[实验报告]两种光路测空气折射率
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Key words：measurement of air refractive index；MichelsBiblioteka Baidun interferometer；Fraunhofer interferometer；atmospheric pressure；
一、引言
介质的折射率是表征介质光学特性的物理量之一，气体折射率与温度和压强有关，。气折射率对各
种波长的光都非常接近于1，然而在很多科学研究领域中，仅把空气折射率近似为1远远满足不了科研的要求，所以研究空气折射率的精确测量方法是很必要的。本文将用迈克耳孙干涉仪和夫琅禾费双缝干涉2种方法对空气折射率进行测量。
二、实验原理
1. 迈克耳孙干涉仪测空气折射率
实验光路如图一所示，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； M2’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。
两种光路测空气折射率
摘要：折射率是表征介质光学特性的物理量之一。空气折射率会随空气状态而改变，在许多研究领域有重要的参考价值。本实验使用迈克耳孙干涉仪和夫琅禾费双缝干涉，通过改变气压室气压，使空气折射率发生改变，来观察干涉条纹的移动。根据折射率与压强关系，得出空气折射率。
关键词：空气折射率测量；迈克耳孙干涉仪；夫琅禾费双缝干涉；气压；
图2夫琅禾费双缝干涉光路示意图
三、实验内容
1.迈克耳孙干涉仪测空气折射率
（1）按图一调节迈克耳孙干涉仪的光路，使观测屏上出现清晰、宽窄适中的干涉条纹。
（2）打开阀门，将气室放气（使气室内压强等于大气压）；关闭阀门，向气室内充气，使条纹以合适速率移动。
（3）记录条纹级数变化 与对应的气室内压强变化 。
（4）根据公式c（其中 为干涉光的波长， 为气室长度， 为大气压）作出图表，计算折射率 。
2.夫琅禾费双缝干涉测空气折射率
（1）按图二调节夫琅禾费双缝干涉的光路，先用激光调节光路，使屏上光点重合，再加入扩束器，目镜中应出现清晰的干涉条纹。
（2）打开阀门，将气室放气（使气室内压强等于大气压）；关闭阀门，向气室内充气，使条纹以合适速率移动。
在一定温度（15 ～30 ），气压不太大时，气体折射率变化量 与气压变化量 成正比： ，所以有 ，代入 得 。因此只要测出 和移动条纹数 即可知折射率 。
2.夫琅禾费双缝干涉测空气折射率
光源S经聚光镜L会聚于狭缝D1上，D1位于O1的焦平面上。光束经O1平行射出，通过D2，被D2分成两束相干光。这两束相干光在望远镜O2的焦平面上形成一系列干涉条纹。改变气室中折射率，光程差改变为： （ 为气室长度）由（1）中已得关系知：
折射率
本实验中误差主要来源于气压计等仪器的误差，及人为造成的随机误差。在理论推导中，忽略了气室温度、湿度等因素变化带来的影响。在数据处理时，计算涉及到小数点后7位，因此有效数字取舍是否得当对实验结果有较大影响。
Study on two measurement methods of air refractive index
Abstract：Refractive index is one of the physical quantities that can characterize optical properties of medium．The refractive index of air will change with the state of air，which many research fields can make great reference to．In this experiment, we use Michelson interferometer and Fraunhofer interferometer to detect the air refractive index. We change the air refractive index by adjust the pressure of air in air room, and observe the move of stripes. Then use relationships between refractive index and pressure to work out the air refractive index.
（3）记录条纹级数变化 与对应的气室内压强变化 。
（4）根据公式 作出图表，计算折射率 。
四、结果与讨论
1.迈克耳孙干涉仪测空气折射率
实验中 ， ，
用origin拟合 曲线如下
斜率为0.182，代入 得
折射率
2. 夫琅禾费双缝干涉测空气折射率
实验中 ， ，
用origin拟合 曲线如下
斜率为0.182，代入 得
一、引言
介质的折射率是表征介质光学特性的物理量之一，气体折射率与温度和压强有关，。气折射率对各
种波长的光都非常接近于1，然而在很多科学研究领域中，仅把空气折射率近似为1远远满足不了科研的要求，所以研究空气折射率的精确测量方法是很必要的。本文将用迈克耳孙干涉仪和夫琅禾费双缝干涉2种方法对空气折射率进行测量。
二、实验原理
1. 迈克耳孙干涉仪测空气折射率
实验光路如图一所示，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； M2’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。
两种光路测空气折射率
摘要：折射率是表征介质光学特性的物理量之一。空气折射率会随空气状态而改变，在许多研究领域有重要的参考价值。本实验使用迈克耳孙干涉仪和夫琅禾费双缝干涉，通过改变气压室气压，使空气折射率发生改变，来观察干涉条纹的移动。根据折射率与压强关系，得出空气折射率。
关键词：空气折射率测量；迈克耳孙干涉仪；夫琅禾费双缝干涉；气压；
图2夫琅禾费双缝干涉光路示意图
三、实验内容
1.迈克耳孙干涉仪测空气折射率
（1）按图一调节迈克耳孙干涉仪的光路，使观测屏上出现清晰、宽窄适中的干涉条纹。
（2）打开阀门，将气室放气（使气室内压强等于大气压）；关闭阀门，向气室内充气，使条纹以合适速率移动。
（3）记录条纹级数变化 与对应的气室内压强变化 。
（4）根据公式c（其中 为干涉光的波长， 为气室长度， 为大气压）作出图表，计算折射率 。
2.夫琅禾费双缝干涉测空气折射率
（1）按图二调节夫琅禾费双缝干涉的光路，先用激光调节光路，使屏上光点重合，再加入扩束器，目镜中应出现清晰的干涉条纹。
（2）打开阀门，将气室放气（使气室内压强等于大气压）；关闭阀门，向气室内充气，使条纹以合适速率移动。
在一定温度（15 ～30 ），气压不太大时，气体折射率变化量 与气压变化量 成正比： ，所以有 ，代入 得 。因此只要测出 和移动条纹数 即可知折射率 。
2.夫琅禾费双缝干涉测空气折射率
光源S经聚光镜L会聚于狭缝D1上，D1位于O1的焦平面上。光束经O1平行射出，通过D2，被D2分成两束相干光。这两束相干光在望远镜O2的焦平面上形成一系列干涉条纹。改变气室中折射率，光程差改变为： （ 为气室长度）由（1）中已得关系知：
折射率
本实验中误差主要来源于气压计等仪器的误差，及人为造成的随机误差。在理论推导中，忽略了气室温度、湿度等因素变化带来的影响。在数据处理时，计算涉及到小数点后7位，因此有效数字取舍是否得当对实验结果有较大影响。
Study on two measurement methods of air refractive index
Abstract：Refractive index is one of the physical quantities that can characterize optical properties of medium．The refractive index of air will change with the state of air，which many research fields can make great reference to．In this experiment, we use Michelson interferometer and Fraunhofer interferometer to detect the air refractive index. We change the air refractive index by adjust the pressure of air in air room, and observe the move of stripes. Then use relationships between refractive index and pressure to work out the air refractive index.
（3）记录条纹级数变化 与对应的气室内压强变化 。
（4）根据公式 作出图表，计算折射率 。
四、结果与讨论
1.迈克耳孙干涉仪测空气折射率
实验中 ， ，
用origin拟合 曲线如下
斜率为0.182，代入 得
折射率
2. 夫琅禾费双缝干涉测空气折射率
实验中 ， ，
用origin拟合 曲线如下
斜率为0.182，代入 得