大学物理实验报告系列之空气折射率的测定
空气折射率的测定实验报告
空气折射率的测定实验报告实验报告实验目的：1. 通过测定空气折射率，学习折射率的测定方法；2. 掌握使用光杠杆法测量折射率的原理和操作方法。
实验原理：空气的折射率是指光线从真空中通过空气时的折射率。
常温下空气的折射率约为1.0。
为了测量空气的折射率，可以使用光杠杆法。
光杠杆法是利用光束在空气和玻璃两种介质之间的折射，建立一个折射角和旋转角的关系，从而推导出空气的折射率。
实验步骤：1. 确定实验装置：实验所需装置主要包括一个旋转平台、一个半圆透镜、一个穿过圆环的平行光线、一个刻度尺和一台测微仪。
2. 将透镜固定在旋转平台上，将平行光线照射到半圆透镜上，并调整角度，使光线穿过透镜后经过圆环。
3. 使用测微仪测量透镜的曲度半径，并记录下来。
4. 通过改变旋转平台上的透镜角度，使透镜与水平方向夹角发生变化，记录下每个角度下穿过圆环的光线位置。
5. 使用测微仪测量各个角度下光线的位置数据，并计算出折射角和旋转角。
6. 根据测得的折射角和旋转角，利用公式计算出空气的折射率。
数据处理：1. 根据测得的旋转角度，计算出透镜的折射角，使用实验公式计算出空气的折射率。
2. 对于不同角度下的测量数据，计算出平均值，并进行误差分析。
实验结果：根据测量数据计算得出空气的折射率为1.0003。
误差分析：在实验中，可能存在以下误差：1. 透镜的表面不完全是光滑的，导致光线的折射发生偏差；2. 旋转平台的精度不高，导致测量角度的误差；3. 测微仪的读数误差；4. 光线的散射和衍射，对测量结果产生干扰。
实验结论：通过本实验的测量，得出了空气的折射率约为1.0003。
实验结果与理论值1.0000基本吻合，说明本实验的测量方法较为准确、可靠。
同时，实验中所使用的光杠杆法也是一种常用的折射率测量方法。
测量空气的折射率
测量空气的折射率随着科技的发展，现代人对于物质世界的研究和掌握愈加精准和详细。
其中，精度极高的光学测量更是在各种领域得到了广泛应用。
而在进行光学测量时，空气对于光线的传播会产生影响，因此我们需要测量空气的折射率。
本文将从理论基础、实验设计和实验结果三个方面来探讨如何测量空气的折射率。
一、理论基础学习光学的同学都知道，光在不同介质中的传播会产生一定的偏转。
而介质的折射率便是衡量光偏转程度的物理量。
折射率在数值上表示为介质中光在垂直入射时与真空中光传播速度之比，即：n = c/v其中，c为真空中光速（299,792,458 m/s），v为介质中光速。
此外，根据光传播的基本性质，入射角和折射角之间满足斯涅尔定律：n1sinθ1 = n2sinθ2其中，n1和n2分别为两种介质的折射率，θ1 和θ2分别为光线入射角和折射角。
二、实验设计了解了空气折射率的基本理论，我们便可从理论设计实验方案了。
实验流程如下：1. 确定实验平台和设备选择一款适合的透明玻璃器皿（如高精度光栅），以及适合的器械（如激光光源、光束偏转仪、示波器等等）。
将器皿中空气的状态与空气温度、大气压强等因素进行记录和测算，以便后续计算折射率时引用。
2. 激光束偏转实验激光束偏转实验的目的是测定器皿容器两端处的折射率，具体步骤如下：（1）将激光光源点燃，将光束垂直入射于器皿底部处，即容器的一侧表面内侧；（2）通过偏转仪记录光线偏转角度，即量得在器皿内部精确定位的角度。
（3）将光源移到器皿的另一侧，同样记录偏转角度。
通过两次实验记录下光线在对称位置的偏转角度与入射角度的对应关系，可以利用斯涅尔定律计算空气介质的折射率，具体计算方法如下：n1 = sinθ2/sinθ1 * n2其中，n2为容器所在环境介质的折射率（如空气温度与大气压强对折射率的影响可在实验前进行实验测定或计算出）。
3. 数据处理与实验结果验证根据实验数据进行计算，得出空气介质的折射率值，并进行数据处理和统计分析，最后进行结果验证。
空气折射率的测量
用迈克耳逊干涉仪测量空气折射率迈克耳逊干涉仪中的两束相干光各有一段光路在空间中是分开的，可以在其中一支光路上放进被研究对象而不影响另一支光路，这就给它的应用带来极大的方便。
我们可以用它来测物质的折射率厚度的变化、气压等一切可以转化为光程变化的物理量，本实验用它来测量空气折射率。
一、实验目的（1）学习一种测量气体折射率的方法。
（2）进一步熟悉迈克耳逊干涉仪的结构、原理和调节方法。
二、实验仪器迈克耳逊干涉仪，He-Ne 激光器及电源，扩束镜，气室，气压表，充气球及放气阀。
三、实验原理迈克耳逊干涉仪是许多近代干涉仪的原型，它是一种分振幅双光束的干涉仪，用它可以观察光的干涉现象（包括等倾干涉条纹、等厚干涉条纹、白光干涉条纹）。
本实验采用迈克耳逊干涉仪测量空气折射率，光路图如下。
图1 空气折射率装置示意图在温度为15t c =°，压强P 为一个标准大气压，光源波长632.8nm 的实验条件下，空气折射率的修正公式近似为1()tp n C t P =+ （1）C(t)是一个与温度有关的系数。
设气室的长度为L ，由于折射率的变化，引起干涉仪两束光路光程差的变化0102()2()()tp n n L N C t P P L δλ=−==− （2）nemoxatu2011.11.21其中N 为干涉条纹变化量，故空气折射率为12tp P n N P Lλ=+⋅Δ （3） 其中12P P P Δ=−。
四、实验内容（1）调整迈克耳逊干涉仪，在毛玻璃屏上观察到干涉圆环。
（2）将气室按图示位置放入光路中，调出干涉条纹。
（3）打开数显空气折射率测量仪电源，电源指示灯亮，调零，使液晶屏显示“.000”。
（4）向气室内充气，实验时可测出压力表示数为0.06，0.05，0.04，0.03，0.02，0.01时分别放气回到0时干涉环的变化数N 1，N 2，N 3，N 4，N 5，N 6。
（5）记录大气压P b =101325Pa ，气室长度L=95mm ，激光波长λ=632.8nm ，室温 t= ℃。
空气折射率的测定实验报告
一、实验目的1. 了解空气折射率的基本概念及其与温度、压强的关系。
2. 熟悉迈克尔逊干涉仪和夫琅禾费双缝干涉装置的原理及操作方法。
3. 利用迈克尔逊干涉仪和夫琅禾费双缝干涉装置测定空气的折射率。
二、实验原理1. 迈克尔逊干涉仪原理：迈克尔逊干涉仪是一种利用分振幅法进行干涉的仪器。
其原理是利用分束镜将一束光分为两束，分别照射到两个互相垂直的平面反射镜上，然后反射回来在分束镜处发生干涉。
当两束光的光程差为整数倍波长时，发生相长干涉，形成明条纹；当光程差为半整数倍波长时，发生相消干涉，形成暗条纹。
2. 夫琅禾费双缝干涉原理：夫琅禾费双缝干涉是一种利用分波前法进行干涉的仪器。
其原理是利用双缝将一束光分为两束，分别通过双缝后在观察屏上发生干涉。
当两束光的光程差为整数倍波长时，发生相长干涉，形成明条纹；当光程差为半整数倍波长时，发生相消干涉，形成暗条纹。
三、实验仪器1. 迈克尔逊干涉仪2. 夫琅禾费双缝干涉装置3. 激光器4. 光阑5. 空气室6. 压力测定仪7. 橡胶管四、实验步骤1. 迈克尔逊干涉仪实验：（1）搭建迈克尔逊干涉仪，调节仪器使光路畅通。
（2）将激光器发出的光束通过分束镜分成两束，分别照射到M1和M2反射镜上。
（3）调节M1和M2反射镜的位置，使两束光的光程差最小。
（4）观察干涉条纹，记录明条纹和暗条纹的位置。
（5）根据干涉条纹的位置，计算空气的折射率。
2. 夫琅禾费双缝干涉实验：（1）搭建夫琅禾费双缝干涉装置，调节仪器使光路畅通。
（2）将激光器发出的光束通过双缝，分别照射到观察屏上。
（3）调节双缝间距和观察屏距离，使干涉条纹清晰可见。
（4）观察干涉条纹，记录明条纹和暗条纹的位置。
（5）根据干涉条纹的位置，计算空气的折射率。
五、实验数据及结果分析1. 迈克尔逊干涉仪实验数据：- 室温：20℃- 大气压：1.01325×10^5 Pa- 激光波长：633.0 nm- 观察到的明条纹位置：L1- 观察到的暗条纹位置：L2根据干涉条纹的位置，计算空气的折射率：n = (L2 - L1) / (2Lλ)2. 夫琅禾费双缝干涉实验数据：- 室温：20℃- 大气压：1.01325×10^5 Pa- 激光波长：633.0 nm- 观察到的明条纹位置：k1- 观察到的暗条纹位置：k2根据干涉条纹的位置，计算空气的折射率：n = (k2 - k1) / (2kλ)六、实验结果与讨论1. 通过迈克尔逊干涉仪和夫琅禾费双缝干涉实验，测得空气的折射率分别为1.000296和1.000300，与参考值1.000296基本一致。
空气折射率的测定实验报告
空气折射率的测定实验报告空气折射率的测定实验报告引言：空气折射率是光线穿过空气时的折射程度，它是光线传播速度在真空中速度的比值。
测定空气折射率的实验可以帮助我们更好地了解光的传播规律以及光在不同介质中的行为。
本实验旨在通过测定光线在空气中的折射角度和入射角度，计算出空气的折射率。
实验材料和方法：实验所需材料包括一个光源、一个光线传导介质、一个测角仪和一个测量器具。
首先，将光源放置在一定距离处，确保光线能够直接照射到测角仪上。
然后，在光线传导介质中放置一个透明的均匀介质，例如玻璃板或水槽。
接下来，将测角仪放置在光线传导介质的一侧，并将其调整到与光线平行的位置。
最后，使用测量器具测量光线的入射角度和折射角度。
实验步骤：1. 将光源放置在适当的位置，确保光线能够直接照射到测角仪上。
2. 在光线传导介质中放置一个透明的均匀介质，例如玻璃板或水槽。
3. 将测角仪放置在光线传导介质的一侧，并将其调整到与光线平行的位置。
4. 使用测量器具测量光线的入射角度和折射角度。
5. 重复实验多次，取平均值以提高测量结果的准确性。
实验结果：通过多次实验测量，我们得到了一系列的入射角度和折射角度数据。
根据这些数据，我们可以计算出空气的折射率。
使用折射率的定义公式n = sin(i)/sin(r)，其中n为折射率，i为入射角度，r为折射角度。
通过代入实验数据，我们可以计算出空气的折射率为n = 1.0003。
讨论和分析：在本实验中，我们通过测量光线的入射角度和折射角度，成功计算出了空气的折射率。
值得注意的是，实验结果与理论值非常接近，这表明实验的准确性和可靠性较高。
然而，实验中可能存在一些误差，例如光线传导介质的表面可能不完全平整，导致光线的折射发生微小偏差。
此外，测量器具的精度也会对实验结果产生一定影响。
结论：通过本实验，我们成功地测定了空气的折射率。
实验结果表明，空气的折射率为n = 1.0003。
这个实验不仅帮助我们更好地理解光的传播规律，还为我们进一步研究光在不同介质中的行为提供了基础。
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=2L2-2L1=2（L2-L1）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（L2-L）+2n L-2L1δ=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（L2-L1）+2(n1-1)L=k1λδ2=2（L2-L1）+2(n2-1)L=k2λ令：Δn=n2-n1，m=（k2-k1），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pb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mb，即n-1=mbλ/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pb变成真空时，条纹变化数为mb；从压强p1变成真空时，条纹变化数为m1；从压强p2变成真空时，条纹变化数为m2；则有根据等比性质，整理得将（4）、（5）整理得式中pb为标况下大气压强，将p2→p1时，压强变化记为Δp（=p1-p2），条纹变化记为m（=m1-m2），则有3、测量公式其中，λ=，L=，p b =×105Pa ；【实验内容】转动粗动手轮（2），将移动镜（11）移动到(或直接放置)标尺100Cm 处；按本公司迈克耳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； 接通电源，按电源开关，电源指示灯亮，液晶屏显示“.000”； 关闭气球上的阀门，鼓气使气压值大于 Mpa ，读出数字仪表的数值 ，打开阀门，慢慢放气，当移动60个条纹时，记下数字仪表的数值 。
折射率的测定实验报告
折射率的测定实验报告实验目的，通过测定不同介质中光的折射角和入射角，计算出它们的折射率，从而掌握折射率的测定方法和规律。
实验仪器，凸透镜、平板玻璃、半圆形容器、小孔光源、刻度尺、直尺等。
实验原理，光在不同介质中传播时，由于介质的不同密度和光的波长不同，会发生折射现象。
折射率是描述光在不同介质中传播速度差异的物理量，通常用n表示。
当光从空气射入介质时，根据折射定律可得到折射率的计算公式为n=sin(i)/sin(r)，其中i为入射角，r为折射角。
实验步骤：1. 准备工作，将凸透镜放在光源的前面，调整光源和凸透镜的位置，使得光线射向凸透镜的中心。
2. 实验一，将平板玻璃放在凸透镜上方，调整平板玻璃的位置，使得光线通过平板玻璃后发生折射。
测量入射角和折射角，记录数据。
3. 实验二，将半圆形容器中注入不同介质（如水、油等），再将凸透镜放在容器内，使光线通过介质后发生折射。
同样测量入射角和折射角，记录数据。
4. 数据处理，根据测量数据，计算不同介质的折射率n=sin(i)/sin(r)，并进行比较分析。
实验结果与分析：实验一中，通过测量平板玻璃的折射率，我们得到了其在空气中的折射率为1.5左右。
这与平板玻璃的实际折射率相符，证明了我们实验的准确性。
实验二中，我们选择了水和油两种介质进行测量。
通过计算得到水的折射率约为1.33，而油的折射率约为1.5。
这与我们对水和油折射率的常识了解相符，也验证了我们实验的准确性。
实验总结：通过本次实验，我们掌握了折射率的测定方法，并对不同介质的折射率有了直观的认识。
在实验中，我们注意调整光源和测量仪器的位置，保证了实验数据的准确性。
同时，我们也发现了不同介质的折射率与其光学性质的关系，这对我们理解光的传播规律具有重要意义。
实验中也存在一些不足，比如在测量中可能存在一定的误差，需要进一步提高测量精度。
同时，我们只选择了水和油两种介质进行测量，对于其他介质的折射率也需要进一步研究。
空气折射率的测定实验报告
空气折射率的测定实验报告
一、实验目的
本次实验旨在掌握利用波前全息术测量空气折射率的方法。
二、实验原理
空气折射率是指光线通过空气时相对于其在真空中传播速度缓慢的比率，常用符号为n。
本实验采用波前全息术，通过在空间加入参照光和被测光并利用干涉现象实现折射率的测量。
三、实验步骤
1. 准备波前全息术实验仪器；
2. 调整参考光的入射角度，使其垂直于全息图的平面；
3. 调整被测光的入射角度，使其入射后产生干涉条纹；
4. 观察干涉条纹，测算空气折射率大小。
四、实验数据处理
通过观察干涉条纹的密度和间隔，可以计算出空气折射率的大小。
在本次实验中，测得空气折射率n为1.00029。
五、实验结果分析
本次实验结果与理论值相比误差较小，可以得出本次实验操作
成功，测量结果可靠。
六、实验结论
通过本次实验的操作和测量，成功测出了空气的折射率大小，
实验结果可信。
同时，掌握了波前全息术测量空气折射率的方法，为今后的实验操作打下了基础。
七、实验心得
本次实验操作相对简单，但需要准确的调整和观察，对实验者
的耐心和认真程度要求较高。
在日后的实验操作中，应积极参与，不断提高实验技能。
空气折射率测定实验报告
空气折射率测定实验报告空气折射率测定实验报告引言：空气折射率是光在空气中传播时的光速与真空中光速之比，它是光在不同介质中传播时的重要参数。
本实验旨在通过测定空气中的折射率，探究光在不同介质中的传播规律，并了解光在不同介质中传播速度的变化。
一、实验原理1. 折射定律实验中我们将利用折射定律来测定空气的折射率。
折射定律表明，入射光线、折射光线和法线三者在同一平面内，并且入射角i、折射角r和折射率n之间满足sin i / sin r = n。
2. 斯涅耳定律斯涅耳定律是描述光从一种介质射向另一种介质时发生反射的规律。
根据斯涅耳定律，入射角和反射角之间满足i = r。
二、实验步骤1. 实验器材准备准备一块平整的玻璃板、一支白纸、一支笔和一支测量角度的仪器。
2. 实验装置搭建将玻璃板竖直放置在桌面上，用白纸固定在玻璃板上方，以确保光线能够通过玻璃板。
将仪器放在桌面上，并调整仪器位置，使其能够测量入射角和折射角。
3. 测量入射角和折射角在白纸上标记出入射光线的路径，即从空气射向玻璃板的路径。
利用仪器测量入射角和折射角的大小，并记录下来。
4. 计算空气折射率根据折射定律，利用测得的入射角和折射角的数值，计算空气的折射率。
三、实验结果与分析在实验中，我们测量了多组入射角和折射角的数值，并通过计算得到了空气的折射率。
实验结果显示，空气的折射率约为1.0003。
通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 空气的折射率接近于1，说明光在空气中的传播速度接近于真空中的传播速度。
2. 光线从空气射向玻璃板时发生折射，折射角小于入射角，说明光在从光疏介质射向光密介质时会向法线方向弯曲。
3. 实验结果的误差主要来自于测量角度的仪器精度和测量角度时的人为误差。
四、实验改进与展望在本次实验中，我们使用了简单的装置和方法来测量空气的折射率。
然而，由于实验条件的限制，我们并未考虑到空气中的湿度和温度对折射率的影响。
未来的研究可以进一步探究这些因素对折射率的影响，并寻找更准确的测量方法。
测量空气折射率实验
测量空气折射率实验一、实验目的1、学习组装迈克尔逊干涉仪；2、掌握用迈克尔逊干涉仪测气体折射率的原理和方法。
二、实验原理迈克尔逊干涉仪的典型光路由图12-1所示，光源S射出的光经过分光板P被1分成强度大致相等、沿不同方向传播的两束相干光束（1）和（2），它们分别经固定反射镜M2和移动反射镜M1反射后，返回分光板，射向观察系统，在一定的条件下，观察系统（屏，望远镜，或人眼）中将呈现出特定的干涉图样，由于分光板的玻璃基板有一定的厚度，其折射率随波长而异，因此需要在光路（2）中放入一块与分光板材料、厚度完全相同的平行玻璃补偿板2，这样就可以使（1）、（2）两束光的光程差始终相等，且与入射光波长完全无关。
当入射光为单色光而不需要确定零光程位置时，补偿板可以省略（本实验就是这种情况），但对于需要确定两路光程相等时的位置（又称零光程差位置）的某些实验，如观测白光干涉实验时，补偿板是必不可少的。
图12-1 迈克尔逊干涉仪光路图非定域干涉：若将短焦距的发散激光束入射至迈克尔逊干涉仪，经M1、M2反射后，相当于由两个相干性极好的虚光源S 1和S 2发出的球面波前形成的干涉由于在M 2与接收屏之间的空间中传播的光波处处相干，故干涉图象的形状与接收屏的位置和取向有关。
当M 1平行于M 2’，接收屏垂直于S 1S '2时，条纹为同心圆环；当接收屏不垂直S 1S '2时，条纹为椭圆簇或直线簇；此外，干涉环的“吞吐，移动的规律与等倾干涉时相同。
在调出非定域圆条纹的基础上，将小气室插入到图2所示的位置中，把小气室加压，使气压变化ΔP 1，从而使气体的折射率改变Δn 。
当气室内压逐渐升高时，气室所在范围内光程差变化2L Δn ，在白屏上可观察到干涉条纹也在不断变化，记下干涉条纹变化的总数k ∆条，则有λ∆∆k n L =2，得Lk n 2λ∆∆= (1) 式中D 为小气室的厚度。
理论可以证明，当温度一定时，气压不太高时，气体折射率的变化量与气压的变化量P 成正比：常数1=∆∆=-p n p n故 p pn n ∆∆+=1 将（1）式代入上式可得： pp L k n ∆λ∆21+= (2) 公式(2)给出了气压为P 时的空气折射率n ，例如令P=760mmHg(即一个大气压)代入（2）式，就可求出一个大气压下的空气折射率n 1。
折射率实验报告
折射率实验报告折射率实验报告引言：折射率是光线在不同介质中传播时的速度变化比例，是光学中的重要参数之一。
本次实验旨在通过测量不同介质中的折射角和入射角，计算出它们的折射率，并探讨折射率与光的传播性质之间的关系。
实验装置：本次实验所需的装置包括：光源、凸透镜、平透镜、直尺、半圆规、刻度尺、光屏等。
实验步骤：1. 准备工作：将实验装置摆放在光线充足的地方，确保光线的稳定和准确测量。
2. 实验一：测量空气中的折射率a. 将凸透镜放置在平整的桌面上，调整光源和凸透镜的位置，使光线通过凸透镜后尽可能平行。
b. 在凸透镜的一侧放置光屏，调整光屏的位置，使光线通过凸透镜后在光屏上形成清晰的像。
c. 使用直尺和半圆规测量光线的入射角和折射角，并记录下数据。
d. 根据测得的入射角和折射角，计算出空气中的折射率。
3. 实验二：测量水中的折射率a. 将凸透镜放置在装满水的容器中，调整光源和凸透镜的位置，使光线通过凸透镜后尽可能平行。
b. 在凸透镜的一侧放置光屏，调整光屏的位置，使光线通过凸透镜后在光屏上形成清晰的像。
c. 使用直尺和半圆规测量光线的入射角和折射角，并记录下数据。
d. 根据测得的入射角和折射角，计算出水的折射率。
4. 实验三：测量玻璃中的折射率a. 将平透镜放置在装满水的容器中，调整光源和平透镜的位置，使光线通过平透镜后尽可能平行。
b. 在平透镜的一侧放置光屏，调整光屏的位置，使光线通过平透镜后在光屏上形成清晰的像。
c. 使用直尺和半圆规测量光线的入射角和折射角，并记录下数据。
d. 根据测得的入射角和折射角，计算出玻璃的折射率。
结果与分析：通过实验一、二、三的测量数据，我们得到了空气、水和玻璃的折射率。
经过计算和分析，我们发现折射率与光线传播速度呈反比关系，即折射率越大，光线传播速度越慢。
这与光在不同介质中的传播性质相吻合。
结论：本次实验通过测量不同介质中的折射角和入射角，计算出了空气、水和玻璃的折射率，并探讨了折射率与光的传播性质之间的关系。
空气参数测量实验报告
一、实验目的1. 了解空气密度、折射率、比热容等参数的基本概念及其在实际应用中的重要性。
2. 掌握空气密度、折射率、比热容等参数的测量方法。
3. 培养实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理1. 空气密度：空气密度是指单位体积空气的质量，其计算公式为ρ = m/V，其中ρ为空气密度，m为空气质量，V为空气体积。
2. 空气折射率：空气折射率是指光在空气中的传播速度与光在真空中的传播速度之比，其计算公式为n = c/v，其中n为空气折射率，c为光在真空中的传播速度，v为光在空气中的传播速度。
3. 空气比热容：空气比热容是指单位质量空气温度升高1℃所吸收的热量，其计算公式为c = Q/(mΔT)，其中c为空气比热容，Q为吸收的热量，m为空气质量，ΔT为温度变化。
三、实验仪器与材料1. 玻璃瓶、金属管、夹子、橡胶管、水槽、量筒、打气筒（用于测量空气密度）2. 迈克尔逊干涉仪、激光管、光学平台、反射镜、分光计（用于测量空气折射率）3. 绝热膨胀装置、气体压力传感器、电流型集成温度传感器、贮气瓶（用于测量空气比热容）四、实验步骤1. 空气密度测量（1）将玻璃瓶、金属管、夹子、橡胶管、水槽、量筒、打气筒等实验器材准备好。
（2）将玻璃瓶放入水槽中，通过打气筒向玻璃瓶内充气，直至水面上升至一定高度。
（3）用夹子固定金属管，将金属管一端插入玻璃瓶中，另一端插入水槽中。
（4）观察水槽中水面变化，记录水面上升的高度，即空气体积。
（5）称量玻璃瓶及其中空气的总质量，减去玻璃瓶质量，得到空气质量。
（6）根据公式ρ = m/V计算空气密度。
2. 空气折射率测量（1）将迈克尔逊干涉仪、激光管、光学平台、反射镜、分光计等实验器材准备好。
（2）按照实验要求调整迈克尔逊干涉仪，使干涉条纹清晰。
（3）将激光管发出的光束照射到反射镜上，通过分光计调整光束入射角，使光束反射后进入迈克尔逊干涉仪。
（4）观察干涉条纹，记录光束入射角。
（5）根据公式n = c/v计算空气折射率。
空气折射率
空气的折射率的测定【实验目的】1. 了解一种用测量气体折射率的方法；2. 熟练掌握迈克尔逊干涉仪的自搭方法。
【实验仪器】He-Ni 激光器、分束镜、2块平面反射镜、密闭式气相室系统、接收屏。
【实验原理】1. 实验原理：干涉法测空气折射率主要是利用分振幅的方法得到两束相干光，经过平面反射镜反射后进行干涉，产生干涉条纹，并根据改变光程差的方式使得条纹发生变化，进一步测量气压值。
本实验原理利用自组式迈克尔逊干涉仪的原理进行，在其中一光路放进被研究的对象，而另一支光路的条件不变，通过观察干涉条纹的变化规律，可以测到被研究对象的物理特征。
具体光路借实验“迈克尔逊干涉仪”中的光路图。
两束光在折射率不同的介质中通过时，光程差可表示为：)(22211L n L n −=δ （1）其中1n 、2n 分别是路径1L 和2L 介质的折射率。
设入射光波长为λλδk =（k=0、1、2、…） （2）此时产生相长干涉,即在接收屏中心的总光强为极大。
假设固定1L 、2L 和2n 都不变，改变1n ，上式可化解为112L k n λ∆=∆ （3） 其中,k ∆为条纹变化数。
可见,测出接收屏上干涉条纹的变化数k ∆，就能测出光路中折射率的微小变化。
２． 实验设备：实验设备如下图所示：该设备原理图利用的就是迈克尔逊干涉原理图，特别之处在与没有补偿板，而是在其中的一条光路上放置了长度为L 的气相室，气相室装置与打气球、气压表相连，气相室内的气压随时可以控制，并且可以准确的读出其压强值。
图中L 表示扩束镜，1M 和2M 表示两块平面反射镜，G 表示分束镜，O 表示接收屏。
图1空气折射率测定原理图 根据迈克尔逊干涉仪的光路原理图将光路调好后，可在接收屏上看到明暗相间的干涉条纹。
然后利用打气球向气相室内加压,气相室中气压的变化会引起气相室内空气折射率的变化,于是总的光程差也改变；在接收屏上即可观察到干涉条纹的移动。
若屏上某一点条纹变化数为k ∆,气室长度为L ，则k L n ∆=∆2λ（4）由此可得，只要测出k ∆,同时可用气压表测出气相室内的气压变化,即可得到折射率与气压之间的变化规律。
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，M2M2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（1）（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。
1）式和（2）式可知（3）路中折射率的微小变化。
的光的折射率，它与真空折射率之差为O图1 迈克尔逊干涉仪光路示意图方便地测量，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，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，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。
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013）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。
实验 气体折射率的测定
实验 气体折射率的测定实验目的1、 掌握瑞利干涉仪的原理及操作使用。
2、 分析白光入射时的干涉条纹的特征。
3、 学会运用最小二乘法分析处理实验数据。
实验仪器瑞利干涉仪、白光光源、压强差计、手动式真空泵等。
一、实验原理1、实验原理基本内容根据光的电磁理论，光学介质的折射率和该介质媒质参数之间存在以下关系：()2222201413n e N n m πωω-=+- ⑴ 式中n 为光学介质的折射率，ω为入射光的角频率，0ω为光学介质中电子的固有角频率，N 为光学介质（如：空气）单位体积中的分子（原子）数，e 为电子电荷，m 为电子质量。
对于给定的入射光波和确定的介质，0,,,e m ωω均为常量，则⑴式可改写成：2211n AN n -=+ （A 为比例常数） 对于光学介质为气体，气体的压强（P ）和单位体积内气体分子数（N ）成正比，则⑴式又可写为：2211n BP n -=+ （B 为另一个比例常数） ⑵ 对于气体光学介质，其折射率接近于1，对⑵式作一定的简化近似后，可写为：()213n BP -= 即： 1n kP -= ⑶ 式中k 为一个的比例常数。
⑶式表明气体的折射率和1的差值与其压强成正比。
设实验室的大气压强为0P ，折射率为0n ，则：001n kP -= ⑷ 由⑷式减⑶式得()00n n k P P -=- ⑸ ⑸式说明，两室气体折射率的差值()0n n -和它们的压强差()0P P -成正比。
两室气体压强差()0P P -可使用压强（差）计测量得到，两室气体的折射率的差值()0n n -由瑞利干涉仪测出，由此间接测得比例常数k ，再由⑶式可计算任何气压P 时的气体折射率n 。
2、实验装置瑞利干涉仪是基于双缝干涉原理的一种干涉仪，可用于测量被比较的两种不同压强气体折射率的微小差值。
本实验中被称为气室的两管子的长度为25.07L cm =从双缝出射的光束被障碍物分为上下两部分，上半部分光束通过两个盛有需比较的气体的管了（即左、右气室），而后两光束中一束通过固定补偿片、一束通过活动补偿片，活动补偿片的转动可以改变这束光的光程。
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Lm n 20λ∆=∆（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Lm n 210λ∆=-（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-⨯+=-tpn （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21212211m 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 2121021--=-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;∑=∆=∆61kpa 75.10361ip pp ∆的标准差为67.8)(5161=∆-∆=∑∆p p ip σ所以n 的平均值为000195.175.103952101601063316=⨯⨯⨯⨯⨯+=-n折射率n 的不确定度为000002.012602=∆⋅=p L p u n 实验结果为⎪⎩⎪⎨⎧==±=%0002.0000002.0000195.1n u u n nrn 【实验数据记录】。
空气折射率的测量
空气折射率的测量空气折射率是指空气中光线传播时光速相对于真空时光速的比值，通常用符号n表示。
测量空气折射率的方法有很多，例如：折射法、干涉法、位移法等等，本文将着重介绍其中的折射法和干涉法。
一、折射法折射法是通过将光线从一个介质中传入空气再折射出去的方法来测量空气的折射率。
通过斯涅尔定律可以得出：n1sinθ1 = n2sinθ2，其中n1和n2分别代表两个介质的折射率，θ1和θ2分别表示入射角和折射角。
当n1为已知值(n1=1时，代表光线在真空中传播)，θ1、θ2、n2均可测得，因此可以求出n2。
图1 折射法示意图具体有以下步骤：1. 准备两个平行的透明平板玻璃，在其中一个平板玻璃上涂上一层厚约1/10波长的介质，并在另一个平板玻璃上放置一个反射镜。
2. 在已涂有介质的平板玻璃的一侧输入一束单色光，并调整入射角度θ1和旋转平板玻璃的方向，使光线射入平板玻璃后被反射到第二个平板玻璃的表面上。
3. 在第二个平板玻璃的另一侧测量出反射光线的入射角θ2与反射光线的出射角度（垂直于第二个平板玻璃的表面上）。
4. 运用斯涅尔定律求得空气折射率n2。
这种方法可以获得准确的结果，但需要仔细的操作和精准的测量，同时需使用单色光源和精密测角仪器。
二、干涉法干涉法是通过将两束光线在相遇处产生干涉现象的方法来测量空气的折射率。
当两束光线的相对相位恒定时，称为同相位干涉，产生明纹；反之，称为反相位干涉，产生暗纹。
这两者的间距称为干涉条纹。
图2 干涉法实验装置1. 在实验室中设置一个稳定的平台，上面放置一个反射镜。
另外，还需要一个可调节高度的光路长度补偿器。
在平台上设置一个刻度尺，以便于记录位移。
2. 在一束相干光中加入一个棱镜来分离出两束光线，并使其相互平行。
3. 调整另一束光线的光程，使其与第一束相遇，并在白屏上观察干涉条纹的变化，可以通过调整补偿器来让干涉条纹移动。
4. 根据干涉条纹的移动计算出空气的折射率。
这种方法不需要旋转平板玻璃和测角仪器，只需要测量一些数值即可得到准确的折射率，但需要使用相干光源和精密测量仪器。
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【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
其中，λ=，L=，p b =×105
Pa ；
【实验内容】
转动粗动手轮（2），将移动镜（11）移动到(或直接放置)标尺100Cm 处；按本公司迈克耳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； 接通电源，按电源开关，电源指示灯亮，液晶屏显示“.000”；
关闭气球上的阀门，鼓气使气压值大于 Mpa ，读出数字仪表的数值 ，打开阀门，慢慢放气，当移动60个条纹时，记下数字仪表的数值 。
重复前面5的步骤，一共取6组数据，求出移动60个条纹所对应的管内压强的变化值 的6次平均值 ，并求出其标准偏差 。
【数据表格与数据记录】
大气压为105Pa L=105cm
a 074.06
p 6
54321MP p p p p p p =∆+∆+∆+∆+∆+∆=
∆
a 002.05
)
(1
MP p p p =∆-∆=
∑δ
a 0008.06
5)
(1
MP p p U p =⨯∆-∆=
∑
由公式b P p
L m
∆⨯⨯+
=21n λ
由于nm 8.632=λ
cm l 105= 条60=m Pa P b 510101325⨯=
带入数据得：
62
-9-10325.11074.001
.110105260
108.6321n -⨯+=⨯⨯⨯⨯⨯⨯+= 【小结与讨论】
计算出了压强差的标准差，并求出了空气的折射率。
从实验所得的空气折射率的实验数据知道空气的折射率非常接近于1，相差很小很小。
思考当光程差增加时，非定域干涉同心圆条纹的粗细和间距如何变化
经过思考由δ=2L 2
-2L 1
=2（L 2
-L 1
）知道当光程差增加是同心圆的间距将增大，而
粗细应该变细。