迈克尔逊干涉仪测空气折射率实验

《迈克尔逊干涉仪测空气折射率实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《迈克尔逊干涉仪测空气折射率实验（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、迈克尔逊干涉仪测空气折射率实验迈克尔逊干涉仪测空气折射率实验摘摘 要要 空气折射率是空气光学性质的一个基本参量。本文介绍采用迈克尔逊干涉仪来测量空气折射率的方法，该方法简单易行。引引 言言 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。实验仪器：实验仪器：GSZF-4 型迈克尔逊干涉仪 选压器游标卡尺实验原理：实验原理：1 1、等倾（薄膜）干涉、等倾（薄膜）干涉在熟悉迈克尔逊干涉仪调节和使用的前提下，如图 1 所示，两束光到

2、达 O 点形成的光程差 为：=2L2-2L1=2（L2-L1） （1）若在 L2 臂上加一个为 L 的气室，如图 2 所示，则光程差为：=2（L2-L）+2nL-2L1 整理得： =2（L2-L1）+2(n-1)L （2）保持空间距离 L2、L1、L 不变，折射率 n 变化时，则 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=k 时为明纹）以明纹为例有：1=2（L2-L1）+2(n1-1)L=k1 2=2（L2-L1）+2(n2-1)L=k2 实验内容：实验内容：1、安装固件熟读光学实验常用仪器部分迈克尔逊干涉仪的调节使用说明,并按此调节好；将气管 1 一端与空气

3、室相连，另一端与气囊进气孔相连；将气管 2 一端与空气室相连，另一端与选压器相连；2、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）3、关闭气囊阀门，向气室充气；使气压值大于 0.090MPa， ，读出选压仪表数值，记为 p2 ；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 m20） ，读出选压器数值，记为 p1 ；4、重复第 3 步，共取 10 组数据；5、用游标卡尺测量空气室的长度，重复测量 10 次，得出 10 个数据。实验注意事项实验注意事项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

4、件;4、向选压器里充气时，注意不可超过其量程实验数据记录实验数据记录大气压强大气压强 PbPbPaPa； 632.8632.8 nmnm；温度；温度 t=t= 12.012.0 51.01325 10 im2p(KPa)偏差ip)(KPa)偏差平方2)(ip1312-0.190.03612666-0.190.036139920.010.0001412128-0.190.0361515164-0.690.47616181840.110.01217212180.810.65618242600.810.6561结果讨论及误差分析：结果讨论及误差分析：5 9662.87932.8793 1.01325

5、 101011 1.0002761 0.0036711 0.003671 16.0P t 标准值n空气折射率的准确值为1. 000276，与本实验的测量结果相差1. 000276-1. 000281=5 10 。因为该差值是属于误差=6 10 范围之内，所以，实验可以认为是成功的。在该条件下测的空气折射率=1.000281，偏大于该状况下的标准空气折射率 1.000276。由(7)式计算可知，气室长度 L 的测量误差不足以使折射率产生这种 差别，所用激光波长 固定，因此问题就出现在移动的干涉条纹的数目上。因 为迈克逊干涉纹的精确度较高，两条相干光若有相当小的光程差就能使一干涉 条纹移动，那么原

6、因应来自实验中将空气室充气再慢慢放气成真空时在大气压 的作用下，气室两端的透明玻璃片产生的微量形变，从而使光程差发生改变， 等效于使测得的条纹移动数目 m 增多，使所测得的折射率偏大。 由于实验条件的限制，为了证明上述分析和测出每一玻璃片的形变量d， 在这里给出理论的定量分析。可在原气室的一端密封一反射率大、平整度高的 反射镜片 M，镜片厚度与另一端的透明玻璃片厚度相同，在反射镜后面封接一 个与它直径相同的附加气室。结论结论研究了用迈克尔逊干涉仪测空气折射率的方法和装置,该方法采用干涉测量 技术，省去了测量过程中用于抽气的真空泵、真空规、阀门等设备，而且避免 了测量过程中由于抽气过程给测量带来的干扰。通过本次实验,证实了该方法的 可行性，实验反应了空气折射率与压强呈线性关系。