膜的虚像。 从光源S发出的一束光,在分束镜G的半反射面上被分成反射光束1和透射光束2。光束1从G反射出后投向M1镜,反射回来再穿过G。光束2投向M2镜，经M2镜反射回来再通过G膜面上反射。于是，反射光束1与透射光束2 发生干涉。
量n 与气压的变化量p ?成正比： 1n n p p -?==?常数 所以： 1n n p p ?=+ ? 又可得： 12N P n L p λ=+ ? 上式给出了气压为p 时的空气折射率n 。 1p 变化 到2p 时的条纹变化数n 即可计算压强为p 的空气折射率n 气室内压强不必从0开始。 (2) 用夫琅和费双缝干涉装置测定空气折射率 并分别通过两气室A 、B L2、L3后在屏上形成干涉条纹。当B 室相对于A 室 气压变化ΔP ΔN n 001p T n n p T l λ ?=+ ?
迈克尔逊干涉仪测量空气折射率实验报告
测量空气折射率实验报告 一、 实验目的： 1.进一步了解光的干涉现象及其形成条件，掌握迈克耳孙干涉光路的原理和调节方法。 2.利用迈克耳孙干涉光路测量常温下空气的折射率。 二、 实验仪器： 迈克耳孙干涉仪、气室组件、激光器、光阑。 三、 实验原理： 迈克尔逊干涉仪光路示意图如图1所示。其中，G 为平板玻璃，称为分束镜，它的一个表面镀有半反射金属膜，使光在金属膜处的反射光束与透射光束的光强基本相等。 M1、M2为互相垂直的平面反射镜，M1、M2镜面与分束镜G 均成450角； M1可以移动，M2固定。2 M '表示M2对G 金属膜的虚像。 从光源S 发出的一束光，在分束镜G 的半反射面上被分成反射光束1和透射光束2。光束1从G 反射出后投向M1镜，反射回来再穿过G ；光束2投向M2镜，经M2镜反射回来再通过G 膜面上反射。于是，反射光束1与透射光束2在空间相遇，发生干涉。 由图1可知，迈克尔逊干涉仪中，当光束垂直入射至M1、M2镜时，两束光的光程差δ为 )(22211L n L n -=δ （1） 式中，1n 和2n 分别是路程1L 、2L 上介质的折射率。 M 2M 图1 迈克尔逊干涉仪光路示意图
设单色光在真空中的波长为λ，当 ,3 ,2 ,1 ,0 ,==K K λδ （2） 时干涉相长，相应地在接收屏中心的总光强为极大。由式（1）知，两束相 干光的光程差不但与几何路程有关，还与路程上介质的折射率有关。 当1L 支路上介质折射率改变1n ?时，因光程的相应改变而引起的干涉条纹的 变化数为N 。由（1）式和（2）式可知 1 12L N n λ = ? （3） 例如：取nm 0.633=λ和mm L 1001=，若条纹变化10=N ，则可以测得 0003.0=?n 。可见，测出接收屏上某一处干涉条纹的变化数N ，就能测出光路 中折射率的微小变化。 正常状态（Pa P C t 501001325.1,15?==）下，空气对在真空中波长为 nm 0.633的光的折射率00027652.1=n ，它与真空折射率之差为 410765.2)1(-?=-n 。用一般方法不易测出这个折射率差，而用干涉法能很方便地测量，且准确度高。 四、 实验装置： 实验装置如图2所示。用He-Ne 激光作光源（He-Ne 激光的真空波长为 nm 0.633=λ），并附加小孔光栏H 及扩束镜T 。扩束镜T 可以使激光束扩束。小孔光栏H 是为调节光束使之垂直入射在M1、M2镜上时用的。另外，为了测量空气折射率，在一支光路中加入一个玻璃气室，其长度为L 。气压表用来测量气室内气压。在O 处用毛玻璃作接收屏，在它上面可看到干涉条纹。 图2 测量空气折射率实验装置示意图 气压表
大学物理实验报告系列之空气折射率的测定
【实验名称】空气折射率的测定 【实验目的】 1、了解空气折射率与压强的关系； 2、进一步熟悉迈克尔逊干涉仪的使用规范； 【实验仪器】 迈克尔逊干涉仪（动镜：100mm；定镜：加长）；压力测定仪；空气室（L=95mm）；气囊（1个）；橡胶管（导气管2根） 【实验原理】 1、等倾（薄膜）干涉 根据实验7“迈克尔逊干涉仪调节和使用”可知，(如图1所示)两束光到达O点形成的光程差δ为： δ=2L 2-2L 1 =2（L 2 -L 1 ） 若在L2臂上加一个为L的气室，如图2所示，则光程差为： δ=2（L 2-L）+2n L-2L 1 δ=2（L 2-L 1 ）+2(n-1)L （2） 保持空间距离L 2、L 1 、L不变，折射率n变化时，则δ随之变化，即条纹级别也 随之变化。（根据光的干涉明暗条纹形成条件，当光程差δ=kλ时为明纹。）以明纹为例有 δ 1 =2（L 2 -L 1 ）+2(n 1 -1)L=k 1 λ δ 2 =2（L 2 -L 1 ）+2(n 2 -1)L=k 2 λ 令：Δn=n 2 -n 1 ，m=（k 2 -k 1 ），将上两式相减得折射率变化与条纹数目变化关系式。 2ΔnL=mλ （3） 2、折射率与压强的关系 若气室内压强由大气压p b 变到0时，折射率由n变化到1，屏上某点（观察屏的中 心O点）条纹变化数为m b ，即 n-1=m b λ/2L （4）通常在温度处于15℃~30℃范围内，空气折射率可用下式求得： 设从压强p b 变成真空时，条纹变化数为m b ；从压强p 1 变成真空时，条纹变化数为m 1 ； 从压强p 2 变成真空时，条纹变化数为m 2 ；则有 根据等比性质，整理得
油脂中折射率的测定
项目二 油脂中折射率的测定 1实验目的及要求 （1）理解阿贝折光仪测定油脂折射率的原理。 （2）掌握阿贝折光仪的使用和测定方法。 2 测定意义： 油脂的折射率与油脂的组成和结构密切相关，可用来鉴别油脂 的种类和纯度。 油脂中脂肪酸的分子质量越大，不饱和程度越高，其折射率就越大。 油脂中若含有共轭双键和羟基的脂肪酸，其折射率也会偏高。 3 测定原理 （1） 折射现象和折光率 当一束光从一种各向同性的介质m 进入另一种各向同性的介质M 时，不仅光速会发生改变，如果传播方向不垂直于界面，还会发生折射现象，如图1所示。 图1 光在不同介质中的折射 光速在真空中的速度（v 真空）与某一介质中的速度（v 介质）之比定义为该介质的折光率，它等于入射角α与折射角β的正弦之比，即： βαλsin sin v ==介质真空v n t 在测定折光率时，一般光线都是从空气中射入介质中，除精密工作以外，通常都是以空气作为真空标准状态，故常以空气中测得的折光率作为某介质的折光率，即：
β αλsin sin v ==介质空气v n t 物质的折光率随入射光的波长λ、测定时的温度t 及物质的结构等因素而变化，所以，在测定折射率时必须注明所用的光线和温度。 当λ、t 一定时，物质的折光率是一个常数。例如 3611.120=D n 表示入射光波长为钠光D 线（λ=589.3nm ），温度为20℃时，介质的折光率为1.3611。 由于光在任何介质中的速度均小于它在真空中的速度，因此，所有介质的折光率都大于1，即入射角大于折射角。 阿贝尔折光仪测定液体介质折光率的原理 阿贝尔折光仪是根据临界折射现象设计的，如图2所示。 图2 阿贝折光仪的临界折射 入射角 ?=?90i 时，折射角i β最大，称临界折射角。如果从0?到90?（i ?）都有单色光入射，那么从到临界角i β也有折射光。换言之，在临界角i β以内的区域均有光线通过，该区是亮的，而在临界角以外的区域，由于折射光线消失而设有光线通过，故该区是暗的，两区将有一条明暗分界线，有分界线的位置可测出临界角i β。 当i i ββα==?,90时，i i n t ββλsin 1sin 90sin ==? （3） 仪器结构 图（3）是一种典型的阿贝折光仪的结构示意图，图 (4)是它的外形图（辅助棱镜呈开启状态）。
[实验报告]两种光路测空气折射率
两种光路测空气折射率 摘要：折射率是表征介质光学特性的物理量之一。空气折射率会随空气状态而改变，在许多研究领域有重要的参考价值。本实验使用迈克耳孙干涉仪和夫琅禾费双缝干涉，通过改变气压室气压，使空气折射率发生改变，来观察干涉条纹的移动。根据折射率与压强关系，得出空气折射率。 关键词：空气折射率测量；迈克耳孙干涉仪；夫琅禾费双缝干涉；气压； Study on two measurement methods of air refractive index Abstract：Refractive index is one of the physical quantities that can characterize optical properties of medium．The refractive index of air will change with the state of air，which many research fields can make great reference to．In this experiment, we use Michelson interferometer and Fraunhofer interferometer to detect the air refractive index. We change the air refractive index by adjust the pressure of air in air room, and observe the move of stripes. Then use relationships between refractive index and pressure to work out the air refractive index. Key words：measurement of air refractive index；Michelson interferometer；Fraunhofer interferometer ；atmospheric pressure； 一、引言 介质的折射率是表征介质光学特性的物理量之一，气体折射率与温度和压强有关，。气折射率对各 种波长的光都非常接近于1，然而在很多科学研究领域中，仅把空气折射率近似为1远远满足不了科研的要求，所以研究空气折射率的精确测量方法是很必要的。本文将用迈克耳孙干涉仪和夫琅禾费双缝干涉2种方法对空气折射率进行测量。 二、实验原理 1. 迈克耳孙干涉仪测空气折射率 实验光路如图一所示，其中，G为平板玻璃，称为分束镜， 它的一个表面镀有半反射金属膜，使光在金属膜处的反射 光束与透射光束的光强基本相等。M 1、M 2 为互相垂直的平 面反射镜，M 1、M 2 镜面与分束镜G均成450角； M 2 ’表示M 2 对G 金属膜的虚像。从光源S发出的一束光，在分束镜G的半反射面上被分成反射光束1和透射光束2。光束1从G反射出后 投向M 1镜，反射回来再穿过G；光束2投向M 2 镜，经M 2 镜反射 回来再通过G膜面上反射。于是，反射光束1与透射光束2在空间相遇，发生干涉。 在一定温度（15～30），气压不太大时， 气体折射率变 M 2 M O 图1 迈克尔逊干涉仪光路示意图
迈克尔干涉仪测量空气折射率
实验四 用迈克尔逊干涉仪空气的折射率 一、实验目的 用分离的光学元件构建一个迈克尔逊干涉仪。 通过降低空气的压强测量其折射率。 二、仪器和光学元件 光学平台；HeNe 激光；调整架，35x35mm ；平面镜，30x30mm ；磁性基座；分束器50:50；透镜，f=+20mm ；白屏；玻璃容器，手持气压泵，组合夹具，T 形连接，适配器，软管，硅管 三、实验原理 借助迈克尔逊干涉仪装置中的两个镜，光线被引进干涉仪。通过改变光路中容器内气体的压强，推算出空气的折射率。 If two Waves having the same frequency ω , but different amplitudes and different phases are coincident at one location , they superimpose to ()()2211sin sin αα-?+-?=wt a wt a Y The resulting can be described by the followlng : ()α-?=wt A Y sin w ith the amplitude δcos 2212 2212?++=a a a a A (1) and the phase difference 21ααδ-= In a Michelson interferometer , the light beam is split by a half-silvered glass plate into two partial beams ( amplitude splitting ) , reflected by two mirrors , and again brought to interference behind the glass plate . Since only large luminous spots can exhibit circular interference fringes , the Iight beam is expanded between the laser and the glass plate by a lens L . If one replaces the real mirror M3 with its virtual image M3 /, , Which is formed by reflection by the glass plate , a point P of the real light source appears as the points P / , and P " of the virtual light sources L l and L 2 · Due to the different light paths , using the designations in Fig . 2 , 图 2 the phase difference is given by : θλ π δcos 22???= d （2） λis the wavelength of the laser ljght used . According to ( 1 ) , the intensity distribution for a a a ==21 is 2 cos 4~2 22δ ??=a A I (3) Maxima thus occur when δ is equal to a multiple of π2,hence with ( 2 ) λθ?=??m d cos 2；m=1，2，….. ( 4 )
玻璃折射率的测定,物理实验报告
此实验报告共六个方案，其中前三个为实验室可做并已测量数据的方案，第一个方案（最小偏向角法）已测量数据并进行了数据处理。 实验目的：测定玻璃折射率，掌握用最小偏向角法测定玻璃折射率的方法，掌握用读数显微镜法测定玻璃折射率的方法，复习分光计的调整等，掌握实验方案的比较，误差分析，物理模型的选择。要求测量精度E≤1%。 方案一，最小偏向角法测定玻璃折射率 实验原理：最小偏向角的测定，假设有一束单色平行光LD入射到棱镜上，经过两次折射后沿ER方向射出，则入射光线LD与出射光线ER间的夹角称为偏向角，如图1所示。 ? 图1最小偏向角的测定 转动三棱镜，改变入射光对光学面AC的入射角，出射光线的方向ER也随之改变，即偏向角 发生变化。沿偏向角减小的方向继续缓慢转动三棱镜，使偏向角逐渐减小；当转到某个位置时，若再继续沿此方向转动，偏向角又将逐渐增大，此位置时偏向角达到最小值，测出最小偏向角 。可以证明棱镜材料的折射率与顶角及最小偏向角的关系式为 实验仪器：分光计，三棱镜。 实验步骤： 1，对分光计进行调节 2，顶角α的测量 利用自准直法测顶角，如下图所示，用两游标来计量位置，分别称为游标1和游标2，旋紧刻度盘 θ和游标2下螺钉是望远镜和刻度盘固定不动转动游标盘，是棱镜AC面对望远镜，记下游标1的读数 1
的读数2θ。转动游标盘，再试AB 面对望远镜，记下游标1的读数'1θ和游标2的读数'2θ。游标两次读数之差21θθ-或者''21 θθ-，就是载物台转过的角度，而且是α角的补角 ''212 1 1802 θθθ θ α? -+-=- 3，最小偏向角法测定玻璃折射率 如下图，当光线以入射角1i 入射到三棱镜的AB 面上后相继经过棱镜两个光学面AB AC 折射后,以 2i 角从AC 出射。出射光线和入射光线的夹角δ称为偏向角。 对于给定三棱镜， 偏向角δ的数值随 入射角1i 的变化而改变。当入射角1i 为某值时(或者1i 与2i 相等时)，偏向角δ将达到最小值0δ，0δ称 为最小偏向角，由几何关系和折射定，可得它与棱镜的顶角A 和折射率n 之间有如下关系： 2 sin 2 sin A A n δ+= A.将待测三棱镜放在载物平台，调节平台到适当的高度，使得从平行光管发出的平行光只有少部分能从三棱镜的上方射入望远镜； B.调节三棱镜的位置使得平行光管的平行光以一定的角度入射到棱镜的AB 面；
迈克尔孙干涉仪测空气折射率实验报告
系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________ 实验日期 _________________________ 教师评定 ______________ 【实验名称】迈克耳孙干涉仪 【目的要求】 1. 掌握M-干涉仪的调节方法; 2. 调出非定域干涉和定域干涉条纹; 3. 了解各类型干涉条纹的形成条件, 花纹特点, 变化规律及相互间的区别; 4. 用M-干涉仪测量气体折射率. 【仪器用具】 M-干涉仪(旧仪器第3组), He-Ne 激光器及其电源, 扩束透镜, 小孔光阑, 白炽灯, 毛玻璃, 小气室, 打气皮囊, 气压表, 凸透镜. 【实验原理】 1.M-干涉仪光路 M-干涉仪是一种分振幅双光束的干涉仪. 其光路如图. 期中M 1可以移动. G 1为分束板. 2
系别___________ 班号____________ 姓名______________ 同组姓名 __________ 实验日期_________________________ 教师评定______________ 2.干涉花纹的图样 (1)点光源照明——非定域干涉条纹 考虑虚光源S1和S2’. 若毛玻璃垂直于两者连线, 则得到圆条纹; 若毛玻璃垂直于两者的垂直平分线, 则得到线条纹; 若其它情况, 则得到椭圆或双曲线条纹. 非定域圆条纹特性: ?L = 2d(1 ? r2 2z2 ) ........................................................................ .(i) 亮纹条件: kλ = 2d(1 ? r2 2z2) ........................................................................ .(ii) 条纹间距: ?r = r k-1 ? r k≈λz2 2r k d.................................................................... .(iii) 条纹的”吞吐”:缓慢移动M1镜, 改变d, 可以看到条纹条纹吞或吐的数目N有: 2?d = Nλ .................................................................................. .(iv) d增大, r k增大, 即条纹”吐”; d减小, r k减小, 即条纹”吞”. (2)扩展光源照明－－定域干涉条纹 (a)等倾干涉条纹－－定域于无穷远 相邻两条纹角间距: ?θk = θk?θk+1≈ λ 2dθk.............................................................. .(v) (b)等厚干涉条纹－－定域于镜面附近 ? = 2d cos θ≈ 2d(1 ? dθ2 / 2) ............................................... .(vi)
空气折射率
空气折射率 【实验目的】 1. 进一步了解光的干涉原理 2. 利用迈克尔逊干涉仪测量空气折射率 【实验原理】 由下图可知，在o 点两束光的光程差为)(22211L n L n -=δ，式中，n1,n2分别是两条光 路上的折射率。 设单色光在真空中，传播的波长为0λ，当 0λδm =，m=0,1,2, (1) 时，产生干涉条纹，在L1路径上放置一根长为L 的空气管，当管内空气折射率改变时，条纹改变m ?条，则有 L m n 20 λ?= ?（2） 在恒温空气流动情况较小的情况下折射率n 只与气压有关，假设气压从一个大气压下降到真空时，则p ?即为一个大气压，有关系式 L m n 210 λ?= -（3） 通常在温度处于15度到30度之间空气的折射率可表示为
910003617.018793.21-?+= -t p n （4） 此时说明n-1是与气压p 成正比，因此p 也与m ?成正比，假设我们的环境气压为p ，对应的条纹数为m ，可测得气压为p1，p2，对应的条纹数分别为m1，m2，则有关系式 2 1212211m m p p m p m p m p --===?（5） 将此式代入（3）式，得到 p p p m m L n 2 12 1021--= -λ（6） 【实验步骤】 1． 调节干涉仪，产生干涉条纹。 2． 向管内打起，使得管内气压大于110kpa ，记下此时的气压p1。 3． 慢慢放气，眼睛看着干涉条纹的变化，当条纹变化为60条时，停止放气，记下此时的 气压p2。 4． 连续测测量六次。 【实验数据处理】 室温t=27。C ；大气压p=101kpa;管长L=95mm; 0λ=633.0nm;m1-m1=60; ∑=?= ?6 1 kpa 75.1036 1i p p
迈克尔逊干涉仪测量空气折射率实验报告
南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2） 实验名称：空气折射率 学院：专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：座位号： 实验时间：
一、 实验目的： 1.进一步了解光的干涉现象及其形成条件，掌握迈克耳孙干涉光路的原理和调节方法。 2.利用迈克耳孙干涉光路测量常温下空气的折射率。 二、 实验仪器： 迈克耳孙干涉仪、气室组件、激光器、光阑。 三、 实验原理： 迈克尔逊干涉仪光路示意图如图1所示。其中，G 为平板玻璃，称为分束镜，它的一个表面镀有半反射金属膜，使光在金属膜处的反射光束与透射光束的光强基本相等。 M1、M2为互相垂直的平面反射镜，M1、M2镜面与分束镜G 均成450角； M1可以移动，M2固定。2 M '表示M2对G 金属膜的虚像。 从光源S 发出的一束光，在分束镜G 的半反射面上被分成反射光束1和透射光束2。光束1从G 反射出后投向M1镜，反射回来再穿过G ；光束2投向M2镜，经M2镜反射回来再通过G 膜面上反射。于是，反射光束1与透射光束2在空间相遇，发生干涉。 由图1可知，迈克尔逊干涉仪中，当光束垂直入射至M1、M2镜时，两束光的光程差δ为 )(22211L n L n -=δ（1） 式中，1n 和2n 分别是路程1L 、2L 上介质的折射率。 M 2M 图1 迈克尔逊干涉仪光路示意图
设单色光在真空中的波长为λ，当 ,3 ,2 ,1 ,0 ,==K K λδ（2） 时干涉相长，相应地在接收屏中心的总光强为极大。由式（1）知，两束相 干光的光程差不但与几何路程有关，还与路程上介质的折射率有关。 当1L 支路上介质折射率改变1n ?时，因光程的相应改变而引起的干涉条纹的 变化数为N 。由（1）式和（2）式可知 1 12L N n λ = ?（3） 例如：取nm 0.633=λ和mm L 1001=，若条纹变化10=N ，则可以测得 0003.0=?n 。可见，测出接收屏上某一处干涉条纹的变化数N ，就能测出光路 中折射率的微小变化。 正常状态（Pa P C t 501001325.1,15?==）下，空气对在真空中波长为 nm 0.633的光的折射率00027652.1=n ，它与真空折射率之差为 410765.2)1(-?=-n 。用一般方法不易测出这个折射率差，而用干涉法能很方便地测量，且准确度高。 四、 实验装置： 实验装置如图2所示。用He-Ne 激光作光源（He-Ne 激光的真空波长为 nm 0.633=λ），并附加小孔光栏H 及扩束镜T 。扩束镜T 可以使激光束扩束。小孔光栏H 是为调节光束使之垂直入射在M1、M2镜上时用的。另外，为了测量空气折射率，在一支光路中加入一个玻璃气室，其长度为L 。气压表用来测量气室内气压。在O 处用毛玻璃作接收屏，在它上面可看到干涉条纹。 图2测量空气折射率实验装置示意图 气压表
迈克尔逊干涉仪测空气折射率
迈克尔逊干涉仪测空气折射率 摘要：1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，设计制造了世界上第一台测量精密仪器的干涉仪——迈克尔逊干涉仪。用迈克尔逊干涉仪测量空气的折射率，并对空气折射率随压强变化的情况进行研究。根据测得的数据和理论公式算出空气折射率，为研究空气折射率随压强变化规律而提供理论依据。 关键词：迈克尔逊干涉仪压强折射率 Abstract：In 1883 American physicist Michelson and Daryl Morey cooperation, design and manufacture the world's first measurement precision instrument interferometer -- Michelson interferometer. Refractometer measurement of air rate using Michelson interferometer, and the refractive index of air pressure change case study. According to the measured data and the theoretical formula of calculating the air refractive index changes with the pressure, and provide theoretical basis for the study of the refractive index of air. Key Word：Michelson interferometerPressureRefractive index 一．引言 迈克尔逊干涉仪可用于观察光的干涉现象，迈克尔逊干涉仪在科学技术中和生活中有着重大的应用。很多现象都反映了空气折射率随压强的变化而变化。本文简要介绍我们在迈克尔逊干涉仪上的研究。 二.实验原理 迈克尔逊干涉仪的原理见下图。光源S发出的光束射到分光板G1上，G1的后面镀有半透膜，光束在半透膜上反射和透射，被分成光强接近相等、并相互垂直的两束光。这两束光分别射向两平面镜M1和M2，经它们反射后又汇聚于分光板G1，再射到光屏E处，从而得到清晰的干涉条纹。平面镜M1可在光线1的方向上平行移动。补偿板G2的材料和厚度与G1相同，也平行于G1，起着补偿光线2的光程的作用。如果没有G2，则光线1会三次经过玻璃板，而光线2只能一次经过玻璃板。G2的存在使得光线1、2由于经过玻璃板而导致的光程相等，从而使光线1、2的光程差只由其它几何路程决定。由于本实验采用相干性很好的激光，故补偿板G2并不重要。但如果使用的是单色性不好、相干性较差的光，如纳光灯或汞灯，甚至白炽灯，G2就成为必需了。这是因为波长不同的光折射率不同，由分光板 G1的厚度所导致的光程就会各不一样。补偿板G2能同时满足这些不同波长的光所需的不同光程补偿。 反射光束1与透射光束2在空间相遇，发生干涉。当光束垂直入射至M1，M2镜时，两光束的光程差
空气折射率的测量
学生姓名：黄晨学号：5502211059 专业班级：应用物理111班班级编号：S008 实验时间：13时00分第5周星期一座位号：03 教师编号： T037 成绩： 空气折射率的测量 实验目的 1．掌握迈克尔逊干涉光路的原理和调节方法； 2．学习一种测量气体折射率的方法。 实验原理 迈克尔逊干涉仪的原理见图2。光源发出的光束射到分光板上，的后面镀有半透膜，光束在半透膜 上反射和透射，被分成光强接近相等、并相互垂直的两束光。这两束光分别射向两平面镜和，经它们反 射后又汇聚于分光板，再射到光屏处，从而得到清晰的干涉条纹。平面镜可在光线1的方向上平行移动。补偿板的材料和厚度与相同，也平行于，起着补偿光线2的光程的作用。如果没有，则光线1会三次经过玻璃板，而光线2只能一次经过玻璃板。的存在使得光线1、2由于经过玻璃板而导致的光程相等，从而使光线1、2的光程差只由其它几何路程决定。由于本实验采用相干性很好的激光，故补偿板并不重 要。但如果使用的是单色性不好、相干性较差的光，如纳光灯或汞灯，甚至白炽灯，就成为必需了。这是因 为波长不同的光折射率不同，由分光板的厚度所导致的光程就会各不一样。补偿板能同时满足这些不同波长的光所需的不同光程补偿。 图2 干涉原理图 于是反射光束1与透射光束2在空间相遇，发生干涉，形成干涉条纹。如果、镜严格垂直，则相应的干涉为等倾干涉，形成同心圆环状干涉条纹；如果、镜不是严格垂直，则相应的干涉为等厚干涉，形成平行直线状干涉条纹。 当光束垂直入射至、镜时，两光束的光程差（1-1） 式中和分别是光路和上介质的折射率。
学生姓名：黄晨 学号：5502211059 专业班级：应用物理111班 班级编号：S008 实验时间：13时00分 第5周 星期一 座位号：03 教师编号： T037 成绩： 设单色光在真空中的波长为 ，当 ， 时干涉加强，相应的接收屏中心的光强为极大。 由式（1-1）知，两束相干光的光程差不但与几何路程有关，还与路程上介质的折射率有关。气室内气体折射率改 变量时，两光束的光程差相应改变 ， 为气室的长度。由此引起干涉圆环“涌出”或“缩进” 条， 则有 如果先将玻璃管抽成真空，这时对光的折射率是1，然后缓慢充气，使管内气体的压强到，这时对光的折 射率是，这一过程中，折射率改变了 ，如果相应条纹变化数为 ，则有 但是由于不可能将玻璃管完全抽成真空，因此若采用此方法做实验，误差就比较大，能达到(大约10﹪)。实验上一般用以下方法测量才比较合理。 由于通常情况下，空气的折射率可以用以下公式求出 式中温度的单位是℃，压强的单位是Pa 。不难看出，当温度一定时，空气的压强 与折射率成线性关系， 由上面的分析可知当气室由真空变为压强时，条纹变化数 与折射率 之间也是线性关系，因此，当气室由真 空变为压强 时，条纹变化数 与压强 之间也是线性关系，因此应有 ，由此可得 故 可见只要能测量出管内压强改变 时的条纹变化数 ，就可以计算出压强为时的空气折射率。 实验步骤 1、转动迈克尔逊干涉仪粗动手轮，将移动镜移动到标尺100cm 处；按迈克尔逊干涉仪的使用说明调节光路，在投影屏上观察到干涉条纹。 2、将气室组件放置导轨上，按迈克尔逊干涉仪的方法调节光路，在投影屏上干查到干涉条纹即可；注意：由于气室的通光玻璃可能产生多次反射光点，可用调动C ，D 镜背后的三颗滚花螺钉来判断，光点发生变化即是。 3、将气管与气室组件及数字仪表连好。 4、接通电源，按电源开关，电源指示灯亮，液晶屏显示“.000”。 5、关闭气球上的阀门，鼓气是气压值大于0.09MPa ，读出数字仪表的数值2p ，打开阀门，慢慢放气，当移动40个条纹时，记下数字仪表的数值1p 。 6、重复前面5的步骤，一共取六祖数据，求出移动40个条纹所对应的管内压强变化值12p p -的6次平均值p p ，并求出其标准偏差p S 。 数据及数据处理 室温t= C o 25大气压p=Pa 5 1001.1? L=mm 95λ=nm 0.633 m=40 次数i 1 2 3 4 5 6 /MPa 0.061 0.062 0.063 0.066 0.065 0.065
折光率的测定
化学与化工学院实验课程教案模板（试行） 实验名称液体有机物折光率的测定 一、实验目的要求： 1、熟悉xx折光仪的构造 2、掌握液体有机化合物折光率的测定方法。 二、实验重点与难点： 1、重点： xx折光仪的构造 2、难点： 折光率的测定方法 三、实验教学方法与手段： xxxx，演示xx 四、实验用品（主要仪器与试剂）： 1、试剂： 丙酮（或乙醚、乙醇等有机溶剂）1-溴代萘 2、仪器： xx折光仪 五、实验原理： 1、折光率： 空气
光线从一种xx质进入另一种xx， 质时光的传播方向会发生改变，这 种现象称为光的折射。如右图所示。 引起光的折射的原因是光在不同xx 质中的传播速度不同。 光在空气中的传播速度与它在 液体中的传播速度之比叫做该液体 液体 的折光率。根据光的折射定律，液 体的折射率等于入射角与折射角的 正弦之比。 ntλ=v空/v液=sinα/sinβ 折光率是有机化合物的特征常数，通过测定折光率可以确定有机化合物的纯度及溶液的 组成，也可用于未知物的鉴定。 折光率随入射光的波长λ、测定时的温度t、物质的结构等因素而变化。所以表示物质的折光率时必须标明所用光线的波长和测定温度，当λ和t一定时，折光率是一个常数。常用nDt表示，D表示钠光。 2、xx折射仪： 阿贝折射仪主要有反射镜、直角棱镜、阿米西消色棱镜、读数镜、望远目镜组成。结合实物具体讲述仪器的各 六、实验步骤：
1、仪器校正 （1）准备： 从箱中取出仪器，放在工作台上，在温度计套中插入温度计，通入恒温水，当温度恒定后，松开直角棱镜锁扭，分开直角棱镜，在光滑镜面上滴加2滴丙酮（或乙醚、乙醇等有机溶剂），合上棱镜，使上下棱镜润湿，洗去镜面污物，再打开棱镜，用擦镜纸擦干镜面或晾干。 （2）校正： 将直角棱镜打开，用少许1-溴代萘将标准玻璃块（没有刻度的一面）粘附于光滑棱镜面上，标准玻璃块另一个抛光面应向上，以接受光线，转动棱镜手论，使读数境内标尺读数等于标准玻璃块上的刻示值（读数时打开小反光镜）。然后观察望远目镜中明暗分界线是否在十字交叉点上，如有偏差，用方孔调节扳手转动示值调节螺钉，使明暗分界线在十字交叉点处。校正工作结束。 2、测定： 做好准备工作后，打开棱镜，用滴管滴加2~3滴待测液体于磨砂镜面上，使其分布均匀，合上棱镜，锁紧锁扭， 调节底部反射镜，使目境内视场明亮，调节望远镜使视场清晰。转动手轮，直到在目镜中看到明暗分界的视场，如有彩色光带，转动阿米西棱镜手轮，使彩色消去，视场内明暗分界十分清晰。继续转动棱镜手轮，使明暗分界线在十字交叉处，如图所示。在读数镜筒中读取折光率数值（记住打开小反光镜）。再让分界线上下移动重新调到十字交叉点处，读取读数，重复操作3~5次，取读数平均值作为样品的折光率。 测量完毕，打开棱镜，用丙酮洗净棱镜面，擦干或晾干后，合上棱镜，锁紧锁扭，将仪器放好。 非临界视场非临界视场 七、注意事项：