L1 n1 2
激光S G 1 O L2 n2 MM2
2 图1 迈克尔逊干涉仪光路示意图
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
??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?15C,P?1.01325?10Pa）下，空气对在真空中波长为633.0nm的光的折射率
05n?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。 实验装置
激光器
O 图2 测量空气折射率实验装置示意图 H T 气 L 室 M1 气压表
G MM2 打气球
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。
测量方法
调好光路后，先将气室抽成真空（气室内压强接近于零，折射率n?1），然后再向气室内缓慢充气，此时，在接收屏上看到条纹移动。当气室内压强由0变到大气压强p时，折射率由1变到n。若屏上某一点（通常观察屏的中心）条纹变化数为N，则由式（3）可知
n?1?N? （4） 2L但实际测量时，气室内压强难以抽到真空，因此利用（4）式对数据作近似处理所得结果的误差较大。应采用下面的方法才比较合理。
理论证明，在温度和湿度一定的条件下，当气压不太大时，气体折射率的变化量?n与气压的变化量?p成正比：
所以
将（3）式代入该式，可得
n?1?n??常数 p?pn?1??n?pp （5）
n?1?式（6）给出了气压为p时的空气折射率n。
N?p （6）
2L?p可见，只要测出气室内压强由p1变化到p2时的条纹变化数N，即可由式（6）计算压强为p时的空气折射率n，气室内压强不必从0开始。
例如，取p=760mmHg，改变气压?p的大小，测定条纹变化数目N，用（6）式就可以求出一个大气压下的空气折射率n的值。 实验步骤
1、 按实验装置示意图把仪器放好。打开激光光源。 2、 调节光路
光路调节的要求是：M1、M2两镜相互垂直；经过扩束和准直后的光束应垂直入射到M1、M2的中心部分。 （1） 粗调
H、T先不放入光路，调节激光管支架，目测使光束基本水平并且入射在M1、M2反射镜中心部分。若不能同时入射到M1、M2的中心，可稍微改变光束方向或光源位置。注意操作要小心，动作要轻慢，防止损坏仪器。
（2） 细调
①放入H，使激光束正好通过小孔H。然后，在光源和干涉仪之间沿光束移动小孔H。若移动后光束不再通过小孔而位于小孔上方或下方，说明光束未达到水平入射，应该缓慢调整激光管的仰俯倾角，最后使得移动小孔时光束总是正好通过小孔为止。此时，在小孔屏上可以看到由M1、M2反射回来的两列小光斑。
②用小纸片挡住M2镜，H屏上留下由M1镜反射回来的一列光斑，稍稍调节光束的方位，使该列光斑中最亮的一个正好进入小孔H（其余较暗的光斑与调节无关，可不管它）。此时，光束已垂直入射到M1镜上了。调节时应注意尽量使光束垂直入射在M1镜的中心部分。
③用小纸片挡住M1镜，看到由M2镜反射回来的光斑，调节M2镜后面的三个调节螺钉，使最亮的一个光斑正好进入小孔H。此时，光束已垂直入射到M2镜的中心部分了。记住此时光点在M2镜上的位置。
④放入扩束镜，并调节扩束镜的方位，使经过扩束后的光斑中心仍处于原来它在M2镜上的位置。
调节至此，通常即可在接收屏O上看到非定域干涉圆条纹。若仍未见条纹，则应按②、③、④步骤重新调节。
条纹出现后，进一步调节垂直和水平拉簧螺丝，使条纹变粗、变疏，以便于测量。 3、 测量
测量时，利用打气球向气室内打气，读出气压表指示值p1，然后再缓慢放气，相应地看到有条纹“吐出”或“吞进”（即前面所说条纹变化）。当“吐出”或“吞进”N=60个条纹时，记录气压表读数p2值。然后重复前面的步骤，共取6组数据，求出移过N=60个条纹所对应的气室内压强的变化值p2?p1的6次平均值.?p。
4、 计算空气的折射率
气压为p时的空气的折射率为
n?1?我们要求测量p为1个大气压强时空气的折射率。
N?p
2L?p八、全息照相
1、全息照相与普通照相不同，它可以不用透镜或其他成像装置，而是利用光的干涉和衍射原理来记录和再现物光波；普通照相只是记录光的强度（振幅），而全息照相是把物体发出全部光信息，即振幅和相位都记录下来，人们就可以看清物体的颜色、明暗、位置、形状和远近等。
2、要求物光和参考光的光程差尽量小，以保证它们具有良好的相干性，从而获得良好成像效果。实验中，采用导线测量的方法，来确定大致相等的光程。
3、在实验中可以采用多种方法来调整与检验，以其实现合时的光强之比。如用实验室提供的硬纸板遮挡住一路光，观察另一路光在白板上的光亮度情况，反复比较，调整扩束境的相对位置来实现。
九、光电效应
1实验时为什么不能将滤色片罩在光源的出光孔上？
答：如果滤色片不在入光孔处，会使得其它频率的光进入入光孔，无法实现单一频率光照射阴极金属板。 2从截止电压Ua与入射光频率?的关系曲线中，你能确定阴极材料的逸出功么？
答：根据h??eUa?A，测出不同频率?的入射光所对应的截止电压Ua，由此可做Ua-?图线，由截距-A/e可求得逸出功A。
3如果某种材料的逸出功为2.0eV，用它做阴极时能探测的波长红限时多少？
答：?0?A/h=2.0eV/4.13566743×10?15 eV·s=4.836×1014HZ
十、声速测量：
1） 因为换能器只有在共振状态下，它发出的信号才最强，也才有可能被接收器所接受，否则接收器是无
法接受到信号，也无法进行测量。
调节方法是将两个换能器平面平行放置好，两者之间相距1CM左右，连接好线路，调节信号发生器的频率，实验中所用换能器频率大概在33K~38KHZ 之间，所以可以从33KHZ的频率开始上调频率，观察示波器上的信号幅度大小，当幅度越来越大，并且达到最大值时，该频率即为谐振频率。 2） 当空气温度变化时，声音的频率不变，但波长有变化。
3） 在实验过程中，应尽量保持换能器S1 的 S2的表面互相平行，两者平行时，测量的误差最小。如果两
者不平行，两者间的驻波随着距离的增大会减小，引起测量误差。
十一、用电位差计校准毫安表
1如何确定负载电阻的阻值范围，为什么？
答：用滑线变阻器组成的分压电路中，负载电阻为滑线变阻器阻值2倍以上时，均匀调节滑片可以使得输出电压均匀线性变化。本实验要求电流表电流可调，滑动变阻器阻值为RP=550?，RS=100?,所以RL?2*RP- RS=1000?
2分析试验中引起校准误差的主要原因有哪些？你采用何种措施使误差减小？ 答：系统误差：电表的不确定性（包括标准电池，电位差计，电阻箱等），导线电阻引起的电流减小的误差等。
随机误差：电源的波动，估读数据数据的读数误差，做修正曲线时描点等误差。
措施：1电位差计在测量的过程中，其工作条件会发生改变，为保证电流保持规定的数值，每次测量都必须经过校准和测量两个基本步骤，两个基本步骤的间隔时间不能过长，而且每次要达到补偿都要细致的调节。2 电流表读数时要使目光正视指针，不能斜视。
3能否用UJ360电位差计校准0-3V的电压表，提出你的设计线路并拟定实验方案。 （共3分） EK答：实验电路图如图：
电压表和电位差计都是测量电位的仪器，只要两者并联去测量同一个电压即可进行校准。只是一般的电位计的量程较
R小，不能与量程较大的电压表同时去测一较大的电压，为此我们可以将一分压箱与电压表并联，只要用电位差计测得分压箱上一定比例的电压，再乘上所使用的分压箱的倍率，即可得到
V电压表两端的实际电压，同样，调节滑线变阻器，读出电压表
R1R2量程范围内均匀分布的8～10个电压值，即可作出电压表的校准曲线。
电位差计
校准电压表电路次数 V的示数V 上行U1 下行U2 真值U 偏差ΔU 1 0.3 2 0.6 3 0.9 4 1.2 5 1.5 6 1.8 7 2.1 8 2.4 9 2.7 10 3.0
表中数据电压单位均为V.
U1为上行测量时电位差计的读数，U2为下行测量时电位差计的读数
真值U为电压表两端的实际电位差测量值的平均，U?
1?2?U1?2?U2??U1?U2 2十二、落球法测量液体的黏度
1、 测量蓖麻油的黏度时，测量起点是否可以选择液面，为什么？ 不可以，小球刚进入液面时没有达到受力平衡，不是匀速运动。
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