光學(xué)試驗(yàn)預(yù)備知識(shí)光學(xué)試驗(yàn)是普通物理試驗(yàn)的一個(gè)重要部分這里先

#實(shí)驗(yàn)六測(cè)量空氣折射率（選做）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)組裝邁克爾遜干涉儀，掌握用以測(cè)量氣體折射率的原理及方法。二、實(shí)驗(yàn)原理邁克爾遜干涉儀的典型光路由圖12所示，光源S射出的光經(jīng)過(guò)分光板P被分成強(qiáng)度大致相等、沿不同方向傳播的兩束相干光束（1）和（2）,1它們分別經(jīng)固定反射鏡M和移動(dòng)反射鏡M反射后，返回分光板，射向觀21察系統(tǒng)，在一定的條件下，觀察系統(tǒng)（屏、望遠(yuǎn)鏡或人眼）中將呈現(xiàn)出特定的干涉圖樣，由于分光板的玻璃基板有一定的厚度，其折射率隨波長(zhǎng)而異，因此需要在光路（2）中放入一塊與分光板材料、厚度完全相同的平行玻璃補(bǔ)償板2，這樣就可以使（1）、（2）兩束光的光程差始終相等，且與入射光波完全無(wú)關(guān)。當(dāng)入射光為單色光而不需要確定零光程位置時(shí)，補(bǔ)償板可以省略，但對(duì)于需要確定兩路光程相等時(shí)的位置（又稱零光程差位置）的某些實(shí)驗(yàn)，如觀測(cè)白光干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，補(bǔ)償板是必不可少的。圖12邁克爾遜干涉儀的典型光路圖非定域干涉：若將短焦距的發(fā)散激光束入射至邁克爾遜干涉儀，經(jīng)M、M反射后，相當(dāng)于由兩個(gè)相干性極好的虛光源S和S發(fā)出的球面波1212形成的干涉。由于在M與接受屏之間的空間中傳播的光波處處相干，故

干涉圖像的形狀與接受屏的位置和取向有關(guān)。當(dāng)M平行于M；,接收屏垂12直于SS?，條紋為同心圓環(huán)；當(dāng)接收屏不垂直于朋時(shí)，條紋為橢圓簇1212或直線簇。此外，干涉環(huán)的“吞吐”、移動(dòng)的規(guī)律與等傾干涉時(shí)相同。在調(diào)出非定域圓條紋的基礎(chǔ)上，將小氣室插入到圖13所示的位置中，把小氣室加壓，使氣壓變化AP］，從而使氣體的折射率改變An。當(dāng)氣室內(nèi)壓逐漸升高時(shí)，氣室所在范圍內(nèi)光程差變化2DAn，在白屏上可觀察到干涉條紋也在不斷變化，記下干涉條紋變化的總數(shù)N條，則有2D|An=NR，得：An=NR/2D（1）式中，D為小氣室的厚度。理論已經(jīng)證明，當(dāng)溫度一定時(shí)，氣壓不太高時(shí)，氣體折射率的變化n-1An量An與氣壓的變化量P成正比：一p一=—=常數(shù)，因此：pApAnn=1+，將式（1）代入得:NR2NR2DPAP2）式（2）給出了氣壓為P時(shí)空氣折射率n的計(jì)算公式。三、實(shí)驗(yàn)儀器、He-Ne激光器L（632.8nm）、擴(kuò)光鏡L：f=6.2mm11、分束鏡G（半透半反鏡）、二維調(diào)整架：SZ-07（三個(gè)）、平面反射鏡M16、玻璃氣室R、氣壓表、吹氣球、平面反射鏡M2、可變口徑二維架：SZ-05

、三維底座：SZ-01、一維底座：SZ-03（三個(gè)）、通用底座：SZ-04（三個(gè)）、白屏H：SZ-13四、儀器實(shí)物圖及原理圖圖13實(shí)物及原理圖五、實(shí)驗(yàn)步驟1、把全部?jī)x器按圖13的順序擺放在平臺(tái)上，靠攏后目測(cè)調(diào)至共軸。2、調(diào)激光器L的傾角，使其發(fā)出的光束平行于平臺(tái)面，再按圖13放置各元件（擴(kuò)束鏡L先不放）。、將分光鏡G大致調(diào)成45度，并調(diào)其傾角，使光束2平行于平臺(tái)面。、調(diào)M使1光沿原路返回，調(diào)M使2光沿原路返回，并使1、2兩12束光在屏H上交于一點(diǎn)。、加擴(kuò)束鏡L，調(diào)至使在屏H上出現(xiàn)干涉圓環(huán)，用打氣球向空氣室充氣，直到血壓表走滿刻度（300mmHg），用手折捏打氣皮管，待讀數(shù)穩(wěn)定時(shí)，記下氣壓值a。、慢慢放氣，數(shù)出冒出或縮進(jìn)的條紋數(shù)N。a六、數(shù)據(jù)處理因?yàn)樵诓惶邭鈮簵l件下空氣折射率與氣壓成線性關(guān)系，則氣室內(nèi)氣壓變化一個(gè)大氣壓時(shí)干涉圓環(huán)變化的數(shù)應(yīng)為：NN二760X、aNAN其中，h為條紋隨