不同压强对空气折射率的影响

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【摘要】我们是当今社会的人才，祖国的兴旺兴隆需要我们的努力和奋斗，对科学领域的探索有利于科技的进展，并且造福于人类社会。科技日新月异，经济高速进展，创办现代化社会需要我们的创新，因而如何培养具有创新才能的高素质人才受到了社会的普遍关注。

【关键词】压强空气折射率

国家要求具有创新才能的人才，祖国的创办需要人才的培养因而现今的“新苗人才”筹划以及科技创新等等的出台都是为了培养具有创新精神的人才。对理工科各专业来说，大学物理测验教学对培养学生的实践才能、分析和研究问题的才能起到特别重要的作用，因此在高校创新型人才的培养中，大学物理测验教学的改革首当其冲。从小到大，我们体验了多数次的大考和小考，以及中考，高考。中国的教导走向了极端化，应试教导成了终点，没有人梦想中国的教导走向应试教导，但是长期以来，我们受到了传统文化的束缚，儒家思想，寒窗苦读10年载的影响，与外国学生相对比，我们中国的学生可谓是呕心沥血，学习刻苦，理论学识学习的相当扎实，但是我们在真正的学习创新上有明显的缺乏，动手才能和创新意识上显得分外薄弱。目前大学物理测验教学中也存在大量不利于学生创新才能培养的因素，突出表现在测验内容偏重于验证性，测验的理念、思想、方法和手段落后等。为变更这一格局，近年来，各高校和教学管理部门都特别重视对“综合性、设计性、研究性”测验的开设要求。但到底什么是综合性、设计性、研究性测验，如何开设这样的测验，依旧需要作深入的研究和教学实践。本文就如何开设研究型测验做一探讨，并给出一个研究型测验案例作细致的测验分析。“设计性”物理测验得志学生对学识的渴求，同时培养学生的自主创新才能，同时拓宽学生们的学识面，培养其创新思维才能等的方面都具有重要的意义。本文是以迈克尔干扰仪测验为例的，通过在测验装置中增设可调压强的气室，实现对干扰图样的实时查看和气体折射率的较精确测量。测验设计还考虑到了测验内容及其难度的可深入与拓展空间，具有很强的研究型测验特点，并且可以根据适当的教学设计将此测验开设成综合性或设计性测验。本测验是建立在迈克尔逊干扰光路之根基上来做的。光路原理从略。下面简朴介绍一下非定域干扰。测验内容：真空折射率为1，而气体的折射率比1略大。且不同气体在一致条件下的折射率也不一致。气体的折射率与温度、压强有关。空气在760mmHg压力下，温度为0摄氏度时，折射率为1.000292。现利用迈克尔逊干扰仪测量空气在不同压强下的折射率。测验的光路图如下：由氖氦激光器发出的光（波长为6328埃）被分光板分为1、2两束。这两束光分别经M1,M2反射后回到分开板相遇，在光屏上接到两束光会叠加。另外，激光器发出的光有一片面经G1透射到G2，再经G2M1反射回光屏。另一片面经G1透射到G2，再经G2透射到M2。然后经M2反射，在屏上接收。故，在屏上会采纳到四个亮点，其中，通过将最亮的两个点调重合，加上扩束镜，就可以在屏上查看到等倾干扰圆环。

由于测验室没有真空泵，本测验在测量空气的折射率是就不抽成真空，而是采取打气方法来增加气室内的粒子数量，根据气体折射率的变更量与单位体积内粒子个数的变更量成正比的规律求出相当于标准状况下的空气折射率n0。根据单位体积内的粒子数量与密度ρ成正比，Δn=kΔρ(其中k为比例系数)。设ρ0为空气在标况下的密度，n0是在相应状态下的空气折射率；n和p是对应任意温度和压强下的折射率和密度。又由于真空时的折射率为1，压强为0，所以标准状况下，以及任意温度压强下的折射率和密度相对真空的方程如下：n0-1=k（ρ0-0）n-1=k（ρ-0）有：=根据PV=nRT(其中n气体摩尔数，n=)可得PV=RT故有：==ρ所以：=即：=若测验温度不变有，

Δn=Δp考虑到T=T0(1+at)(a为空气膨胀系数，等于1/273=0.00367。t为摄氏温度，即为室温)代入③得Δn=，所以n0=1+p0(1+at)若空气压强变更Δp，相应折射率也变更了Δn，那么上述干扰光路将增加光程差S，这一光程差将会使干扰条纹变化N圈，假使气室长度为L，那么有：S=ΔnL=N所以在不同压强下空气的折射率n=1+p(1+at)。测验步骤：1.路图安置好整个光路装置。暂不参与小气室及L1、L2，开启氦氖激光器，使激光束不经过扩束器直接照射到分光板中央，调整两反光镜，射它们反射回光斑中最亮的两个相重合。参与扩束器，即可以在干扰仪的玻璃屏上展现干扰条纹。2.在M2放入小气室，由于小气室端面玻璃厚度稍有不平匀，会使条纹外形变得不规矩。此时稍稍调整M2下的微调螺丝，使不规矩的条纹落在毛玻璃屏的中央。3.查看压力超过一个大气压时气体折射率的变化，将排气阀关闭，进气阀开启。用手轻轻捏动打气皮囊，使小气室中的压强缓缓上升，可以看到条纹一条条地“涌出”或“陷入”，记录最终的压力表的读数，数出条纹“涌出”或“陷入”的圈数。

留神事项：留神气室内的压强不理应过大，一般不超过1060mmHg。数据分析：在调出等倾干扰圆纹后，将长L的气筒安放至镜M1与分光板间，并留神留心查看圆纹中心的状态（由于光程差的增大，环的中心变小，可增大光程查看到较大的圆环），向气室压入