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两种光路测空气折射率 2009301020015 钟础宇 09物基 摘要：该实验以迈克尔逊干涉仪和夫琅禾费干涉仪来测空气折射率，通过调节干涉仪，改变气室气压，来观察干涉条纹的改变，并用气压计测出所变的压强。空气折射率与压强有关系。 关键词：空气折射率，迈克尔干涉仪，夫琅禾费干涉仪。 Abstract: In this experiment, we use Michelson interferometer and Fraunhofer Interferometer to detect the air refractive index, by adjust the instruments, changing the density of the gas room, and counting the number of the moving stripes. Then use relative relations to calculate the refractive index of air under regular pressure. Key words: air refractive index, Michelson interferometer, Fraunhofer Interferometer. 实验原理：(1)用迈克耳逊干涉仪、激光器、带气压表的“气室”等实验器材实验基本原理：与气压的变化量成正比： 所以 又可得 上式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，即可计算压强为时的空气折射率，气室内压强不必从0开始。 (2) 用夫琅和费双缝干涉装置测定空气折射率 激光经扩束后照亮平行光管狭缝，由平行光管出射的平行光经双缝分割成两束相干光，并分别通过两气室A、B，经成像透镜L2、L3后在屏上形成干涉条纹。当B室相对于A室气压变化ΔP时，引起干涉条纹移动ΔN条，则空气折射率n可由下式计算： ， 式中，ΔN/ΔP是每变化10mmHg的气压时干涉系统的移动数目。P0是标准大气压（760mmHg），T是气体温度（k），T0是标准状态温度（273k），l为气室长度，λ为半导体激光波长（650nm）。 实验光路图 实验内容与步骤： (1)用迈克耳逊干涉仪，用上式就可以求出一个大气压下的空气折射率的值。 (2) 用夫琅和费双缝干涉装置测定空气折射率 按照实验光路图构建夫琅禾费干涉装置，然后将分立元件组合，组合时应先用激光调节，是屏上光电重合，最后才加入扩束器； 改变气室气压，同时记录条纹变化数，和气压的变化； 作出图表，并用公式计算空气折射率； 实验数据及结果表达： (1)用迈克耳逊干涉仪 N 5 9 14 19 24 28 32 P(mmHg) 50 70 90 110 130 150 170 p-N关系图表 由数据可得，代入公式，即可算得：n=1.000278 (2) 用夫琅和费双缝干涉装置测定空气折射率 N 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 P(mmHg) 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 P-N关系图 由数据可得：，代入公式，计算得：n=1.000247 实验误差分析： 一、整迈克尔逊干涉仪的过程中，由于视差的因素造成两个最亮的点没有完全重合，这就不可避免地给实验带来了一定的误差。当然还有仪器设备本身存在的误差，这是难免的。 二、人为读数造成随机误差。 三、而本实验最主要的误差是来自于在测量不同气压下，读血压计上压强的读数及数变化的等倾干涉条纹的数目。本实验中，我们是通过捏动血压计的打气皮囊来改变小气室内的压强。在刚开始加压时，由于捏动血压计皮囊比较容易，气压很容易就上升，同时等倾干涉条纹的变化也较快，因此在一定程度上就会造成数错等倾干涉条纹变化的数目（所以实验中我们也反复进行了几次这步操作，确保误差达到最小）。而当压强值增大到较大时，此时则因为捏动血压计皮囊比较困难，从而等倾干涉条纹的变化也非常慢，变化的条纹数目太小，甚至在气压值相对较大的时候，观察不到等倾干涉条纹的变化。所以，这也将给本实验带来误差。值得一提的是，在读血压计上压强的读数时，应当待小气室内的空气压强稳定不变即血压计上的读数稳定不再变化后再进行读数。否则也会给实验带来较大的误差。 四、处理的过程中，由于数值的计算牵涉到小数点后6~7位，因此有效数位的取舍是否得当对实验的结果影响较大。没有处理好有效数位的取舍将给实验带来较大的误差。所以，在处理本实验的数据时