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 迈克尔逊干涉仪光路示意图
??2(n1L1?n2L2)（1）
式中，n1和n2分别是路程L1、L2上介质的折射率。
设单色光在真空中的波长为?，当
??K?, K?0, 1, 2, 3, ?（2）
时干涉相长，相应地在接收屏中心的总光强为极大。由式（1）知，两束相
干光的光程差不但与几何路程有关，还与路程上介质的折射率有关。
当L1支路上介质折射率改变?n1时，因光程的相应改变而引起的干涉条纹的
变化数为N。由（1）式和（2）式可知
?n1?N?（3） 2L1
例如：取??633.0nm和L1?100mm，若条纹变化N?10，则可以测得
?n?0.0003。可见，测出接收屏上某一处干涉条纹的变化数N，就能测出光路
中折射率的微小变化。
正常状态（t?150C,P?1.01325?105Pa）下，空气对在真空中波长为
633.0nm的光的折射率n?1.00027652，它与真空折射率之差为
(n?1)?2.765?10?4。用一般方法不易测出这个折射率差，而用干涉法能很方便地测量，且准确度高。
四、 实验装置：
实验装置如图2所示。用He-Ne激光作光源（He-Ne激光的真空波长为
??633.0nm），并附加小孔光栏H及扩束镜T。扩束镜T可以使激光束扩束。小孔光栏H是为调节光束使之垂直入射在M1、M2镜上时用的。另外，为了测量空气折射率，在一支光路中加入一个玻璃气室，其长度为L。气压表用来测量气室内气压。在O处用毛玻璃作接收屏，在它上面可看到干涉条纹。
气压表
M1 气 L 激光器 H T 室 G MM2 打气球
O 图2测量空气折射率实验装置示意图