WAN数字空气折射率测定仪说明书.docx

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WAN数字空气折射率测定仪说明书

WAN-12B型数字空气折射率测量仪一、前言

本仪器隶属物理光学实验范畴，利用迈克耳逊干涉仪的两束相干光在空间各有一段光路是分开的，通过在其中一支光路中放进被研究对象而不影响另一支光路，让学生进一步了解光的干涉现象及其形成条件，以及学习调节光路的方法，同时也为测量空气折射率提供了另一种思路和方法，而采用迈克耳逊干涉仪测量空气折射率，具有设备简单、操作方便等优点。

二、原理

由图一可知，迈克耳逊干涉仪中，当光束垂直

入射至C、D镜面时两光束的光程差「•可以表示成

、=2n^~n?

L2（1-1）

式中ni和n2分别是路程Li和L2上介质的折射率。

设单色光在真空中的波长为'o，当

:

='^-0,K=0,1,2……（1-2）

时产生相长干涉，相应地在接收屏中心总光强为极大。

由式（1-1）可知，两束相干光的光程差不单与几何路程有关，而且与路程上介质的折射率有关。

当L!

支路上介质折射率改变时，因光程差

的相应变化而引起的干涉条纹变化数为「人，由式

（1-1）和式（1-2）可知

2Li

由式（1-3）可知：

如测出接收屏上某一处干涉条纹的变化数•汎，就能测出光路中折射率的微小变化。

当管内压强由大气压强?

b变到0时，折射率由n变到1，若屏上某一点（通常观察屏的中心）条

纹变化数为m，则由式（1-3）可知

（1-4）

一1亠

2L

射率可用下式求得:

式中温度t的单位为C,压强p的单位为Pa。

因

此，在一定温度下，（n-1）,p可以看成是压强p的

线性函数。

由式（1-4）可知，从压强p变为真空

时的条纹变化数m与压强p的关系也是一线性函

数，因而应有

代入式（1-4）得

可见，只要测出管内压强由Pi变到P2时的条

纹变化数m2-mi，即可由式（1-7）计算压强为P时的空气折射率n,管内压强不必从0开始。

在迈克耳逊干涉仪的一支光路中加入一个与

打气相连的密封管，其长度为L,如图二，数字仪表用来测管内气压，它的读数为管内压强高于室内大气压强的差值。

在0处用毛玻璃作接收屏，在它上面可看到干涉条纹。

调好光路后，先将密封管充气，使管内压强与大气压的差大于0.09Mpa，读出数字仪表数值pi，取对应的叶=0。

然后微调阀门慢慢放气，此时在接收屏上会看到条纹移动，当移动60个条纹时，记一次数字仪表数值P2。

然后再重复前面的步骤，求出移动60个条纹所对应的管内压强的变化值

P2-Pi的绝对平均值Pp，并求出其标准偏差Sp,

代入（1-7）,算出空气折射率为

式中Pb为实验时的大气压强

三、

性能指标：

1.

输入电压：

220V50HZ

2.

测量范围：

0〜0.12MPa（与大气压差）

3.

仪器精度：

2.5%

四、

仪器结构：

仪器由气室组件

（1）、气管1

（2）、数字仪表

（3）、气管2（4）等组成，如图三：

五、安装步骤：

配套使用本公司的迈克耳逊干涉仪，拆下

固定镜（14），用2颗M3螺钉将附件长支撑条固定在原安装固定镜（14）的螺孔内，再将拆下的固定镜（14）安装在附件长支撑条上。

六、实验步骤：

1.转动粗动手轮

（2），将移动镜（11）移动到标尺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；

2.将气室组件放置导轨上（移动镜的前方），按本公司迈克耳逊干涉仪的方法调节光路，在投影屏上观察到干涉条纹即可；注意：

由于气室的通光窗玻璃可能产生多次反射光点，可用调动C、D镜背后的三颗滚花螺钉来判断，光点发生变化的即是；

3.将气管1一端与气室组件相连，另一端与数字仪表的出气孔相连；气管2与数字仪表的进气孔相连；

4.接通电源，按电源开关，电源指示灯亮，

液晶屏显示“000；

5.关闭气球上的阀门，鼓气使气压值大于

0.09Mpa，读出数字仪表的数值P2，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Pi。

6.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P2-Pi的6次平均值Pp，并求出其标准偏差Sp。

七、数据记录与处理：

室温t=C；大气压Pb=Pa;L=95

Cm;0=633.0nm;m=60。

i

1

2

3

4

5

6

p

/MPa

p

/MPa

（P2-

-Piy

/MPa

平

Pp/

/m

均值

Pa

Sp—Mpa。

代入公式，计算空气折射率。

八、注意事项：

激光属强光，会灼伤眼睛，注意不要让激光直接照射眼睛。

九、仪器的保管和维护：

1.鼓气阀门不要用力旋转，以免损坏；

2.仪器应妥善地放在干燥、清洁的房间内,

防止震动。

3.光学零件不用时，应存放在清洁的干燥盆

内，以防发霉。

镜片一般不允许擦拭，必

要擦拭时，须先用备件毛刷，小心掸去灰

尘，再用脱脂清洁棉花球滴上酒精和乙醚混合液轻拭。

十、主机、附件、包装箱清单：

1.气室组件1套

2.数字仪表1台

3.气管11根

4.气管21根

5.长支撑条1根

6.M3螺钉4颗

7.

保险丝管

2颗

8.

镜头毛刷

1只

9.

干燥剂

1袋

10.

检验合格证

1份

11.

使用说明书

1份

一、思考题：

1.实验中充气后，在放气的同时可看到在屏上某一点处有条纹移过，这表明在该点处的光强是怎样变化的？

2.能否对其他气体物质进行测量？

维修记录:

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