如何利用干涉仪测量空气折射率

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；

?表示M2对G金属膜的虚像。 M1可以移动，M2固定。M2 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。

M1 L1n1 ? M2激光S G 1 O L2n2 MM2

2

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

图1

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；

?表示M2对G金属膜的虚像。 M1可以移动，M2固定。M2 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。

M1 L1n1 ? M2激光S G 1 O L2n2 MM2

2

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

图1

组装迈克尔逊干涉仪测定空气折射率

迈克尔逊干涉仪中的两束相干光各有一段光路在空间是分开的，两相干光束的光程差的改变可以通过移动一个反射镜或在一光路中加入另一种介质得到，在其中一条光路中放进被研究对象不会影响另一光路，因此，常用它来测量，如物质的折射率、厚度的变化、气压等一切可以转化为光程变化的物理量。

本实验用分立光学元件在光学平台上搭建迈克尔逊干涉装置，在干涉仪的一个臂中插入小气室来测定空气的折射率。

一、实验目的

1.通过自行搭建干涉装置，掌握分振幅法产生双光束以实现干涉的原理。 2.观察非定域干涉条纹。

3.掌握用干涉条纹计数法测量空气折射率的原理与方法。

二、实验仪器

光学平台、激光器及电源、扩束器、分光镜、平面镜、气室及打气囊、接收屏、若干光学支架和底座。

M1 M2′

三、实验原理

最简单形式的迈克耳孙干涉仪如图1所

激光器 S

G

M2

示。从点光源S发出的光束，被精制的厚度和折射率均匀的玻璃板（分束器）G分成两路，射向互相垂直的两个平面镜M1和M2。被平的是非定域干涉条纹，用毛玻璃屏FG接收。

FG接收到的干涉图样是M1和M2'之设M2'是M2在G中的虚像。可以认为，

图1

FG

面镜反射后，又回到分束器有镀膜的半反射面

用迈克尔逊干涉仪测量单层薄膜的厚度和折射率

实验的改进

于海峰 蒋晓冬 韩厚年 （淮阴工学院 淮安 223003）

摘要：迈克尔逊干涉实验是大学物理实验中的一个重要实验，本文对迈克尔逊干涉仪测定薄膜的厚度和折射率实验的传统方法进行了改进，我们对原测量仪器稍做调整,提高了条纹视见度,减少了测量误差，提高了测量精度。

关键词：迈克尔逊干涉仪；光程；薄膜厚度；折射率；等厚干涉;白光干涉 引言

目前测量薄膜厚度和折射率的方法有多种，例如椭偏法、准波导法等等[1][2]。其中在实验室中最常用、最简单方便的方法是利用迈克尔逊干涉方法来进行测量。

迈克尔逊干涉仪是一种典型的分振幅双光束干涉装置,可用于观察光的干涉现象，测定单色光的波长，测定光源的相干长度。附加适当装置后，可以扩大实验范围，其中，用来测量薄膜的厚度和折射率就是其扩展实验之一。 问题提出

用迈克尔逊干涉仪测薄膜的厚度和折射率, 是利用在光程差约等于零时观测白光的彩色等厚干涉条纹。其做法是先调出白光条纹，然后将薄膜放在分光板G2与反射镜M2之间(薄膜与光线垂直),或薄膜贴在M2镜上，再调出零光程差的彩色干涉条纹,反射镜移动距离d与薄透明体厚度l、透明体折射率n、空气折射率n0有关系式

用迈克尔逊干涉仪测定透明介质的折射率

物理与电信工程学院物理学二班

【摘要】：迈克逊尔干涉仪，作为近代精密测量光学仪器之一，被广泛用于科学研究和检测技术等领域。利用迈克耳逊干涉仪，能以极高的精度测量长度的微小变化及其与此相关的物理量。本文就通过利用等倾干涉法成功测定了透明玻璃的折射率。实验证明，这种方法是有效而且方便的，由于迈克尔逊干涉仪的特性，该实验比其他方法测定玻璃的折射率更加简便。 【关键词】：迈克尔逊干涉仪 等倾干涉法 折射率

Abstract：Michelson Interferometer is widely used scientific research and testing technology as one of the Precision measuring optical instruments. The main idea of this paper is to measure the Refractive index of Transparent Glass, and to give an interesting asymptotic formula for it. Key words: Michels

用迈克尔逊干涉仪测定透明介质的折射率

物理与电信工程学院物理学二班

【摘要】：迈克逊尔干涉仪，作为近代精密测量光学仪器之一，被广泛用于科学研究和检测技术等领域。利用迈克耳逊干涉仪，能以极高的精度测量长度的微小变化及其与此相关的物理量。本文就通过利用等倾干涉法成功测定了透明玻璃的折射率。实验证明，这种方法是有效而且方便的，由于迈克尔逊干涉仪的特性，该实验比其他方法测定玻璃的折射率更加简便。 【关键词】：迈克尔逊干涉仪 等倾干涉法 折射率

Abstract：Michelson Interferometer is widely used scientific research and testing technology as one of the Precision measuring optical instruments. The main idea of this paper is to measure the Refractive index of Transparent Glass, and to give an interesting asymptotic formula for it. Key words: Michels

yaoyongdeo

用阿贝折射仪测液体的折射率

折射率是透明材料的一个重要光学常数。测定透明材料折射率的方法很多，全反射法是其中之一。全反射法具有测量方便快捷，对环境要求不高，不需要单色光源等特点。然而，因全反射法属于比较测量，故其测量准确度不高（大约Δn=3×10），被测材料的折射率的大小受到限制（约为1.3～1.7），且对固体材料还需制成试件。尽管如此，在一些精度要求不高的测量中，全反射法仍被广泛使用。

阿贝折射仪就是根据全反射原理制成的一种专门用于测量透明或半透明液体和固体折射率及色散率的仪器，它还可用来测量糖溶液的含糖浓度。它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、科研机构及学校的常用仪器。

4

一、实验目的

1．加深对全反射原理的理解，掌握应用方法。

2．通过对几种液体折射率的测量，学会使用阿贝折射仪。

二、教学重、难点 重点：实验原理的理解 阿贝折射仪的结构 难点：阿贝折射仪的结构

三、实验原理

由全反射定律可知，当光线从光密媒质进入光疏媒质

时，若入射角为某个特定角，其折射角可达90o，此入射角称为全反射临界角。反之，当光线以90o入射角自光疏媒质进入光密媒质时，其折射角即为全反射临界角。

如图所示,在进光棱镜A‵

利用牛顿环测液体折射率

摘要：液体折射率的测量在工农业中十分重要，本文阐述了牛顿环测液体折射率的实验原理，通过比较空气与水中牛顿环半径，求出液体折射率。本文采用逐差法处理数据，测量过程简单，结果较为准确

关键词：牛顿环 液体折射率 逐差法

牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象，能充分显示光的波动性。本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象，更新了液体折射率的测试方法，使牛顿环的应用更加丰富，开拓了物理实验的新视野。

一，当牛顿环薄膜为一般介质的讨论

如图所示，设距接触点为ｒ处薄膜厚度为ｄ，设薄膜折射率为Ｎ．一束单色光垂直投射上去，入射光在薄膜上下表面反射并与上表面发生干涉，两束光光程差为：

?=2dn??2------------------------------------------(1)

在反射光中形成一系列以接触点Ｏ为中心的明暗相间的同心圆圈（如图ｂ所示）叫牛顿圈。 其中

?项是膜层下表面光由光疏介质到光密介质交界面反射时所引起的半波损失。 2满足明、暗圈的干涉条件分别是： ??2dN?K=1,2,3……

??2dN?22?2?k?―

用阿贝折射仪测液体的折射率

折射率是透明材料的一个重要光学常数。测定透明材料折射率的方法很多，全反射法是其中之一。全反射法具有测量方便快捷，对环境要求不高，不需要单色光源等特点。然而，因全反射法属于比较测量，故其测量准确度不高（大约Δn=3×104），被测材料的折射率的大小受到限制（约为1.3～1.7），且对固体材料还需制成试件。尽管如此，在一些精度要求不高的测量中，全反射法仍被广泛使用。

阿贝折射仪就是根据全反射原理制成的一种专门用于测量透明或半透明液体和固体折射率及色散率的仪器，它还可用来测量液体的折射率。它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、科研机构及学校的常用仪器。

一、实验目的

1．加深对全反射原理的理解，掌握应用方法。

2．通过对水、和酒精折射率的测量，学会使用阿贝折射仪。 三、实验原理

由全反射定律可知，当光线从光密媒质进入光疏媒质时，若入射角为某个特定角，其折射角可达90o，此入射角称为全反射临界角。反之，当光线以90o入射角自光疏媒质进入光密媒质时，其折射角即为全反射临界角。

1. 测量望远镜 2. 消色散手柄 3. 恒温水出口 4. 温度计 5. 测量棱镜 6. 铰链 7. 辅

用阿贝折射仪测液体的折射率

折射率是透明材料的一个重要光学常数。测定透明材料折射率的方法很多，全反射法是其中之一。全反射法具有测量方便快捷，对环境要求不高，不需要单色光源等特点。然而，因全反射法属于比较测量，故其测量准确度不高（大约Δn=3×104），被测材料的折射率的大小受到限制（约为1.3～1.7），且对固体材料还需制成试件。尽管如此，在一些精度要求不高的测量中，全反射法仍被广泛使用。

阿贝折射仪就是根据全反射原理制成的一种专门用于测量透明或半透明液体和固体折射率及色散率的仪器，它还可用来测量液体的折射率。它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、科研机构及学校的常用仪器。

一、实验目的

1．加深对全反射原理的理解，掌握应用方法。

2．通过对水、和酒精折射率的测量，学会使用阿贝折射仪。

二、实验原理

由全反射定律可知，当光线从光密媒质进入光疏媒质时，若入射角为某个特定角，其折射角可达90o，此入射角称为全反射临界角。反之，当光线以90o入射角自光疏媒质进入光密媒质时，其折射角即为全反射临界角。

1. 测量望远镜 2. 消色散手柄 3. 恒温水出口 4. 温度计 5. 测量棱镜 6. 铰链 7.