1、實驗11 空氣折射率的測定利用邁克爾遜干涉儀的兩束相干光在空間各有一段光路分開，通過在其中一支光路放進被研究對象而不影響另一支光路，讓學(xué)生進一步了解光的干涉現(xiàn)象及其形成條件，以及學(xué)習(xí)調(diào)節(jié)光路的方法，同時也為測量空氣折射率提供了一種思路和方法。實驗?zāi)康模?、 了解空氣折射率與壓強的關(guān)系；2、 進一步熟悉邁克爾遜干涉儀的使用規(guī)范；實驗儀器：邁克爾遜干涉儀（動鏡：100mm；定鏡：加長）；壓力測定儀；空氣室（L=95mm）；氣囊（1個）；橡膠管（導(dǎo)氣管2根） 邁克爾遜干涉儀 邁克爾遜干涉儀（帶空氣室、壓力測定儀）壓力測定儀性能指標：1、 輸入電壓：220V、50Hz2、 測量范圍：00.12MPa3

2、、 儀器精度：2.5%注：本實驗要求，開始時氣室內(nèi)壓強與外大氣壓強差大于0.09MPa。實驗原理：1、等傾（薄膜）干涉根據(jù)實驗7“邁克爾遜干涉儀調(diào)節(jié)和使用”可知，(如圖1所示兩束光到達O點形成的光程差為：=2L2-2L1=2（L2-L1） （1） 圖1 圖2若在L2臂上加一個為L的氣室，如圖2所示，則光程差為：=2（L2-L）+2nL-2L1整理得：=2（L2-L1）+2(n-1L （2）保持空間距離L2、L1、L不變，折射率n變化時，則 隨之變化，即條紋級別也隨之變化。（根據(jù)光的干涉明暗條紋形成條件，當光程差=k時為明紋。）以明紋為例有1=2（L2-L1）+2(n1-1L=k12=2（L2-

3、L1）+2(n2-1L=k2令：n=n2-n1，m=（k2-k1），將上兩式相減得折射率變化與條紋數(shù)目變化關(guān)系式。2nL=m （3）2、折射率與壓強的關(guān)系若氣室內(nèi)壓強由大氣壓pb變到0時，折射率由n變化到1，屏上某點（觀察屏的中心O點）條紋變化數(shù)為mb，即n-1=mb/2L （4）通常在溫度處于1530范圍內(nèi)，空氣折射率可用下式求得：式中，t（）為溫度，p（Pa）為壓強。在室溫下，溫度變化不大時，（n-1）可以看成是壓強的線性函數(shù)。設(shè)從壓強pb變成真空時，條紋變化數(shù)為mb；從壓強p1變成真空時，條紋變化數(shù)為m1；從壓強p2變成真空時，條紋變化數(shù)為m2；則有根據(jù)等比性質(zhì)，整理得 （5）將（4）、

4、（5）整理得式中pb為標況下大氣壓強，將p2p1時，壓強變化記為p（=p1-p2），條紋變化記為m（=m1-m2），則有 （6）3、測量公式 （7）其中，=632.8nm，L=95.0mm，pb=1.01325×105Pa；m，p是兩個相關(guān)聯(lián)的物理量，是本實驗要求測量的兩個物理量。實驗內(nèi)容：1、 安裝固件。將邁克爾遜干涉儀定鏡拆下，固定在長支撐條（附件）上；將氣管1一端與空氣室相連，另一端與測定儀出氣空相連；將氣管2一端與氣囊相連，另一端與測定儀進氣空相連； 空氣折射率測量實物圖 壓力測定儀（單位MPa）2、 轉(zhuǎn)動邁克爾遜干涉儀的粗調(diào)手輪，將動鏡移動到標尺100mm處，調(diào)節(jié)光路，在投

5、影屏上觀察到干涉環(huán)；3、 將空氣室放在導(dǎo)軌上，觀察干涉條紋；（觀察到條紋即可進行下面測量。）4、 接通壓力測定儀的電源，旋轉(zhuǎn)調(diào)零旋鈕，使液晶屏上顯示“.000”；5、 關(guān)閉氣囊上閥門，向氣室充氣，使氣壓值大于0.090MPa，讀出壓力儀表數(shù)值，記為p2 ；打開氣囊閥門，慢慢放氣，使條紋慢慢變化，當改變m條時（實驗要求m>60），讀出壓力儀表數(shù)值，記為p1 ；6、 重復(fù)第5步，共取6組數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)及處理大氣壓強Pb Pa；L0.095m；632.8nm；m （m>60）單位：MPaNO.123456p1p2p（p2-p1）偏差(pi偏差平方(pi2偏差平方和標準偏差S空氣折射率為： 空氣折射率測