大学物理实验报告册--测三棱镜的折射率

大学物理实验报告册--测三棱镜的折射率
大学物理实验报告册--测三棱镜的折射率

用分光计测棱镜折射率

实验日期-----实验组号----实验地点----报告成绩

[实验目的]

1.————

2.————

[实验仪器]

1.分光计的结构,主要由------------、------------、-------------和------------组成。

2.平行光管由------和----------组成。

3. 望远镜主要由-----,-------和-------组成。

4.读数装置由-------与---------组成.刻度盘分为360°,最小刻度为-------。在刻度盘内同一直径的两端各装一个游标为了消除刻度盘与分光计中心轴线之间的---------

[实验原理摘要]

最小偏向角,用δmin表示,棱镜玻璃的折射率n

与棱镜顶角A、最小偏向角δmin有如下关系.

n

图1 三棱镜的折射

[实验内容及步骤]

1.分光计的调整:为了测准入射光与出射光传播方向之间的角度,分光计的调整必须做到

----------------------------------------------------------------;

-----------------------------------------------;-----------------------------------------------。

(1)目测粗调

(2)调节望远镜:

a.调整--------看清目镜中十字叉丝;

b.开小灯泡电源开关;

c 按图2放置平面镜,当需要改变平面镜的倾斜度时,只要调节螺丝B 1或螺丝B 3. d. 旋转------,使平面镜偏离望远镜一小角度,从望远镜外侧在平面镜内寻找绿光斑 e. 前后移动----------看到清晰的绿十字像,并消除视差,拧紧螺丝8. (3)------------------- (4)--------------

(5)调平行光管光轴垂直于中心轴 (6)用自准法调整载物台垂直于中心轴

2. 用反射法测三棱镜的顶角。读数θ1′,θ2′. θ1和θ1′的读数对应-----------------.如图3

3.测量最小偏向角 图4

[数据表格及处理]

图2

B 1

B 2

B 3

3 图4

最小偏向角表格

2.用反射法测量顶角时,用下式计算顶角

[])()(4

1

2211θθθθ'-+'-=

A = 3.按下式计算最小偏向角

[])()(4

1

2211min θθθθδ'-+'-=

=

4.计算折射率n 和不确定度n u 以及相对不确定度r E .

(提示:[])()2s i n (2)(c o s )()2(s i n )2s i n (2

1

m i n 2B 2

m i n 2B 22m i n n δδδu A A A u A u ???? ??++???? ?

?=

,n

u E n

r =

) n=

n u = r E =

【思考题】

1.调整望远镜时,若平面镜反射的亮十字在叉丝上方,在平面镜旋转180°后,亮十字在

叉丝下方,主要原因是什么?如何进行迅速调整?

2.调整望远镜时,若观察亮十字在叉丝上方,平面镜转过180°后,亮十字仍在叉丝的上

方,主要原因是什么?如何迅速调整?

【实验体会与收获】

【指导教师意见】

用分光计测棱镜折射率

原始数据记录

实验日期——实验组号——

[数据表格]

一.记录顶角表格

二.记录最小偏向角表格

指导教师签字

日期

分光计测量三棱镜顶角实验报告

分光计测量三棱镜顶角 实验报告 Company number:【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

参考报告 分光计测量三棱镜顶角 一、实验目的: 1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用; 2、学习分光计调节的要求和调节方法; 3、测量三棱镜顶角; 二、仪器与用具: 1、分光计:(型号:JJY-Π型, '; 2、钠灯:(型号:GY-5, 3、三棱镜棱角:60o±5′(材料:重火石玻璃,nD= ); 4、双面反射镜,变压器220V) 三、预习报告: 1、实验原理(力求简要): (1)分光计调整 总要求:望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。 分要求:有三个如下: 〈1〉望远镜调焦到无穷远(接收平行光)、其光轴与分光计中心轴垂直调整方法: ①对望远镜的目镜进行调焦,从望远镜中能清晰看到分划板十字准线 ②对望远镜的物镜进行调焦,用“自准直法”进行,从望远镜中能清晰看到 绿“+”字像、且无视差。 ③分别从望远镜看到从小镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像,均与分光板的 调 整用线(分划板上方的十字叉线)重合。

④在望远镜能接收平行光的基础上,根据反射定律,应用“各半调节法”进 行调整。 〈2〉载物台垂直仪器主轴 调整方法: 将双面镜旋转90°,同时旋转载物台90°,调节一个螺丝,分别从望远镜看到从 双面镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像,均与分光板的调整用线(分划板上 方的十字叉线)重合。 〈3〉平行光管出射平行光; 调整方法: 从望远镜里看到平行光管狭缝清晰像呈现在分划板上且无视差。 望远镜对准平行光管(注意:这一步及后面操作绝对不能动望远镜的仰角调节螺丝以及 物镜和目镜的焦距),从望远镜观察平行光管狭缝的像,调节平行光管透镜的焦距,使 从望远镜清晰看到狭缝的像(一条明亮的细线)呈现在分划板上为止。这时望远镜接收 到的是平行光,也就是说,平行光管出射的是平行光。 〈4〉平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直 调整方法: 望远镜看狭缝像与分光板竖直准线重合,狭缝像转90o后又能与中心水平准线重 合。 在上一步的基础上,调节平行光管(或望远镜)的水平摆向调节螺丝,使狭缝细线像与十字竖线重合,然后转动狭缝90o,调节平行光管的仰角螺丝, 使狭缝细线像与中心水平线重合。这时平行光管光轴与望远镜光轴共线,也 就与分光计中心轴垂直 (2)三棱镜的顶角的测量 〈1〉方法:反射法测量。 〈2〉原理:如下图所示: 一束平行光由顶角方向射入,在两光学面上分成两束反射光。测出两束反射光线之间的夹角φ,则可得到顶角A为

测定三棱镜折射率

图11-2-1测三棱镜折射率光路图 由图2-1中几何关系得到 图 11-2-2 最小偏向角测量示意图 "min ' A 11 一11 =11 - 2 2 1 i 1 C min - A) 2 设棱镜材料折射率为 n ,根据折射定律,则 A sin ? = nsin= nsin 2 (11-2-1) sin" n 二 .; min ' A sin .A sin 2 .A sin 2 (11-2-2) 由此可知,要求得棱镜材料的折射率 n ,必须测出其顶角 A 和 最小偏向角 -min 。折射率是光波波长的函数非单色光源(如汞 灯)发出的光,经过三棱镜折射以后,其中各单色光成分会有 三棱镜折射率的测定 【实验目的】 1、 了解分光计的结构及其基本原理; 2、 学习分光计的调节方法; 3、 测定三棱镜顶角,观察三棱镜对汞灯的色散现象; 4、 测定玻璃三棱镜对汞绿光或钠光的折射率。 【实验仪器】JJY 型分光计,汞灯或钠灯,平面反射镜,三棱镜 【实验原理】 一束单色光以斤角入射到AB 面上,经棱镜两次折射后,从AC 面射出来,出射角为i 2。 入射光和出射光之间的夹角 :称为偏向角。当棱镜顶角 A 一定时,偏向角的大小随入射 角h 的变化而变化。而当i i = i 2时,:为最小(证明略)。这时的偏向角称为最小偏向角,记

不同的偏向角,出射光形成色散光谱线。偏向角可以分别测量。一般折射率常用钠黄光而言, 记做 n D 。 【实验内容】 1、 分光计的调节(调节要求和方法见前述) 图11-2-3三棱镜色散 2、 用自准直法或反射法测三棱镜的顶角 A ,测量四次(原理和方法见前述) 3、 测量低压汞灯出射光谱线中绿光的最小偏向角 1 )将平行光管狭缝对准汞光源, 并使三棱镜、望远镜和平行光管处于如图 2-2所示相对 位置,即可在望远镜中彩色光谱线(即狭缝的单色像) 。调节缝宽,使光谱线细而清晰地 成像在望远镜分划板平面上。 2)轻轻转动载物台(改变入射角),在望远镜中将看到谱线跟着动。使谱线往3减小的方向 移动(向顶角A 方向移动)。望远镜要跟踪光谱线转动,直到棱镜继续转动,而谱线开始要 反向移动(即偏向角反而变大)为止。这个反向移动的转折位置,就是光线以最小偏向角射 出的方向。固定载物台,再使望远镜微动,使其分划板上的中心竖线对准其中的那条绿谱 线(546.1mm )。记下此时两游标处的读数((B r 、日2 ),取下三棱镜(载物台保持不动),转动 望远镜对准平行光管,以确定入射光的方向,再记下两游标处的读数( 日3、日4)。 1 3 )按 现山=二|日3 -圳+|日 4 -日2 ),计算最小偏向角,重复测量四次,计算出 九n 的平 均值。 【数据处理与分析】 1、 列表记录所有测量数据,表格请自拟。 2、 将测出的顶角 A 和最小偏向角、打山平均值代入(2 )式,求出绿光的折射率 n 绿。 附:不确定度计算公式如下: 、- 2 、(A i -A) 5—1 送 ? -3)2 5 5-1 1 ; min A 一 cos 2 sin A “n U)2. _ Z A i A 二 5 -Z 百 6 =—— 5 .: n .: A ■- A — cos =2 ___ A 1 . §min + A sin — - sin ------------- 2 2 2 A cos — 2 .2 A sin 一 2 7

大学物理实验 分光计的调整和三棱镜折射率的测定

实验二十分光计的调整和三棱镜折射率的测定 【实验目的】 1.了解分光计的结构,掌握调节和使用分光计的方法。 2.了解测定棱镜顶角的方法。 3.用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。 【实验器材】 分光计、钠灯、三棱镜、双面平面镜。 【实验原理】 分光计是一种常用的光学仪器,实际上就是一种精密的测角仪,在几何光学实验中,主要用来测定棱镜角、光束的偏向角等,而在物理光学实验中,加上分光元件(棱镜、光栅)即可作为分光仪器,用来观察、测量光谱线的波长等。下面以学生型分光计(JJY 型)为例,说明它的结构、工作原理和调节方法。 一、分光计的结构 分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分组成, 图 5-11-1 分光计 1-狭缝装置 2-狭缝装置锁紧螺钉 3-平行光管 4-制动架(一) 5-载物台 6-载物台调节螺钉(3 只) 7-载物台锁紧螺钉 8-望远镜 9-目镜锁紧螺钉 10-分划板 11-目镜调节手轮 12-望远镜仰角调节螺钉 13-望远镜水平调节螺钉 14-望远镜微调螺钉 15-转座与刻度盘制动螺钉 16-望远镜制动螺钉 17-制动架(二)18-底座 19-转座 20-刻度盘 21-游标盘 22-游标盘微调螺钉 23-游标盘制动螺钉 24-平行光管水平调节螺钉25-平行光管仰角调节螺钉26-狭缝宽度调节手轮每部分均有特定的调节螺钉,图 5-11-1为 JJY 型分光计的结构外型图。 1.分光计的底座要求平稳而坚实。在底座的中央固定着中心轴,望远镜、刻度盘和游标

内盘套在中心轴上,可以绕中心轴旋转。 2.平行光管固定在底座的立柱上,它是用来产生平行光的。其一端装有消色 差的汇聚透镜,另一端装有狭缝的圆筒,狭缝的宽度根据需要可在 0.02~2mm范 围内调节。 3.望远镜安装在支臂上,支臂与转座固定在一起,套在主刻度盘上,它是用 来观察目标和确定光线的传播方向。望远镜由目镜系统和物镜组成,为了调节和测 量,物镜和目镜之间还装有分划板,它们分别置于内管、外管和中管内,三个管彼 此可以相对移动,也可以用螺钉固定,如图 5-11-2 所示,在中管的分划板下方紧 贴一块 450 全反射小棱镜,棱镜与分划板的粘贴部分涂成黑色,仅留一个绿色的小 十字窗口,照明小灯发出的光线从小棱镜的另一直角边入射,从 450 反射面反射到 分划板上,透光部分在分划板上便形成一个明亮的十字窗。 4.分光计上控制望远镜和刻度盘转动的有三套结构,正确运用它们对于测量 很重要,具体如下: (1)望远镜制动和微动机构,图 5-11-1中的 16、14; (2)分光计游标盘制动和微动控制机构,图 5-11-1 中的 23、22; (3)望远镜和刻度盘的离合控制机构,图 5-11-1 中的 15。 转动望远镜或移动游标位置时,都要先松开相应的制动螺钉;微调望远镜及游 标位置时要先拧紧制动螺钉。 要改变刻度盘和望远镜的相对位置时,应先松开它们间的离合控制螺钉,调整 后再拧紧。 一般是将刻度盘的 00 线置于望远镜下,可以避免在测角度时,00 线通 过游标引起的计算上的 图 5-11-2 望远镜结构 1-物镜 2-外管 3-分划板 4-中管 5-目镜系统 6-内管 7-小灯 图 5-11-3 分划板 1-镜面反射像 2-上十 字线 3-十字窗口

三棱镜折射率

三棱镜折射率 测定的不同方法比较

姓名:YUE 摘要:折射率为一光学常数,它表示光在介质中传播时,介质对光的一种特征。折射率是反映透明介质材料光学性质的一个重要参数。测量三棱镜的折射率,常用的方法很多,其中最小偏向角法和布儒斯特角法是大学物理中运用到的两个重要实验,此外还可以利用临界角法(全反射法)来测量三棱镜的折射率。根据对这三种方法的实验原理、实验步骤以及对实验的误差进行分析比较,总结得出各种测量方法的优点与缺点。 关键词:最小偏向角;布儒斯特角;临界角;折射率 引言 在生产和科学研究中往往需要测定一些固体和液体的折射率。三棱镜的折射率可以用很多方法和仪器来测量,方法和仪器的选择取决于对测量结果精度的要求。在分光计上用最小偏向角法测量棱镜的折射率可以达到较高的精度,所测折射率的大小不受限制。同时最小偏向角法还可以用来测定光栅常数。因此,学习和掌握三棱镜最小偏向角的测量原理和方法,有很大的实用意义。 布儒斯特角法测量三棱镜折射率原理简单,过程复杂。一般对布儒斯特角的测量,利用高校物理实验室都有的测量液体折射率实验装置,可以既简单又较精确地测量布儒斯特角,并验证布儒斯特定律。但是一般实验中常利用目测消光的方法来测量,由于目测的不精确性就给结果造成了较大的误差。所以在实验中我们利用功率功率激光探头来测量光强,减小实验误差。 临界法(全反射法)属于比较测量,利用光学中的全发射,光从三棱镜射入空气中,入射角为某一数值时,会发生全反射,而且这种方法的实验步骤与最小偏向角法相似,操作过程简单。

一、 实验原理 1.1 分光计简介 分光计是一种常用的光学仪器,实际上就是一种精密的测角仪。在几何光学实验中,主要用来测定棱镜角,光束偏向角等,而在物理光学实验中,加上分光元件(棱镜、光栅)即可作为分光仪器,用来观察光谱,测量光谱线的波长等。 分光计的测量原理:光源发出的光经过准直管后变成平行光,平行光经载物台上的光学元件折射、反射或衍射后改变了传播方向,绕中心转轴转动的望远镜先后接收到方向没有改变和改变后的平行光,然后由读数圆盘读出望远镜前后两个位置所处的角度,即可由相关公式计算出望远镜的转动角度。 图1.1.1为学生分光计[1] 的读数与角度计算原理图。分光计的主刻度盘与望远镜锁定在一起,而游标盘与主轴锁定在一起;望远镜绕主轴转动时,游标尺不动而主刻度盘随望远镜转动,这样就可以由起止角度的差值计算出望远镜的转动角度。分光计上圆弧形游标的读数原理类似于游标卡尺读数,主刻度盘上每一小格为03',游标尺上最小分度值为1'。读数时,先读出游标尺零刻度线左边所在主刻度盘刻度线所代表的角度值,不足03'的部分由游标尺上与主刻度盘刻度线对齐的那一条刻度线读出,两者之和即为总读数。计算角度时要注意转动过程中游标尺是否经过零刻度线。当望远镜转动后,某游标尺相对于主刻度盘的位置由1变为2时,相对应的角度读数分别为1α和2α。望远镜在转动过程中游标尺如果没经过零刻度线,这时望远镜转动的角度为12ααα-=,若转动过程中游标尺经过零刻度线,则望远镜的转动角度为1 2360ααα--?=[2] 。 图1.1.1 分光计的读数与角度计算图 1.2 最小偏向角法测量三棱镜折射率原理 参见图1.2.1,一束平行的单色光射向一棱镜,先后经棱镜表面两次折射,使得出射 360o -|α1-α2| |α1-α2| 1 180 2 A r ’ i ' G F δ r ' i

用分光计测三棱镜顶角实验报告

一、名称:用分光计测三棱镜顶角 二、目的: 采用自准法测量三棱镜的顶角。 三、器材: 1、分光计 (1)望远镜(2)载物台(3)平行光管(4)读数装置(5)底座 四、原理 图1是自准法测量三棱镜顶角的 示意图,图中所示三棱镜是横截面为等 边三角形的柱体。AB和AC是透光的光 学表面,又称折射面,其夹角A称为三 棱角的顶角;BC为毛玻璃面,称为三 棱角的底面。 实验中利用望远镜自身产生平行 光,固定载物台(或固定望远镜),转 动望远镜光轴(或转动载物台),先使 棱镜AB面反射的十字像落在分划板上双十字叉丝上部的交点上(即望远镜光轴

与三棱镜AB 垂直),记下刻度盘对称游标的方位角读数I I ??'和。然后再转动望远镜(或载物台)使AC 面反射的十字像与双十字叉丝的上交点重合(即望远镜光轴与AC 面垂直),记下读数??II II '和(注意?I 与?II 分别为同一游标窗口上读得的望远镜在位置I 和位置II 的方位角,而和则为另一游标窗口上读得的方位角),两次读数相减即得顶角A 的补角?。 ()()() 1211 22???????II I II I ??''= +=-+-? ??? 则三棱镜的顶角 ()() 1 1801802A ?????II I II I ??''=-=--+-??? ? 五、 步骤: (一)分光计的调节 为了精确测量角度,必须使待测角平面平行于读数盘平面,所以测量前须对分光 计进行调节。调节分光计的要求是: (1) 平行光管出射平行光; (2) 望远镜接收平行光(即望远镜聚焦于无穷远); (3) 经过光学元件的光线构成的平面应与仪器的中心转轴垂直,即平行光管和望远镜的光轴与分光计的中心转轴垂直,载物台中轴线与中心转轴重合。 调节前,应对照实物和图1的结构熟悉仪器,了解各个调节螺钉的作用。调节时要先粗调再细调。 1、目测粗调 根据眼睛的粗略估计,调节望远镜和平行光管上的高低调节螺钉14和29,使它们的光轴大致与中心转轴垂直;调节载物台下的三个水平调节螺钉,使其大致处于水平状态。粗调是细调的前提,也是细调成功的保证。 2、细调 采用自准调整法进行细调,这是以在物面上成一个与物对称的像为依据来调整光路的方法,也是光学实验中常用的一个方法。具体调整方法是: (1) 接上电源,打开开光,调节目镜,直到能够清楚地看到分划板上的双十字叉丝为止。旋转目镜装置11,使分划板刻线水平或垂直。

实验15 用分光计测定三棱镜折射率

实验 15 用分光计测定三棱镜折射率 亡灵311300 【实验目的】 1.了解分光计的主要构造及各部分的作用。 2.掌握分光计的调节要求和使用方法。 3.光测光的色散现象。 4.学习三棱镜顶角的测量方法。 5.学习用最小偏角法测定棱镜材料的折射率。 【仪器用具】 JJY 型分光计、汞灯及电源、三棱镜、平面反射镜 【实验原理】 1.用最小偏向角测定三棱镜的折射率n 如图15-1所示,有一折射率为n 的三棱镜,一束平行光的单色光以入射角i 1(入射光与AB 面法线的夹角)入射到三棱镜的AB 面上,经两次折射后由另一面AC 射出,出射角(出射光与AC 面法线的夹角)为i 2,入射光与出射光之间的夹角称为偏向角,理论上可以证明,当入射角i 1等于出射角i 2时,入射光和出射光之间的夹角最小,称为最小偏向角δ。 图15-1a 由图15-1a 可知 δ=(i 1-r 1)+(i 2-r 2) (15-1) 光线从空气入射到棱镜,又从棱镜出射到空气,由折射定律,有 11sin sin r n i = (15-2) 22sin sin i r n = (15-3)

当i 1= i 2时,由式(15-2)和式(15-3)得到21r r =,于是,式(15-1)可写成 )(212i i -=δ (15-4) 又因为 A A D r r r =--=-==+)(2121πππ 即 2 1A r = (15-5) 由式(15-4)、式(15-5)有 2 1 δ += A i 将上式代入式(15-2)并考虑到式(15-5),得 2 sin 2sin sin sin 1 1 A A r i n δ +== (15-6) 从式(15-6)可知,只要测出三棱镜顶角A 和最小偏向角δ,就可以计算出棱镜玻璃对该波长的单色光的折射率n 。 当入射光不是单色光时,虽然各种波长的光的入射角都相同,但出射角并不相同,表明折射率也不同。对于一般透明材料来说,折射率 随波长的减小而增大,通常,手册中给出的材料 的折射率如果没做特别标明的话,一般都是指该 材料对波长为589.3nm 的钠黄光而言的。 2.用反射法测定三棱镜顶角的原理 图15-2所示为反射法测三棱镜顶角的光 路图。一束平行光入射到三棱镜上,被三棱 镜的两个光学面反射,由几何关系和光的反 射定律得到,两个光学面的反射光之间的夹 角A 212=ψ,其中A 是三棱镜的顶角。即只 要测出12ψ,就可以得顶角

分光计的调节和三棱镜顶角的测定实验报告评分标准

一实验预习(20分) 学生进入实验室前应预习实验,并书写实验预习报告。预习报告应包括:①实验目的,②实验原理,③实验仪器,④实验步骤⑤实验数据记录表等五部分。以各项表述是否清楚、完整,版面 验前还应预习实验)。 二实验操作过程(20分) 学生在教师的指导下进行实验。操作过程分三步,第一步分光计调节,包括①目测粗调,②望远镜调焦到无穷远,适合观察平行光,③调节望远镜的光轴和仪器转轴垂直三部分;第二步实验数据记录;第三步实验仪器整理。以各项是否能够按照实验要求独立、正确完成,数据记录是否准确、正确分三段给分。 三实验纪律(10分) 学生进入实验室,按照学生是否按规定进入实验室,是否按照操作要求使用仪器,是否在实验结束后将仪器整理整齐,是否有大声喧哗、打闹现象。分三段给分。 课后完成一份完整的实验报告。 四、数据记录及处理(35分) 1 2 学生在数据处理过程中,是否按照要求正确书写中间计算结果、最终实验结果和不确定度的有效数字位数,分三段给分。 五、思考题(10分) 学生在实验结束后,在三道思考题中选择两道,抄写题目并回答。按照问题回答是否准确,有 按照学生实验报告书写是否整洁,分三段给分。

学生进入实验室,用15分钟的时间看书,15分钟之后将书收起来,开始进行实验测试。测试期间禁止看书。评分标准如下: 一实验操作部分(70分) 第一步:分光计调节。 1目测粗调。尽量使望远镜的光轴与刻度盘平行,并调节载物台下方的三个小螺钉,尽量使载物台与刻度盘平行。分四步给分。 2望远镜调焦到无穷远,适合观察平行光。 ①接上照明小灯电源,打开开关,在目镜视场中观察,是否能够看到“准线”和带有绿色小十字的窗口。分四步给分。 ②将双面镜放置在载物台上(注意放置位置),分四步给分。 ③由透明十字发出的光经过物镜后,再经平面镜反射,由物镜再次聚焦,在分划板上形成亮十字像斑,分四步给分。 ④通过调节望远镜物镜焦距,和目镜调焦手轮,看清亮十字的反射像,此时,望远镜已聚焦于无穷远,分四步给分。 ⑤调节望远镜的光轴和仪器转轴垂直。当平面镜旋转到任意一向,从望远镜目镜观察亮十字线像与黑准线是否仍然重合。分四步给分。 ⑦仪器整理。是否能够将仪器归位,反射镜和三棱镜等小件物品放回仪器盒,分四步给分。

分光镜测三棱镜顶角实验报告

实验名称: 用分光镜测三棱镜顶角 一、实验目的 采用自准法测量三棱镜的顶角。 二、实验器材 1、分光计 (1)望远镜(2)载物台(3)平行光管(4)读数装置(5)底座 2、双面反射镜 3、三棱镜 三、实验原理 图1是自准法测量三棱镜 顶角的示意图,图中所示三 棱镜是横截面为等边三角形 的柱体。AB和AC是透光的 光学表面,又称折射面,其

夹角A 称为三棱角的顶角;BC 为毛玻璃面,称为三棱角的底面。 实验中利用望远镜自身产生平行光,固定载物台(或固定望远镜),转动望远镜光轴(或转动载物台),先使棱镜AB 面反射的十字像落在分划板上双十字叉丝上部的交点上(即望远镜光轴与三棱镜AB 垂直),记下刻度盘对称游标的方位角读数I I ??'和。然后再转动望远镜(或载物台)使AC 面反射的十字像与双十字叉丝的上交点重合(即望远镜光轴与AC 面垂直),记下读数 ??II II '和(注意?I 与?II 分别为同一游标窗口上读得的望远镜在位置I 和位置II 的方位角,而和则为另一游标窗口上读得的方位角),两次读数相减即得顶角A 的补角?。 ()()() 121122???????II I II I ? ?''= +=-+-? ??? 则三棱镜的顶角 ()() 1 1801802A ?????II I II I ??''=-=--+-? ???o o 四、 实验步骤 (一)分光计的调节 为了精确测量角度,必须使待测角平面平行于读数盘平面,所以测量前须对分光计进行调节。调节分光计的要求是: (1) 平行光管出射平行光; (2) 望远镜接收平行光(即望远镜聚焦于无穷远); (3) 经过光学元件的光线构成的平面应与仪器的中心转轴垂直,即平行光管和 望远镜的光轴与分光计的中心转轴垂直,载物台中轴线与中心转轴重合。 调节前,应对照实物和图1的结构熟悉仪器,了解各个调节螺钉的作用。调节时要先粗调再细调。 1、目测粗调 根据眼睛的粗略估计,调节望远镜和平行光管上的高低调节螺钉14和29,使它们的光轴大致与中心转轴垂直;调节载物台下的三个水平调节螺钉,使其大致

测定三棱镜折射率实验报告_0

测定三棱镜折射率实验报告 各位读友大家好!你有你的木棉,我有我的文章,为了你的木棉,应读我的文章!若为比翼双飞鸟,定是人间有情人!若读此篇优秀文,必成天上比翼鸟! 【实验目的】利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率;【实验仪器】分光计,玻璃三棱镜,钠光灯。【实验原理】最小偏向角法是测定三棱镜折射率的基本方法之一,如图10所示,三角形%26#8197;ABC%26#8197;表示玻璃三棱镜的横截面,AB和AC是透光的光学表面,又称折射面,其夹角a称为三棱镜的顶角;BC%26#8197;为毛玻璃面,称为三棱镜的底面。假设某一波长的光线%26#8197;LD%26#8197;入射到棱镜的%26#8197;AB%26#8197;面上,经过两次折射后沿%26#8197;ER%26#8197;方向射出,则入射线%26#8197;LD%26#8197;与出射线%26#8197;ER%26#8197;的夹

角%26#8197;%26#8197;称为偏向角。图10三棱镜的折射由图10中的几何关系,可得偏向角(3)因为顶角a满足,则(4)对于给定的三棱镜来说,角a是固定的,随和而变化。其中与、、依次相关,因此实际上是的函数,偏向角也就仅随而变化。在实验中可观察到,当变化时,偏向角有一极小值,称为最小偏向角。理论上可以证明,当时,具有最小值。显然这时入射光和出射光的方向相对于三棱镜是对称的,如图11所示。您正浏览的文章由第一'范文网整理,版权归原作者、原出处所有。图11最小偏向角若用表示最小偏向角,将代入(4)式得(5)或(6)因为%26#8197;,所以%26#8197;,又因为%26#8197;,则(7)根据折射定律得,(8)将式(6)、(7)代入式(8)得:(9)由式(9)可知,只要测出入射光线的最小偏向角及三棱镜的顶角,即可求出该三棱镜对该波长入射光的折射率n.【实验内容与步骤】1.调节分光计按实验24一1中的要求与步骤调整好分

物理实验报告《分光计的调整和三棱镜顶角的测定》-总结报告模板

物理实验报告《分光计的调整和三棱镜顶角的测定》 【实验目的】 1.了解分光计的结构,学习分光计的调节和使用方法; 2.利用分光计测定三棱镜的顶角; 【实验仪器】 分光计,双面平面反射镜,玻璃三棱镜。 【实验原理】 如图6所示,设要测三棱镜AB面和AC面所夹的顶角a,只需求出j即可,则a =1800-j。 图6 测三棱镜顶角 【实验内容与步骤】 一、分光计的调整 (一)调整要求: 1.望远镜聚焦平行光,且其光轴与分光计中心轴垂直。 2.载物台平面与分光计中心轴垂直。

(二)望远镜调节 1.目镜调焦 目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能很清楚地看到目镜中分划板上的刻线和叉丝,调焦办法:接通仪器电源,把目镜调焦手轮12旋出,然后一边旋进一边从目镜中观察,直到分划板刻线成像清晰,再慢慢地旋出手轮,至目镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破坏时为止。旋转目镜装置11,使分划板刻线水平或垂直。 2.望远镜调焦 望远镜调焦的目的是将分划板上十字叉丝调整到焦平面上,也就是望远镜对无穷远聚焦。其方法如下:将双面反射镜紧贴望远镜镜筒,从目镜中观察,找到从双面反射镜反射回来的光斑,前后移动目镜装置11,对望远镜调焦,使绿十字叉丝成像清晰。往复移动目镜装置,使绿十字叉丝像与分划板上十字刻度线无视差,最后锁紧目镜装置锁紧螺丝10 . (三)调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴(各调一半法) 调节如图7所示的载物台调平螺丝b和c以及望远镜光轴仰角调节螺丝13,使分别从双面反射镜的两个面反射的绿十字叉丝像皆与分划板上方的十字刻度线重合,如图8(a)所示。此时望远镜光轴就垂直于分光计中心轴了。具体调节方法如下: (1)将双面反射镜放在载物台上,使镜面处于任意两个载物台调平螺丝间连线的中垂面,如图7所示。 图7 用平面镜调整分光计 (2)目测粗调。用目测法调节载物台调平螺丝7及望远镜、平行光管光轴仰角调节螺丝13、29,使载物台平面及望远镜、平行光管光轴与分光计中心轴大致垂直。

用分光计测定三棱镜的折射率

用分光计测定三棱镜的折射率 一、实验目的 1、加深对分光计结构、作用及工作原理的了解,熟练掌握分光计的调节方法; 2、握测量棱镜玻璃折射率的方法,并用最小偏向角法测定三棱镜的折射率。 二、实验原理 分光计的结构、调节方法及工作原理,我们已在其它实验中作了介绍,这里不再赘述。下面介绍最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率。 将待测的光学玻璃制成三棱镜,测量原理见图1。 一束单色平行光以入射角投射到棱镜面AB上,经棱镜两次折射后以角从AC面射出,成为光线,则入射光与出射光的夹角成为偏向角。其大小为: 即

因为棱镜已经给定,所以顶角A和折射率n已确定不变,所以偏向角是的函数,随入射角而变.转动三棱镜,改变入射光对光学面AB的入射角,出射光线的方向也随之改变,即偏向角发生变化。沿偏向角减小的方向继续缓慢转动三棱镜,使偏向角逐渐减小;当转到某个位置时,若再继续沿此方向转动,偏向角又将逐渐增大,偏向角在此位置达到最小值,称为最小偏向角,用表示。用微 商算法可以证明,当(或)时,偏向角有最小值,此时有,,根据折射定律,三棱镜的折射率为 实验中,利用分光计测出三棱镜的顶角及最小偏向角,即可由上式算出棱镜材料的折射率n. 三、实验仪器 JJY型1′分光计,玻璃三棱镜,水银灯,平面反射镜 四、实验内容 1、调节分光计 (1)调节望远镜聚焦于无穷远. (2)调节望远镜光轴与分光计转轴垂直。 (3)调节平行光管产生平行光。 (4)调节平行光管光轴与分光计转轴垂直. 2、调节三棱镜并测量三棱镜顶角A

(1)棱镜的主截面与望远镜光轴平行,注意三棱镜在活动平台上的放置方法。 (2)测量棱镜的顶角A。 3、测定最小偏向角 本实验中,我们采用水银灯作为光源,在上述调好望远镜和三棱镜的基础上,测定棱镜对水银绿谱线()的最小偏向角. (1)用水银灯照亮平行光管的狭缝,转动游标盘(连同载物台),使待测棱镜处在如图2示的位置上。转动望远镜至棱镜出射光的方向,观察折射后的狭缝像,此时在望远镜中就能看到水银光谱线(狭缝单色像)。将望远镜对准绿谱线。 (2)慢慢转动游标盘,改变入射角,使谱线往偏向角减小的方向移动,同时转动望远镜跟踪绿谱线。当游标盘转到某一位置,绿谱线不再向前移动而开始向相反方向移动时,也就是偏向角变大,那么这个位置就是谱线移动方向的转折点,此即棱镜对该谱线的最小偏向角的位置。 (3)将望远镜的竖直叉丝对准绿谱线,微调游标盘,使棱镜作微小转动,准确找到谱线开始反向的位置,然后固定游标盘,同时调节望远镜微调螺钉,使竖直叉丝对准绿谱线的中心,记录望远镜在此位置时的左、右游标的读数、。 (4)取下三棱镜,游标盘固定不动,将望远镜(连同刻度盘)转到入射光线的方向,让竖直叉丝对准白色狭缝像,记下相应的左、右游标的读数、。由此可以确定出最小偏向角,即

[实用参考]大学物理实验报告册-测三棱镜的折射率

用分光计测棱镜折射率 实验日期-----实验组号----实验地点----报告成绩 [实验目的] 1.———— 2.———— [实验仪器] 1.分光计的结构,主要由------------、------------、-------------和------------组成。 2.平行光管由------和----------组成。 3.望远镜主要由-----,-------和-------组成。 4.读数装置由-------与---------组成.刻度盘分为360°,最小刻度为-------。在刻度盘内同一直径的两端各装一个游标为了消除刻度盘与分光计中心轴线之间的--------- [实验原理摘要] 最小偏向角,用δmin 表示,棱镜玻璃的折射率n 与棱镜顶角A 、最小偏向角δmin 有如下关系. n [实验内容及步骤] 1. 分光计的调整:为了测准入射光与出射光传播方 向之间的角度,分光计的调整必须做到----------------------------------------------------------------;-----------------------------------------------;-----------------------------------------------。 调整顺序 (1)目测粗调 (2)调节望远镜: a.调整--------看清目镜中十字叉丝; b.开小灯泡电源开关; c 按图2放置平面镜,当需要改变平面镜的倾斜度时,只要调节螺丝B 1或螺丝B 3. d.旋转------,使平面镜偏离望远镜一小角度,从望远镜外侧在平面镜内寻找绿光斑 图1 三棱镜的折射 图2 B 1 B 2 B 3

实验练习-- 用分光计测三棱镜的顶角

实验练习一 用分光计测三棱镜的顶角 【实验目的】 1、了解分光计的结构及其基本原理; 2、学习分光计的调节方法; 3、用自准直法或反射法测三棱镜的顶角。 【实验仪器】JJY 型分光计,汞灯或钠灯,平面反射镜,三棱镜 【实验原理】 玻璃三棱镜是光学基本元件如图1-1所示。AB 和AC 是两个透光的光学表面,称为“折射面”,其夹角a 称为三棱镜的顶角;BC 面一般为毛玻璃面,称为“三棱镜的底面”。 图11-1-1 玻璃三棱镜 图11-1-2 自准直法测三棱镜顶角 1、自准直法测量三棱镜的顶角 图1-2所示为自准直法测量三棱镜顶角的示意图。将三棱镜放到分光计载物台上,三棱镜放置方法如图1-3(a )所示。望远镜照明小灯发出的光线垂直入射于三棱镜AB 面而沿原路反射回来,记下此时光线入射方位1T ()、21θθ两角度值;然后转动望远镜使光线垂直入射于AC 面,记下沿原路反射回来的方位2T (43θθ、)两角度值,则望远镜转角?,三棱镜顶角a 分别为 ()21314212T T ?θθθθ=-= -+- ()0314211802a θθθθ=--+-(11-1-1) 图 11-1-3(a ) 图 11-1-3(b ) 2、反射法测三棱镜的顶角 将三棱镜放置在载物台上并离平行光管远些,转动载物台,使三棱镜顶角对准平行光管,让平行光管射出的光束照在三棱镜两个折射面上(见图1-4(b ))。将望远镜转至I 处观测反射光,调节望远镜微调螺丝使望远镜竖直叉丝对准狭缝像中心线。再分别从两个游标(设左游标为A ,右游标为B )读出反射光的方位角21θθ、;然后将望远镜转至Ⅱ处观测反射光,相同方法读出反射光的方位角43θθ、。由图1-4(a)光路图可以证明得到: 1T (21θθ、))、21θ? b c )、212(θθT

介绍三种测三棱镜顶角的方法

介绍三种测三棱镜顶角 的方法 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

2介绍三种测三棱镜顶角的方法 要想用这三种方法准确的测出三棱镜的顶角,实验中必须让分光计达到以下三点要求:⑴望远镜达到自准。⑵望远镜、平行光管的光轴与分光计的中心轴达到垂直。1⑶三棱镜的反射面与分光计的中心轴平行。 自准法 采用自准法测量的前提条件是:用双面反射镜将望远镜调节达到自准;调节待测三棱镜使其达到自准,在调节三棱镜时不能再调节望远镜,因为望远镜已经达到自准此时再调节它就会破坏它的自准条件。此时可以开始测量棱镜的顶角。 (a) (b) 图1 图2光路图 测三棱镜顶角A的步骤:图2是自准法测量时的光路。①给刻度盘上的两个游标标上记号1和2,合上小灯开关,使望远镜目镜中的叉丝被灯光照亮。②将三棱镜如图1(a)所示放在载物台上,锁紧望远镜支架与刻度盘联接螺丝及 C b a c

载物台锁紧螺丝,慢慢旋转内游标带着载物台一起,使三棱镜的AB 面与由望远镜射出的光线垂直,2此时从目镜里观察到的绿色“十”字像位于调整叉丝中心C 位置[如图1(b )所示]。然后在刻度盘上分别读出游标1的度数1?和游标2的度数2?,并记录在表1中。③继续旋转载物台,直至AC 面与由望远镜射出的光线垂直,这时从目镜里观察到的绿色“十”字像同样位于调整叉丝的中心位置C 处。分别记下游标1和2的读数'1?和'2?,并记录在表1中。为了消除偏心差棱镜的AB 面和AC 面的法线的夹角 ()()11221''2?????=-+-???? 如果','2211????<<,则取它们差的绝对值。如果游标在转动的过程中经过零点,则该游标的度数应加上?360。例如游标2在三棱镜由AB 面转到AC 使AC 面对准望远镜的过程中经过了零点,则'2?的度数加上?360。由几何关系的望远镜的顶角: ()()11221180180''2A α?????∠=∠=-=--+-???? ⑴ 这样测量5组数据,把数据填到表1里,再计算出每组三棱镜顶角A 的值,最后计算A 的加权平均值。 反射法 用反射 法测量的前提条件是:调节平行光管的狭缝宽度使它发射出来的光是平行的,并且经三棱镜反射面反射后在望远镜目镜里的狭缝的像是清晰的。 反射法实验步骤:①接通汞灯光源,转动望远镜使其与平行光管构成一个θ角,θ角小于?90。此时将望远镜固定不动,且保持两者的位置不变。②移动载物台,带着刻度盘一起转,使狭缝射出的光经过AB 面反射后反射光线能够进入望远镜,此时从目镜里观察到的经过AB 面反射过来的狭缝的像应与望远镜的十字线的竖直线无视差。从度盘上读出两个游标1的度数1?和游标2的度数2?,并记录在表2中。这两个度数表示AB 光学面法线1n 的位置。③继续旋转载物台,使由狭缝射出的光经过AC 面反射后反射光线能够进入望远镜,并

掠入射法测量棱镜的折射率实验报告

一、实验名称:掠入射法测量棱镜的折射率 二、实验目的: 掠入射法测定棱镜的折射率。 三、实验器材: 分关计、钠光灯(波长0=589.3nm λ)、棱镜、毛玻璃。 四、实验原理: 如图所示为掠入射法。用单色扩展光源照射到棱镜AB 面上,使扩展光源以约90 角掠入射到棱镜上。当扩展光源从各个方向射向AB 面时,以90 入射的光线的内折射角最大,为2max i ,其余入射角小于90 的,折射角必小于2max i ,出射 角必大于1min i ',而大于90 的入射光不能进入棱镜。这样,在AC 侧面观察时,将出现半明半暗的视场。明暗视场的交线就是入射角190i = 的光线的出射方向。可以证明: 2 1min cos sin 1sin i n αα'+??=+ ??? 掠入射法

五、实验步骤: 1、由于扩展光源辐射进棱镜的入射角度具有一定的范围,因此在AC 出射面观察出射光时,可看到入射角满足1min 190i i << 的入射光线产生的各种方向的出射光形成一个亮区,存在两条明暗交界线。合理摆放钠光灯光源与棱镜入射面的位置,在望远镜中找出这个亮区。 2、旋转载物台,使入射到棱镜入射面的光线越来越少,当光源只有入射角约 90 的入射光线射入棱镜,望远镜中观察到的视场将由亮区慢慢收窄成为一条清 晰的细亮线,此时的亮线就是入射角190i = 的光线的出射方向。记录此时亮线的角度1min i 。 3、测量棱镜的顶角α,计算棱镜折射率。 六、实验数据记录: 棱镜顶角的测量数据 最小出射角测量数据 次数 左1? 右1? 左2? 右 2? ? α 1 2 3 次数 左1? 右1? 左 2? 右 2? min 1'i 1 2 3

三棱镜折射率的测定方法

浙江师范大学 学科论文 题目分光计测三棱镜折射率 专业物理学 课程普通物理实验3 教师许富洋 组员翁振宇吴立足陈少明班级物理082 学号08180232 08180233 08180215编号 二0一0年六月二日

分光计测三棱镜折射率 摘要:介绍了光学仪器以及如何使用分光计来测量三棱镜的折射率,主要运用三种方法:最小偏向角发、掠入射法和任意偏向角法,具体分析了各种方法的步骤、注意事项和它们各自的优缺点,最后对实验得出的数据进行总结与分析。 关键词:分光计;折射率;顶角;最小偏向角 光在真空中的传播速度为c,在媒质中的传播速度u总是小于c,其比值c/u称为该媒质的折射率n。实际上,折射率n也体现该材料的折光性能。而分光计是一种测量角度的精密仪器,如图。其基本原理是,让光线通过狭缝和聚焦透镜形成一束平行光线,经过光学元件的反射或折射后进入望远镜物镜并成像在望远镜的焦平面上,通过目镜进行观察和测量各种光线的偏转角度,从而得到光学参量例如折射率、波长、色散率、衍射角等。 而在本次实验中,我们采用了最小偏向角发、掠入射法和任意偏向角法这三种方法来分别测量同一块三棱镜的折射率,比较它们之间的异同与优劣势,从而达到本次开放实验的目的,开阔了我们的思维,增强了我们参与意识和主动性、创造性,提高了我们的学习兴趣。 1 测量方法 1.1 对分光计的进行调节 (1)粗调 调节载物台下方的三个小螺钉,尽量使载物台与刻度盘平行,调节望远镜和平行光管各自的仰角调节螺钉使它们的光轴与刻度盘平行。经过粗调,使得调整的范围大大缩小,提高实验的效率。 (2)细调 A.为了使眼睛通过目镜能够清楚地看到分划板上的刻线,先要对望远镜的目镜进行调焦,确保在后续的操作中能看到清晰的像; B.将分划板调到物镜焦平面上,使得能够把前面入射的平行光线聚焦在分划板上; C.放置双面镜在载物台时让双面镜置在某个螺钉上方,而且尽量使双面镜所在的面垂直平分另外两

实验名称分光仪的调节和三棱镜顶角的测定

1'(推导公式与结果) 结果表示为:∠ 2. 测量三棱镜折射率记录数据表格 0.003

折射率结果表示为: n =(1.526±0.003) 六、预习题 (1)在调节望远镜时,你如何判断十字叉丝和十字像是否在同 一平面上(即如何判断有无视差) 答:轻轻晃动头,使眼睛看到的十字像与叉丝无相对视差 (2)调节望远镜光轴与仪器主轴的垂直关系时,两面反射回来 的十字像都偏上(或都偏下); B 一面偏上、一面偏下,分别应如何调节如果一面偏上3a ,另一面则偏下a ,这时应如何调节,怎样迅速使两面反射的像都与叉丝重合 答:都偏上(或下),说明望远镜与仪器主轴不垂直,而载物台与仪器主轴垂直。若像上下对称,说明望远镜正常而载物台倾斜。 通过渐进逼近方法调节,即:先调望远镜使偏上的3a 下降a ,然后调载物台使上下对称的2a 回到正确位置。 (3)载物平台下边有三个调节螺丝用来调节其倾斜度,为了在实验 中便于调节,对于平面镜和三棱镜应分别如何放置(画图说明) (4)在测角时某个游标读数第一次为343?56',第二次为33?28',游标经过圆盘零点和不经过圆盘零点时所转过的角度分别是多少 过零点时,0000(3603328)343564932?'''=+-= 不过零点时,00034356332831028?'''=-= (5)在测量最小偏向角时,能否不转动平台,而是让三棱镜相 对平台转动来获得,为什么 不能!原因:三棱镜在载物台上的位置要调节到光学面法线与仪器主轴垂直,然后才能进行测量。而让三棱镜相对平台转动会破坏这个条件 (6)在实验中如何确定最小偏向角的位置 先用眼睛观察,找到折射光线狭缝像。然后分别向顺时针方向和逆时针方向轻 轻转动载物平台(即改变入射角),注意观察狭缝像移动方向。找到最小偏向角的位置。 (7)若找到了一种单色光的最小偏向角位置,此时其它单色光是否

测定棱镜折射率

通过测量棱镜顶角计算其最小偏向角及折射率 (内江师范学院,四川 内江 641112) 摘要:棱镜是一种常见的光学元件,是研究几何光学的重要仪器,了解棱镜的性质有利于对光进行进一步研究。三棱镜的最小偏向角是棱镜仪器设计和使用的一个重要参数,讨论用恒偏向角法测量三棱镜折射率的原理,利用分光计测定棱镜的顶角,从而计算该棱镜的最小偏向角以及折射率。 关键词:三棱镜;最小偏向角;折射率 中图分类号:O435 文献标识码:A 文献编号: By measuring the prism ’s point angle to calculate the minimum deviation angle and refractive index Abstract: Prism is a common optical element,and an important instrument in research of geometric optics.Understanding the nature of prism is conducive to the further study of light.The minimum deviation angle of the triple prism is an important parameter for projecting and applying in appliance.Discussing the theory of the triple prism ’s refractive index by the deflection means. Determining the prism ’s point angle by the spectrometer.Thus calculated the minimum deviation angle and refractive index. Key words: the triple prism; the minimum deviation angle; refractive index 0 引言 分光计是一种精确测量角度的光学仪器。学习和掌握分光计测量棱镜最小偏向角的原理和方法是相当重要的。利用分光计测得三 棱镜的顶角A 和最小偏向角0θ。根据公式: 2 sin 2sin sin sin 021A A i i n +==θ 计算出三棱镜的折射率n ,从而得到光的色散规律。 1、测定棱镜的顶角 三棱镜如右图所示,AB 和AC 是透光的光学表面, 又称折射面,其夹角A 称为三棱镜的顶角;BC 为毛玻 璃面,称为三棱镜的底面。 A B αC

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