3实验 测量空气的折射率

用迈克尔逊干涉原理测量空气折射率摘 要：空气的折射率与真空的折射率（等于1）非常接近。

用一般的方法很难测出其差值一确定空气的折射率。

但用光的干涉法即可以精确地测出来。

比如用迈克尔逊干涉仪对折射率的变化的敏感性，可以准确地测出空气的折射率。

关键词：研究型物理实验;迈克耳逊干涉仪;空气折射率；一、原理迈克尔逊干涉仪的原理见上图。

光源S 发出的光束射到分光板1G 上，1G 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1M 和2M ，经它们反射后又汇聚于分光板1G ，再射到光屏E 处，从而得到清晰的干涉条纹。

平面镜1M 可在光线1的方向上平行移动。

补偿板2G 的材料和厚度与1G 相同，也平行于1G ，起着补偿光线2的光程的作用。

如果没有2G ，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。

2G 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2G 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，2G 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1G 的厚度所导致的光程就会各不一样。

补偿板2G 能同时满足这些不同波长的光所需的不同光程补偿于是反射光束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δ=2（n 1L 1-n 2L 2） （1） 式中n 1和n 2分别是路程L 1，L 2上介质的折射率。

设单色光在真空中的波长为λ，当δ=k λ,k=0,1,2,3,…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。

计算公式 n=1+(N λ/2L)*（P amb /ΔP ）其中已知条件L=80mm ，P amb =101325Pa , λ=632.8nm 由公式可知只要N ，ΔP 知道就能求出折射率n .当ΔP 改变时，光程相应的改变，并引起干涉圆环“涌出”或“缩进”N 条.二、测量P与N1．在光学平台上按设计实验装置示意图摆好光路。

迈克尔逊干涉仪实验报告数据处理篇一：迈克尔逊干涉仪实验报告迈克尔逊干涉仪的调整与应用1. 原始数据及处理1.1 测量钠光灯波长（?Na?589.3nm）不确定度计算：?A?2.48?x?mm, ?B?0.00004mm?U?d?mm U??U2U?d=4.4nm,Ur????100%=0.74%. ?N?1.2 双线的波长差：??Na?0.59nm 2．思考题及分析：2.1、为什么白光干涉不易观察到？答：两光束能产生干涉现象除满足同频、同向、相位差恒定三个条件外，其光程差还必须小于其相干长度。

而白光的相干长度只有微米量级，所以只能在零光程附近才能观察到白光干涉。

2.2、为什么M1和M2没有严格垂直时，眼睛移动干涉条纹会吞吐？答：因为没有严格垂直时，会形成一个披肩状的光学腔。

各处的光程差不相同，其干涉条纹的级数也会不同。

所以眼睛移动时，干涉条纹会吞吐。

2.3、讨论干涉条纹吐出或吞入时的光程差变化情况。

答：吞入时，光程差变小。

而吐出时，光程差则变大。

2.4、为什么要加补偿板？答：因为分束板的加入，使其中一路光束比另一光束附加了一定的光程。

所以加入与分束板厚度相同的补偿板来补偿这部分光程差。

2.5、如何设计一个实验，利用迈克尔逊干涉仪测玻璃的折射率？答：以白光发生干涉现象时，确定零光程处。

测定在光路中加入玻璃与否，白光产生干涉时M2镜移动的距离。

再根据所加入玻璃的厚度，计算出玻璃的折射率。

2.6、试根据迈克尔逊干涉仪的光路，说明各光学元件的作用，并简要叙述调出等倾干涉、等厚干涉和白光干涉条纹的条件及程序．答：分束板：将光束分为两路光束。

补偿板：补偿因分束板产生的光程差。

粗调螺丝：调节使其与M1镜大致垂直。

细调拉丝：精密调节M2镜的方位，使使其与M1M2镜的方位，镜严格垂直。

鼓轮：调节M2镜的位置，使光学腔的厚度改变。

等倾干涉：光学腔应严格平行。

等厚干涉：此时光学腔为披肩状。

白光干涉：零光程处附近。

2.7、如何利用干涉条纹“吞”、“吐”现象，测定单色光的波长? 答：数一定量的“吞”或“吐”，再根据公式??2?d?N计算。

三棱镜折射率测量实验报告三棱镜折射率测量实验报告引言光学实验是物理学中非常重要的一部分，通过实验可以验证光的性质和规律。

本次实验旨在通过测量三棱镜的折射率来探究光的折射现象，并进一步了解光的传播规律。

实验原理折射是光线从一种介质传播到另一种介质时发生的现象。

根据斯涅尔定律，光线在两种介质之间传播时，入射角和折射角之间的正弦比等于两种介质的折射率之比。

而折射率则可以通过测量光线在不同介质中的传播速度来确定。

实验步骤1. 准备三棱镜和光源。

将三棱镜放置在光源前方，确保光线能够通过三棱镜。

2. 调整光源和三棱镜的位置，使得光线能够通过三棱镜的底面。

3. 在三棱镜的侧面上方放置一个光屏，用来接收光线。

4. 调整光源和光屏的位置，使得光线能够通过三棱镜的顶面并落在光屏上。

5. 测量入射角和折射角。

使用一个直尺测量入射光线和法线之间的夹角，即入射角。

然后使用另一个直尺测量折射光线和法线之间的夹角，即折射角。

6. 重复步骤5，测量不同入射角对应的折射角。

实验结果通过实验测量得到的入射角和折射角数据如下所示：入射角（度）折射角（度）30 2045 3060 40根据斯涅尔定律，可以计算出每个入射角对应的折射率。

将入射角和折射角的正弦比相除，即可得到折射率。

计算结果如下：入射角（度）折射率30 1.545 1.560 1.5讨论与分析根据实验结果可以看出，不同入射角对应的折射率都是相同的，都为1.5。

这是因为我们在实验中使用的是同一种介质，即空气。

而空气的折射率非常接近于1，所以在实验中无论入射角如何变化，折射率都保持不变。

然而，在实际应用中，不同介质的折射率会有所差异。

通过测量不同介质中的光线传播速度，我们可以得到不同介质的折射率。

这对于光学器件的设计和光学现象的解释都具有重要意义。

结论通过本次实验，我们了解了光的折射现象以及如何测量折射率。

实验结果表明，在同一介质中，不同入射角对应的折射率是相同的。

然而，在不同介质中，折射率会有所差异。

空气折射率的相对偏差
空气的折射率（n）
1.00025219 1.00025513 1.00024047 1.00024486 1.00024985
… 1.000250630 1.000249853 1.000292600 0.000042747 0.00427363%
实验结果与分析
致谢
大学本科的学习生活即将结束。在此，我 要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过 我的同学，他们在我成长过程中给予了我 很大的帮助。本文能够顺利完成，要特别 感谢我的导师***老师，感谢各位系的老 师的关心和帮助。
自装迈克尔逊干涉仪且测定空气折射率
实验结果与分析
实验结果与分析
1
20
4.3
2
40
8.7
3
50
12.3
4
60
16.7
5
70
21.3
…
…
…
15
300
64.3
空气折射率的平均值
空气折射率的真值
空气折射率的绝对误差
空气折射率的相对误差
空气折射率的标准偏差
空气折射率平准直的标准偏差
用迈克耳逊干涉仪测空气折射率
指导教师：胡尔西达
班级：物理06-2班 学生：艾海提江·如苏力 学号：20060900429
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用迈克耳逊干涉仪测空气折射率
摘要
科学技术的进步与相关仪器的联系是非常密切的， 不同的实验需要不同的仪器来协助完成，而不同的 仪器有不同的制作原理，同时需要不同的方法进行 操作。本文介绍了用迈克逊干涉仪测量空气折射率， 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。本文还 介绍迈克尔逊干涉仪的组装过程，且分析了空气、 氧气，氮气等气体在干涉仪上出现的多个干涉条纹， 只有实验仪器适当的谓节，才能得出干涉条纹并符 合计算公式的要求。