分光计的调节及棱镜折射率的测定
分光计的调节及棱镜折射率的测定
分光计是一种可精确地测量入射与出射光线的角度的仪器，利用其测得角度可确定其它光学量，如折射率、色散率、谱线波长等。
分光计是比较精密的仪器，构造精细，调节技术要求较高，使用时必须严格按规则调节，才能得到较高精度的测量结果。
【实验目的】
1．了解分光计的结构，掌握分光计的调节和使用方法。
2．掌握测量棱镜顶角的方法。
3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。
【仪器与用具】
分光计，平面反射镜，玻璃三棱镜，照明装置，汞灯（或钠灯）等。
图4.4-1
分光计主要由5个部分组成，即底座、望远镜、载物平台、准直管和读数盘，外型如图4.4-1所示。
1．底座
它是分光计的基座。中心轴线是分光计的转轴，望远镜、载物平台和读数盘可绕中心转轴转动，准直管装在一个底脚的立柱上。2．自准直望远镜
图4.4-2
图4.4-2（a）为望远镜示意图。它由自准目镜、全反射直角棱镜、分划板（十字叉丝）、物镜组成。常用的自准目镜有高斯式目镜和阿贝式目镜。实验室的分光计大多采用阿贝式目镜，就是在目镜和分划板之间装有全反射直角棱镜，直角棱镜上刻有“十”字叉丝，从目镜观察，叉丝的一小部分被直角棱镜挡住，呈现其阴影。
目镜筒套在安装分划板的套筒内，调节图4.4-1中所示的手轮8可改变目镜和分划板的距离。分划板套筒又套在物镜筒内，前后
移动分划板套筒，可改变目镜和分划板相对于物镜的距离。若在物镜前放一平面镜，使平面镜镜面与望远镜光轴垂直，且分划板位于物镜焦平面上时，则焦平面（分划板）上发出的光（绿十字）经物镜后成平行光射于平面镜，由平面镜反射经物镜后在焦平面（分划板）上形成绿十字反射像，如图4.4-2（b）所示。
望远镜的倾斜度可用螺丝10调节，通过螺丝14使望远镜与刻度盘相连，松开螺丝15，望远镜可绕转轴转动。微调螺丝13能使望远镜在小范围内微动。
3．载物平台
载物平台套在仪器转轴上，是用来放置待测物件的。平台下面的3个螺丝19用来调节平台的倾斜度。松开螺丝11，平台可单独绕轴旋转或沿转轴升降。拧紧螺丝11，载物平台与游标盘相连。松开螺丝18，微调螺丝17可使载物平台和游标盘同时微动。
4．准直管
图4.4-3
准直管用来获得平行光。准直管的一端装
有物镜，另一端是一套筒（图4.4-3），套筒末端有一可变狭缝，狭缝宽度由螺丝1调节。前后移动狭缝套筒，可改变狭缝与物镜的距离。当狭缝位于物镜的焦平面上时，准直管发出平行光，调节螺丝20，可改变准直管的倾斜度。
5． 读数盘
图4.4-4
读数盘有内外两层，外层是主刻度盘，上
面有0～3600的圆刻度，分度值为0.50。内
盘为游标盘，有两个相隔1800的角游标，分
度值为1'。望远镜的方位由刻度盘和游标确定。为了消除刻度盘中心与仪器转轴之间的偏心差，测量时，两个游标都应读数，然后算出每个游标两次读数的差，再取平均值。角游标的读数方法与游标卡尺的读数方法相似。如图4.4-4所示的位置，其读数为
5487510387'='+'+ 【实验原理】
1． 棱镜顶角的测量原理
（1）用自准法测定三棱镜顶角
只要测出三棱镜两个光学面的法线之间的夹角?，即可求得顶角?-
A。
180
=
（2）用平行光法测定三棱镜顶角
图4.4-5
一束平行光被三棱镜的两个光学面反射后，只要测出两束反射光之间的夹角?，即可求得顶角2?
A，如图4.4-5所示。注意，
=
放置三棱镜时，应使三棱镜顶点靠近平台中心。
2．最小偏向角的测量原理
图4.4-6
一束平行的单色光入射到三棱镜的AB 面，经折射后由另一面AC射出，如图4.4-6所示。入射光和AB面法线间的夹角i称为入射角，出射光和AC面法线间的夹角i'称为出射角，入射角和出射角的夹角称为偏向角?。可以证明，当入射角i等于出射角i'时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角δ。
【实验内容】
1．分光计的调节
分光计的调节要求是：望远镜聚焦于无穷远；准直管发出平行光；准直管和望远镜同轴并与分光计转轴正交。调节时，首先用目视法进行粗调，使望远镜、准直管和载物平台大致垂直于分光计转轴，然后按下述步骤和方法进行细调。
（1）用自准法调节望远镜聚焦于无穷远1）目镜视度的调节。点亮目镜照明小灯，转动目镜视度调节手轮8，使从目镜中能清晰地看到分划板上的黑十字叉丝。
2）平面镜轻轻贴住望远镜镜筒，使平面镜与望远镜主轴基本垂直，前后移动分划板套
筒，直至从目镜视场中观察到反射回的绿十字像清晰，且绿十字像与分划板上的叉丝间无视差，则望远镜聚焦于无穷远。
（2）调节望远镜主轴垂直于仪器转轴
图4.4-7
图4.4-8
1）为了方便调节，将分划板套筒顺时针转动900，使目镜视场变为图4.4-7所示。2）平面镜按图4.4-8置于载物平台上，转动载物平台，使镜面与望远镜主轴大致垂直，从目镜中观察由平面镜反射回的绿十字像。一般，由于置于载物台上的平面镜与望远镜不能互相垂直，所以不能一下子观察到反射绿十字像。轻轻转动载物平台，使镜面旋转一个小角度，从望远镜外侧用眼睛观察从平面镜反射回的绿十字像，适当调节望远镜和载物平台的倾斜度，直到转动载物平台时，从目镜中能观察到反射回的绿十字像。3）通常，绿十字像水平线和分划板调整叉
丝水平线（图4.4-7）不重合，可采用21调节法来调节。调节望远镜的水平调节螺丝10，使两者水平线的差距减少一半；调节载物平台下的调节螺丝a或b，使两者水平线重合。4）将载物平台旋转1800，重复步骤3）。这样反复进行调节，直到平面镜的任何一面正对望远镜时，绿十字像与分划板调整叉丝两者水平线都重合，说明望远镜主轴与平面镜的两个面都垂直，则望远镜主轴垂直于仪器转轴。
（3）调节分划板上十字叉丝水平与垂直。转动载物平台，从目镜中观察绿十字像是否沿叉丝水平线平行移动，若不平行，则可转动分划板套筒使其平行（注意不要破坏望远镜的调焦）。
至此，望远镜已调节好，可作为基准进行其他调节。
（4）调节准直管发出平行光且准直管主轴与转轴垂直
1）将已点亮的汞灯置于狭缝前，转动望远镜，从目镜中观察到狭缝的像，前后移动狭缝套筒，改变狭缝与准直管之间的距离，使狭缝像最清晰，此时准直管即发出平行光。2）转动狭缝套筒，使狭缝呈水平，调节准
直管的水平调节螺丝20，使狭缝像与测量用叉丝水平线重合，则准直管与望远镜共轴，即准直管主轴与仪器转轴垂直。
为了用于测量，转回狭缝套筒，使狭缝竖直放置，复查狭缝像是否清晰，如不清晰，按1）中要求调节。
至此，分光计调节完毕。
2．三棱镜顶角的测定
图4.4-9
（1）待测三棱镜的调整。为了测量准确，需调节三棱镜主截面垂直于仪器转轴。将三棱镜放置在载物平台上，使三棱镜的一光学面AB与调节螺丝a和b的连线垂直，如图4.4-9所示。转动载物平台，使三棱镜AB面正对望远镜，调节a和b（望远镜已调节好，不能再调），使AB面与望远镜主轴垂直，再转动载物平台，使AC面正对望远镜，调节螺丝c，使AC面与望远镜主轴垂直。反复调节，直至三棱镜两折射面均与望远镜主轴垂直，则三棱镜的主截面垂直于仪器转轴。
（2）用反射法测定三棱镜的顶角。按图4.4-5将待测棱镜放置于载物平台上，使棱镜的顶角对准准直管。转动望远镜，观察由准直管射出的平行光经棱镜的两个工作面上反射的狭缝像，然后将望远镜分别转至T1、T2位置，使分划板上的叉丝中间竖线对准狭缝像的中心，记下望远镜的位置读数。重复5次，求出棱镜顶角。
3．测量最小偏向角
（1）用汞灯照亮狭缝，将已知顶角A的棱镜放置于载物平台上，相对位置如图4.4-6所示。
（2）转动望远镜至T位置，使能清楚地看到汞灯经棱镜色散后所形成的光谱。缓慢转动载物平台，使谱线往偏向角减小的方向移动，用望远镜跟踪谱线观察（如对准汞的绿谱线）。当载物平台转至某一位置，该谱线不再移动，如继续按原方向转动载物平台，可看到谱线反而往相反方向移动，即偏向角变大。这个转折位置即为最小偏向角位置。（3）反复试验，找出谱线反向移动的确切位置。固定载物平台，微动望远镜，使叉丝中间竖线对准谱线中心，记录望远镜在T位置的读数θ和θ'。
（4）转动望远镜至T 0位置，使叉丝中间竖线对准白色的狭缝中心（即入射光方向），记录读数θ0和θ0'。
（5）分别对不同谱线进行测量，按公式
()????
????? ??'-'+-=0021θθθθδ求出最小偏向角δ。
（6）将测出的三棱镜顶角A 和最小偏向角δ代入公式 22
A
A n sin sin
δ+=
求出棱镜玻璃的折射率n 。
【实验数据记录与处理】
5∑=i A A ， ()()1512--=∑=n n A A S i i A ， 31'=仪σ
合成不确定度：22仪σ
?+=A S u 实 验 结 果：?u A A ±=
【思考题】
1．能否直接用三棱镜代替平面镜进行分光计的调节？为什么？
2．用反射法测三棱镜顶角时，为什么要使三棱镜顶角置于载物平台中心附近？
3．为什么分光计要有两个游标刻度？计算角度时应注意些什么？
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
实验14 测定玻璃的折射率
实验十四 测定玻璃的折射率 一、实验目的 测定玻璃的折射率 二、实验原理 如图1所示，abb ′a ′为两面平行的玻璃砖，光线的入射角为θ1，折射角为θ2，根据n ＝sin θ1sin θ2 可以计算出玻璃的折射率． 图1 三、实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔． 四、实验步骤 1．用图钉把白纸固定在木板上． 2．在白纸上画一条直线aa ′，并取aa ′上的一点O 为入射点，作过O 的法线NN ′. 3．画出线段AO 作为入射光线，并在AO 上插上P 1、P 2两根大头针． 4．在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa ′对齐，并画出另一条长边的对齐 线bb ′. 5．眼睛在bb ′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P 1的像被P 2的像挡 住，然后在眼睛这一侧插上大头 针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，再插上P 4，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像． 6．移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 3、P 4的针孔位置确定出射光线O ′B 及出射点O ′， 连接O 、O ′得线段OO ′. 7．用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2. 8．改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的sin θ1sin θ2 ，并取平均值． 五、误差分析 1．入射光线和折射光线确定的不准确性． 2．测量入射角和折射角时的误差． 六、注意事项
图2 图3 1．玻璃砖应选用厚度、宽度较大的． 2．大头针应竖直地插在白纸上，且间隔要大些． 3．实验时入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间． 4．玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线． 5．实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变． 记忆口诀 白纸上面画边缘，然后才放玻璃砖； 两针决定入射光，再插一针挡两像； 两针两像成一线，去砖画图是重点； 入射线，折射线，做出法线角出现； 入射角，折射角，不大不小是最好； 拿砖要触毛玻面，插针竖直做实验. 例1 一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的 (光线不能通过此表面)．现要测定此玻璃砖的折射率，给定的器 材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P 1、P 2、P 3、P 4)、带有刻度 的直角三角板、量角器．实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相 互平行的表面与纸面垂直．在纸面上画出直线aa ′和bb ′，aa ′表示镀银的玻璃表面，bb ′表示另一表面，如图2所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P 1、P 2.用P 1、P 2的连线表示入射光线． (1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P 3、P 4？试在题图中标出P 3、P 4的位置． (2)然后，移去玻璃砖与大头针．试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤． (3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式n ＝________. 例2 实验室有一块长方体透明介质，截面如图3中ABCD 所 示．AB 的长度为l 1，AD 的长度为l 2，且AB 和AD 边透光，而 BC 和CD 边不透光且射到这两个边的光线均被全部吸收．现让一 平行光束以入射角θ1射到AB 面，经折射后AD 面上有光线射 出．甲、乙两同学分别用不同的方法测量该长方体介质的折射率． (1)甲同学的做法是：保持射到AB 面上光线的入射角θ1不变，用一遮光板由A 点沿AB 缓慢推进，遮光板前端推到P 时，AD 面上恰好无光线射出，测得AP 的长度为l 3，则长方
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
分光计调节及棱镜玻璃折射率的测定
分光计调节及棱镜玻璃折射率的测定 光线在传播过程中，遇到不同介质的分界面时，会发生反射和折射，光线将改变传播的方向，结果在入射光与反射光或折射光之间就存在一定的夹角。通过对某些角度的测量，可以测定折射率、光栅常数、光波波长、色散率等许多物理量。因而精确测量这些角度，在光学实验中显得十分重要。 ?? 分光计是一种能精确测量上述要求角度的典型光学仪器，经常用来测量材料的折射率、色散率、光波波长和进行光谱观测等。由于该装置比较精密，控制部件较多而且操作复杂，所以使用时必须严格按照一定的规则和程序进行调整，方能获得较高精度的测量结果。 分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会对它的调节和使用方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。对于初次使用者来说，往往会遇到一些困难。但只要在实验调整观察中，弄清调整要求，注意观察出现的现象，并努力运用已有的理论知识去分析、指导操作，在反复练习之后才开始正式实验，一般也能掌握分光计的使用方法，并顺利地完成实验任务。 【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．掌握测定棱镜角的方法； 3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。 【实验仪器】： 分光计（JJY型1’），双面镜，钠灯，三棱镜。 【实验原理】： ?? 三棱镜如图1 所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。
图1三棱镜示意图 ?? 1．反射法测三棱镜顶角 如图2 所示，一束平行光入射于三棱镜，经过AB面和AC面反射的光线分别沿和方位射出，和方向的夹角记为，由几何学关系可知：?? 图2反射法测顶角 2．最小偏向角法测三棱镜玻璃的折射率 假设有一束单色平行光LD入射到棱镜上，经过两次折射后沿ER方向射出，则入射光线LD与出射光线ER间的夹角称为偏向角，如图3所示。
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
掠入射法测量棱镜的折射率实验报告
、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（波长打=589.3nm ）、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i2max，其余入射角小于90的，折射角必小于i2max，出射角必大于i lmin，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i^ 90的光线的出射方向。可以证明： 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hmin < i^：：90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i^ 90的光线的出射方向。记录此时亮线的角度 i lmin o 3、测量棱镜的顶角：?，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 七、数据处理:
1、由棱镜顶角的测量数据可得: 干 59.515 能湎 6016 5 9.5°2 =59.5；38 4 2、测量不确定度 1(59.538，—59.5l5： +(59.538—59.537^ +(59.5：38 —60：16彳 +(59.5始8"—59.5^025 =0；4' 所以：一:—:.=59.538.04' 3、由最小出射角测量数据可得: 39.518' 3902' 3906'嘶08' = 3928' sin : 所以 n =n - n =1.59 — 0.07 平均值 Aa = 迟(X —X i J i 丄 所以hmin -kmin 二'■ i 1min =3928'二 O'4' 4、由 cos t " sin i 1min 可得: 平均值1min 2 cos 。+si n imin cos59.5‘38”sin39‘28' 丫 ；n ：： sina 丿 sin 59.538 1 ： 1.59 于也爲 <^1min = 0.07
用分光计测定三棱镜玻璃的折射率实验
实验三分光计调节及棱镜玻璃折射率的测定 光线在传播过程中，遇到不同介质的分界面时，会发生反射和折射，光线将改变传播的方向，结果在入射光与反射光或折射光之间就存在一定的夹角。通过对某些角度的测量，可以测定折射率、光栅常数、光波波长、色散率等许多物理量。因而精确测量这些角度，在光学实验中显得十分重要。 ?? 分光计是一种能精确测量上述要求角度的典型光学仪器，经常用来测量材料的折射率、色散率、光波波长和进行光谱观测等。由于该装置比较精密，控制部件较多而且操作复杂，所以使用时必须严格按照一定的规则和程序进行调整，方能获得较高精度的测量结果。 分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会对它的调节和使用方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。对于初次使用者来说，往往会遇到一些困难。但只要在实验调整观察中，弄清调整要求，注意观察出现的现象，并努力运用已有的理论知识去分析、指导操作，在反复练习之后才开始正式实验，一般也能掌握分光计的使用方法，并顺利地完成实验任务。 【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．掌握测定棱镜角的方法； 3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。 【实验仪器】： 分光计（JJY型1’），双面镜，钠灯，三棱镜。 【实验原理】： ?? 三棱镜如图1 所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。 图1三棱镜示意图 ?? 1．反射法测三棱镜顶角 如图2 所示，一束平行光入射于三棱镜，经过AB面和AC面反射的光线分别沿和方位射出，和方向的夹角记为，由几何学关系可知：
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
[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
用分光计测定棱镜玻璃的折射率
用分光计测定棱镜玻璃的折射率 折射率是物质的一种重要的光学常数，在工农业生产及许多科研部门都会遇到折射率的测量问题。测量折射率的方法很多，较简单的有插针法、读数显微镜法；较精确的是利用分光计来测定的棱镜法。即把玻璃做成棱镜，用分光计来进行测量。分光计是一种用于角度精确测量的典型光学仪器，常用来测量光波波长、折射率、色散率、观测光谱等。而用分光计对棱镜折射率的测量又可分为最小偏向角法、布儒斯特角法、折射极限法等。 实验内容 由于分光计精密度高，结构较为复杂，很多初学者在进行调节时，感到颇不容易。其实，只要结合实验内容，注意了解它的一些最基本的结构及测量光路，严格按照有关步骤和要求，耐心调节，是完全可以掌握的。 1、熟悉结构 对照分光计的结构图和实物，熟悉分光计各部分的具体结构及其调整、使用方法。 2、按摆位要求在载物台上放上平面反射镜，调整望远镜目镜、物镜焦距，使叉丝和反射镜上的小“十”字反射像清晰。 3、调节载物台平面和望远镜，使望远镜主光轴与分光计中心轴垂直。 4、打开汞灯，调节平行光管，使出射平行光光轴与望远镜主光轴重合。 5、按摆位要求放上三棱镜，调节载物台平面，使三棱镜两折射面与分光计中心轴平行（即与已调好的望远镜光轴垂直）。 6、用自准法或反射法测出三棱镜的顶角α 。 7、按要求调节平行光管、望远镜和载物台，测量出最小偏向角γmin, 将γmin和顶角α代入公式求出三棱镜的折射率n。 注意：在测量中，应将三棱镜角的折射棱靠近中心放置，否则由棱镜两折射面所反射的光将不能进入望远镜。 实验的重与难点 1、分光计的调节方法，包括望远镜目镜调节和调焦、平行光管的调节等。 2、分光计角游标的原理和读数方法。 3、实验过程中注意体会由粗调到细调、按规律调整精密光学仪器的思想和方法、消除分光计偏心差的方法、消除视差的方法以及消除螺距差的方法。 4、掌握渐进法，调节望远镜光轴与分光计中心轴严格垂直
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
玻璃折射率的测定
一 用最小偏向角法测棱镜玻璃折射率 【实验目的】 1．进一步熟悉分光计调节方法； 2．掌握三棱镜顶角，最小偏向角的测量方法。 【实验仪器】 JJY 型分光计、低压钠灯、平面反射镜、等边三棱镜。 【实验原理】 一束平行的单色光，从三棱镜的一个光学面（AB 面）入射，经折射后由另一光学面（AC 面）射出，如图5.11.1所示。入射光和AB 面法线的夹角i 称为入射角，出射光和AC 面法线的夹角i '称为出射角，入射光和出射光的夹角δ称为偏向角。可以证明，当入射角i 等于出射角i '时，入射光和反射光之间的夹角δ最小，称为最小偏向角m in δ。 由图5.11.1可知)''()(r i r i -+-=δ，当'i i =时，由折射定律有'r r =，得 )(2min r i -=δ (5.11.1) 又 因 A A G r r r =-π-π=-π==+)(2' 所以 = r 2 A (5.11.2) 由式（5.11.1）和式（5.11.2）得 2 min δ+= A i 由折射定律有 2 sin 2sin sin sin min A A r i n δ+== (5.11.3) 由式（5.11.3）可知，只要测出最小偏向角min δ（顶角已知），就可以计算出棱镜玻璃对该波长的折射率。 图5.11.2 测最小偏向角示意图 A B C A i i ' r r ' 12δ① ②图5.11.1
【实验内容】 1．正确调整分光计，使其满足实验要求（参阅§3.9） 2．测定玻璃三棱镜对钠光黄光的最小偏向角 如图5.11.2所示，旋载物台，使一光学面AC 与平行光管入射方向基本上垂直。当一束钠黄单色光从平行光管发出平行光射向三棱镜AB 光学面，经过三棱镜AC 光学面折射出来，望远镜从毛面BC 底边出发，沿着逆时针旋转，会看到清晰的狭缝像，说明找到折射光路。此时转动小平台连同棱镜，观察狭缝像运动状态，如果向右移动，偏向角δ变小。再转小平台狭缝像会走到一定位置转折，使δ偏大，此转折点即为该光谱线的最小偏向角位置，把望远镜对准这个转折点，记录下来，为m in T 、min 'T 。然后使望远镜对准入射光（平行光管位置），读取方位为0T 与0'T ，则最小偏向角 ]''[2 1 0min 0min min T T T T -+-=δ 3．计算棱镜折射率 ]''[2 1 0min 0min min T T T T -+-=δ 平均== δ- - n min 4．不确定度计算（绝对不确定度传递公式） min 22min 22)22()( δδ?+???=?n a n a n 5．结果表示 n n n ?±=- 【注意事项】
实验十五棱镜玻璃折射率的测定
实验十五棱镜玻璃折射率的测定 一、实验目的要求 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、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黄光的折射率。 二、仪器用具 JJY-2型分光仪、钠灯及电源、汞灯及电源、三棱镜一块。 三、实验原理 一束单色光以1i 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2i '。入射光和出射光之间的夹角δ称为偏向角。当棱镜顶角A 一定时，偏向角δ的大小随入射角1i 的变化而变化。而当12 i i '=时，δ为最小(证明略)。这时的偏向角称为最小偏向角，记为min δ。 图7-1测三棱镜折射率光路图 图7-2最小偏向角测量示意图由图7-1中几何关系得到 2'1A i =221'11min A i i i -=-=δ(7-1))(2 1min 1A i +=δ设棱镜材料折射率为n ，根据折射定律，则 2 sin sin sin '11A n i n i ==故2 sin 2sin 2sin sin min 1A A A i n +==δ(7-2)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 δ。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或汞绿光而言， 记做D n 。 四、实验内容 1．分光计的调节（调节要求和方法见前实验）图7-3三棱镜色散 2．用汞光灯照亮狭缝，使平行光管出射平行光。 3．将已知棱镜角为A 的待测棱镜按图7-2所示放置于载物台上。 首先，直接用眼睛从棱镜的光线出射面看色散后形成的光谱线。然后慢慢转动棱镜，大略找出最小偏向角位置T 1，即使谱线往偏向角减小的方向移动。当棱 镜转到某一位置时，谱线不再移动，如果使棱镜继续沿原方向转动，则可以看到谱线反而往相反方向移动，即偏向角反而变大，这个谱线反向移动的转折位置，就是棱镜对该谱线的最小偏向角位置。将望远镜筒按此目光方向安放，谱线应在目镜视场中出现，再轻轻转动棱镜，在目镜视场内细调谱线正反向移动的确切位置，用望远镜叉丝对准绿色谱线中心，记录望远镜处于T 1位置时的度盘左右读 数。 4．将棱镜转一个角度，用同样方法测出望远镜在T 2位置时的症盘左右读数，则)(2 112T T -即为三棱镜对汞光谱线的最小偏向角值。5．多次测量之后，将棱镜顶角和最小偏向角的平均值，代人公式，计算棱镜折射率。 次数123 度盘左右左右左右T1位置 T2位置 =δ) (12T T -min δn 五、问题，思考题
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
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
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，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0.02～2 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