文档介绍：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:实验目的: ,掌握迈克耳孙干涉光路的原理和调节方法。 。实验仪器: 迈克耳孙干涉仪、气室组件、激光器、光阑。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。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。O图1迈克尔逊干涉仪光路示意图激光SG12 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,两束光的光程差为(1) 式中,和分别是路程、上介质的折射率。 设单色光在真空中的波长为,当(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。 当支路上介质折射率改变时,因光程的相应改变而引起的干涉条纹的变化数为。由(1)式和(2)式可知(3) 例如:取和,若条纹变化,则可以测得。可见,测出接收屏上某一处干涉条纹的变化数,就能测出光路中折射率的微小变化。 正常状态()下,空气对在真空中波长为的光的折射率,它与真空折射率之差为。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。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),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。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。O图2测量空气折射率实验装置示意图激光器G气压表HTL气室打气球调好光路后,先将气室抽成真空(气室内压强接近于零,折射率),然后再向气室内缓慢充气,此时,在接收屏上看到条纹移动。当气室内压强由0变到大气压强时,折射率由1变到。若屏上某一点(通常观察屏的中心)条纹变化数为,则由式(3)可知(4)但实际测量时,气室内压强难以抽到真空,因此利用(4)式对数据作近似处理所得结果的误差较大。应采用下面的方法才比较合理。理论证明,在温度和湿度一定的条件下,当气压不太大时,气体折射率的变化量与气压的变化量成正比:所以(5)将(3)式代入该式,可得(6)式(6)给出了气压为时的空气折射率。可见,只要测出气室内压强由变化到时的条纹变化数,即可由式(6)计算压强为时的空气折射率,气室内压强不必从0开始。例如,取=×105pa,改变气压的大小,测定条纹变化数目,用(6)式就可以求出一个大气压下的空气折射率的值。五、实验步骤:转动粗动手轮,将移动镜移动到标尺100cm处;调节迈克耳孙干涉仪光路,在投影屏上