WAN數(shù)字空氣折射率測定儀說明書(20210412064437)

1、WAN-12B 型 數(shù)字空氣折射率測量儀 一、 前言 本儀器隸屬物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)范疇， 利用邁克耳遜 干涉儀的兩束相干光在空間各有一段光路是分開 的，通過在其中一支光路中放進(jìn)被研究對象而不影 響另一支光路， 讓學(xué)生進(jìn)一步了解光的干涉現(xiàn)象及 其形成條件， 以及學(xué)習(xí)調(diào)節(jié)光路的方法， 同時也為 測量空氣折射率提供了另一種思路和方法， 而采用 邁克耳遜干涉儀測量空氣折射率，具有設(shè)備簡單、 操作方便等優(yōu)點(diǎn)。 二、 原理 由圖一可知， 邁克耳遜干涉儀中， 當(dāng)光束垂直 入射至C、D鏡面時兩光束的光程差可以表示成 、=2n n?L2(1-1) 式中ni和n2分別是路程Li和L2上介質(zhì)的折射率。 L 1 1 L，-

2、 | 1 i 設(shè)單色光在真空中的波長為o，當(dāng) :=-0, K=0 , 1, 2(1-2) 時產(chǎn)生相長干涉，相應(yīng)地在接收屏中心總光強(qiáng)為極 大。由式（1-1）可知，兩束相干光的光程差不單 與幾何路程有關(guān)，而且與路程上介質(zhì)的折射率有 關(guān)。當(dāng)L!支路上介質(zhì)折射率改變時，因光程差 的相應(yīng)變化而引起的干涉條紋變化數(shù)為人，由式 （1-1 ）和式（1-2）可知 2Li 由式（1-3 ）可知：如測出接收屏上某一處干涉條 紋的變化數(shù)汎，就能測出光路中折射率的微小變 化。 當(dāng)管內(nèi)壓強(qiáng)由大氣壓強(qiáng)?b變到0時，折射率由 n變到1，若屏上某一點(diǎn)（通常觀察屏的中心）條 紋變化數(shù)為m，則由式（1-3）可知 (1-4) 一1亠

3、 2L 通常在溫度處于 15 C30 C范圍時，空氣折 射率可用下式求得: n-1 t 2.8793 p 10(1-5) 10.003671 1 式中溫度t的單位為C,壓強(qiáng)p的單位為Pa。因 此，在一定溫度下，（n - 1）,p可以看成是壓強(qiáng)p的 線性函數(shù)。由式（1-4）可知，從壓強(qiáng)p變?yōu)檎婵?時的條紋變化數(shù) m與壓強(qiáng)p的關(guān)系也是一線性函 數(shù)，因而應(yīng)有 ，由此得 14 m2 -mi mp P2 一 pi (1-6) 代入式（1-4 ）得 n十Jip 2L P2 - Pi (1-7) 可見，只要測出管內(nèi)壓強(qiáng)由 Pi變到P2時的條 紋變化數(shù)m2 -mi，即可由式（1-7）計算壓強(qiáng)為P 時的空氣折射

4、率n,管內(nèi)壓強(qiáng)不必從0開始。 在邁克耳遜干涉儀的一支光路中加入一個與 打氣相連的密封管，其長度為L,如圖二，數(shù)字儀 表用來測管內(nèi)氣壓，它的讀數(shù)為管內(nèi)壓強(qiáng)高于室內(nèi) 大氣壓強(qiáng)的差值。在 0處用毛玻璃作接收屏，在 它上面可看到干涉條紋。 調(diào)好光路后，先將密封管充氣，使管內(nèi)壓強(qiáng)與大氣 壓的差大于0.09 Mpa，讀出數(shù)字儀表數(shù)值pi，取 對應(yīng)的葉=0。然后微調(diào)閥門慢慢放氣，此時在接 收屏上會看到條紋移動，當(dāng)移動 60個條紋時，記 一次數(shù)字儀表數(shù)值P2。然后再重復(fù)前面的步驟， 求出移動60個條紋所對應(yīng)的管內(nèi)壓強(qiáng)的變化值 P2 - Pi的絕對平均值Pp，并求出其標(biāo)準(zhǔn)偏差Sp , 代入（1-7）,算出空氣折

5、射率為 n1260Pb 2L Pp (1-8) 式中Pb為實(shí)驗(yàn)時的大氣壓強(qiáng) 三、 性能指標(biāo)： 1. 輸入電壓： 220V50HZ 2. 測量范圍： 00.12MPa （與大氣壓差） 3. 儀器精度： 2.5% 四、 儀器結(jié)構(gòu)： 儀器由氣室組件（1）、氣管1（ 2 ）、數(shù)字儀表 （3）、氣管2（4）等組成，如圖三： 五、安裝步驟： 配套使用本公司的邁克耳遜干涉儀，拆下 固定鏡（14），用2顆M3螺釘將附件長支撐 條固定在原安裝固定鏡（14 ）的螺孔內(nèi)，再將 拆下的固定鏡（14）安裝在附件長支撐條上。 六、實(shí)驗(yàn)步驟： 1. 轉(zhuǎn)動粗動手輪（2），將移動鏡（11）移動 到標(biāo)尺 100Cm 處；按本公司

6、邁克耳遜干涉 儀的使用說明調(diào)節(jié)光路，在投影屏上觀察 到干涉條紋； 2. 將氣室組件放置導(dǎo)軌上（移動鏡的前方） ， 按本公司邁克耳遜干涉儀的方法調(diào)節(jié)光 路，在投影屏上觀察到干涉條紋即可；注 意：由于氣室的通光窗玻璃可能產(chǎn)生多次 反射光點(diǎn)，可用調(diào)動 C、D 鏡背后的三顆 滾花螺釘來判斷，光點(diǎn)發(fā)生變化的即是； 3. 將氣管 1 一端與氣室組件相連，另一端與 數(shù)字儀表的出氣孔相連；氣管 2 與數(shù)字儀 表的進(jìn)氣孔相連； 4. 接通電源，按電源開關(guān)，電源指示燈亮， 液晶屏顯示“000 ； 5. 關(guān)閉氣球上的閥門，鼓氣使氣壓值大于 0.09 Mpa，讀出數(shù)字儀表的數(shù)值P2，打開 閥門，慢慢放氣，當(dāng)移動60個

7、條紋時，記 下數(shù)字儀表的數(shù)值Pi。 6. 重復(fù)前面5的步驟，一共取6組數(shù)據(jù)，求 出移動60個條紋所對應(yīng)的管內(nèi)壓強(qiáng)的變 化值P2 - Pi的6次平均值Pp，并求出其標(biāo) 準(zhǔn)偏差Sp。 七、數(shù)據(jù)記錄與處理： 室溫 t =C；大氣壓 Pb =Pa ; L=95 Cm ;0 =633.0nm ; m=60。 i 1 2 3 4 5 6 p /MPa p /MPa (P2 - -Pi y /MPa 平 Pp/ /m 均 值 Pa Sp Mpa。 代入公式，計算空氣折射率。 八、注意事項(xiàng)： 激光屬強(qiáng)光，會灼傷眼睛，注意不要讓激 光直接照射眼睛。 九、儀器的保管和維護(hù)： 1. 鼓氣閥門不要用力旋轉(zhuǎn)，以免損壞； 2. 儀器應(yīng)妥善地放在干燥、清潔的房間內(nèi), 防止震動。 3. 光學(xué)零件不用時，應(yīng)存放在清潔的干燥盆 內(nèi)，以防發(fā)霉。鏡片一般不允許擦拭，必 要擦拭時，須先用備件毛刷，小心撣去灰 塵，再用脫脂清潔棉花球滴上酒精和乙醚 混合液輕拭。 十、主機(jī)、附件、包裝箱清單： 1. 氣室組件1 套 2. 數(shù)字儀表1 臺 3. 氣管 11 根 4. 氣管 21 根 5. 長支撐條1 根 6. M3 螺釘4 顆 7. 保險絲管 2顆 8. 鏡頭毛刷 1只 9. 干燥劑 1袋 10.