三棱镜色散示意图

实验练习一 用分光计测三棱镜的顶角

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。 由于望远镜视野很小，观察的范围有限，要从望远镜中观察到由双面反射镜反射的光线，应首先保证该反射光线能进入望远镜。因此，应先在望远镜外找到该反射光线。转动载物台，使望远镜光轴与双面反射镜的法线成一小角度，眼睛在望远镜外侧旁观察双面反射镜，找到由双面反射镜反射的绿十字叉丝像，并调节望远镜光轴仰角调节螺丝13及载物台调平螺丝b和c，使得从双面反射镜的两个镜面反射的绿十字叉丝像的位置应与望远镜处于同一水平状态。 （3）从望远镜中观察。转动载物台，使双面反射镜反射的光线进入望远镜内。此时在望远镜内出现清晰的绿十字叉丝像，但该像一般不在图8（a）所示的准确位置，而与分划板上方的十字刻度线有一定的高度差，如图8（b）所示。调节望远镜光轴仰角调节螺丝

IMI-SPP+色散曲线

IMI_结构spp以及色散曲线计算 作者 jiyingke 报告日期 2020-9-25 22:08:13

目录 1. 全局定义........................................................................... 1.1. 参数............................................................................ 1.2. 函数............................................................................ 2. 组件 1 ............................................................................. 2.1. 定义............................................................................ 2.2. 几何 1 .......................................................................... 2.3. 材料............................................................................ 2.4. 电磁波，频域.................................................................... 2.5. 网格 1 .......................................................................... 3. SPP_mode ........................................................................... 3.1. 边界模式分析.................................................................... 3.2. 频域............................................................................ 4. 色散曲线........................................................................... 4.1. 参数化扫描...................................................................... 4.2. 边界模式分析.................................................................... 5. 结果............................................................................... 5.1. 数据集.......................................................................... 5.2. 表格............................................................................ 5.3. 绘图组..........................................................................

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

三棱镜色散曲线的测定实验要求2010年4月

三棱镜色散曲线的测定 实验仪器 分光计、汞灯、三棱镜 。 预习要求及思考题 预习时请提前学习视频资料，熟悉实验仪器的结构，其中ppt，flash文件中分光镜简介、棱镜折射率测量部分必须仔细学习。（flash 文件可以用IE打开） 1．分光计为什么要用两个圆游标？测量时两个圆游标应如何摆置？ 2．三棱镜在载物台上前后移动对测顶角有无影响？为什么？ 3．查资料（百度、光学教程等），了解最小偏向角的物理意义.怎样准确找到最小偏向角的位置？ 实验内容 1．分光计调整的目标：第一，平行光管出射平行光，第二，望远镜系统聚焦于无穷远，第三，平行光管与望远镜的光轴均与刻度盘的旋转轴垂直。 分光计的调整步骤（详细步骤见教材p78~82，或者参见视频资料以及flash）： (1)粗调：先将各个调节螺丝都置于中央以保留调节余地，调节望远镜的俯仰角、 平行光管的俯仰角、载物台的俯仰角，使得三者目测基本在一个平面上，并且 都与刻度盘旋转轴垂直。 (2)用自准法把望远镜聚焦于无穷远：第一，打开电源，调节目镜手轮到最外侧， 慢慢旋进至分划板叉丝刻线和十字光标成像清晰。第二，调整分划板叉丝刻线 的方向。使两根叉丝刻线水平另外一条叉丝刻线竖直；方法：松开目镜套筒锁 定螺丝，旋转目镜套筒。第三，物镜调焦：其目的是将分划板上十字光标调整 到焦平面上，即望远镜对无穷远聚焦。方法：前后移动目镜套筒，使绿十字光 标成像清晰（初始可能是一个绿色亮斑），然后拧紧锁定螺丝。 (3)渐近法调节望远镜的光轴垂直于载物台主轴，可以采用ppt所述半趋发（即书 p81，“各调一半”）。平面镜和三棱镜两种方法都要做。调节的关键是：先弄明 白什么情况下需要怎么调节（ppt和flash上都有说明），调平台时，三个螺丝 中有的是先调好的，再调其他时不要动已经调好了的螺丝。 (4)平行光管轴线与中心转轴垂直： a.取走反射镜，将已调节好的望远镜正对着平行光管，打开钠灯，照亮狭缝。 b.松开狭缝套筒锁定螺丝，调节狭缝套筒前后位置，使望远镜视场中能看到清 晰的狭缝像（白色）。 c.旋转狭缝套筒调节狭缝方向，使狭缝像与望远镜分划板水平叉丝平行。调节 平行光管仰角螺丝，使狭缝像与分划板中间水平叉丝重合。至此以后，不再 碰动平行光管仰角螺丝 (5)读数系统调节：目的：使望远镜对准入射光时，刻度盘左右两边读数分别为90o 和270o。或入射光对应的刻度盘读数为θ左＝90o， θ右＝ 270o。 2．测量棱镜顶角。测量3次。测量时将顶角置于载物台中心 3．测量汞灯各谱线对应的最小偏向角， 4047,4358,4916,5461, 5790,6234,6907(?) 测量时注意，每测量一次最小偏向角，都要拿掉棱镜，单测此时狭缝所对应的角度。

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”。 C B 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） A C B C A ? 1T (21θθ、) a b B ）、212(θθT

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： 21∠+∠+∠=A ? 21∠+∠=∠A ?21==∠a A 图11-1-4（a ） 反射法光路图 ()3142124 a ? θθθθ==-+- （11-1-2） 【实验内容及要求】 1、分光计的调节 1）目测粗调（调节内容见前述）；2）调望远镜的焦距（调节方法见前述）； 3）调节望远镜光轴和载物台平面与分光计中心轴相垂直（调节方法见前述）； 4）调整平行光管，使之能发出平行光，并使其光轴与分光计中心轴相垂直（调节方法见前述）。 2、用自准直法测三棱镜的顶角 1）点亮望远镜照明灯并正对三棱镜AC 反射面，使反射小十字像与望远镜分划板上十字叉丝重合，若偏高或偏低，可调载物台下螺钉b,再使望远镜正对三棱镜AB 反射面，若反射小十字像偏高或偏低，只调载物台下螺钉c ，使小十字像与分划板上十字叉丝重合。 A ?1 1 2 2 入射光线 反射光线 反射光线 c B C 图11-1-4（b ）反射法测棱镜顶

高中物理选修3-4光的颜色 色散

光的颜色色散 教学目标 一、知识目标 1.理解棱镜能使射向棱镜侧面的光线向底面偏折的道理. 2.知道光的色散现象. 3.理解光的色散现象的成因. 4.知道不同色光在同一介质中传播速度不同. 5.知道同一介质对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大. 二、能力目标 1.会应用棱镜进行有关的光路控制. 2.会根据折射定律分析判断白光色散的结果. 三、德育目标 通过自然界中的光现象——虹霓的教学及色散现象的教学激发学生对大自然的热爱以及对自然之谜的求知欲望. ●教学重点 1.棱镜对光线的作用. 2.光的色散现象及其成因. ●教学难点 用光的折射定律分析不同色光通过同一介质后的偏折情况. ●教学方法 本节课通过实验观察、理论分析,辅助以CAI课件对棱镜对光的偏折作用、光的色散现象及其形成原因等进行多途径的教学.同时介绍一些相关的科普知识开阔学生的视野，尽量增加学生的观察以达到身临其境、兴趣盎然的效果. ●教学用具 同上节课的光学演示仪，三棱镜若干.CAI课件（单色光通过棱镜后的偏折情况，

白色光通过棱镜的色散现象，虹霓的形成） ●课时安排 1 课时 ●教学过程 一、引入新课 ［师］同学们看过雨后天空的彩虹吗？ （学生有的回答看过，有的回答没看过） （教师用课件播放彩虹图片，学生惊叹其美丽） ［师］彩虹的美丽一直是为人们所赞叹的，但是在座的有谁知道彩虹是怎样形成的吗？［无人回答］我们学完这一节的内容大家就会知道了，想知道吗？［生回答想］那就好好的跟我学吧. 二、新课教学 （一）棱镜棱镜对光线的作用 1.介绍棱镜 教师出示若干个棱镜（大约十几个）给学生传着看.让学生知道什么是棱镜. 2.棱镜对光线的作用 a.在黑板上画出棱镜的截面如图19—44，让一个学生到黑板上画出在光线从空气入射到AC面时的折射光.再请一位同学画出从棱镜进入空气时在AB面上的折射情况. 图19—44 b.用实验演示验证一下同学画的对不对. c.归纳结论——光在棱镜的两个侧面发生折射时，每次折射都使光线向棱镜的

光的色散特性的研究实验报告

光的色散特性的研究 光线在传播过程中，遇到不同介质的分界面（如平面镜、三棱镜等的光学面）时，就要发生反射和折射，光线将改变传播的方向，在入射光与反射光或者折射光之间就有一定的夹角。反射定律、折射定律等正是这些角度之间的关系的定量表述。一些光学量，如折射率、光波波长等也可通过测量有关角度来确定。因而精确测量角度，在光学实验中显得尤为重要。 分光计是用来精确测量入射光和出射光之间偏转角度的一种光学仪器，可用它来测量折射率、光波波长、色散率等。分光计的基本部件和调节原理与其它更复杂的光学仪器（如摄谱仪、单色仪等）有许多相似之处，学习和使用分光计也为今后使用精密光学仪器打下良好基础。分光计装置较精密，结构较复杂，调节要求也较高，这对初学者来说，往往会感到困难些。但只要在实验过程中注意观察现象，了解分光计的基本结构和测量光路，严格按调节要求和步骤耐心进行调节，就一定能够达到较好的要求。 本实验是在实验3－14用衍射光栅测量光的波长实验基础上的一个实验项目，有关分光计的结构、使用方法和调节步骤请认真阅读实验3－14中的相关内容。 【预习提示】 1．复习实验3－14中分光计的调节方法和步骤，明确分光计的调节要求。 2．用三棱镜调节分光计时，三棱镜应按什么位置放在载物台上？这样放的好处何在？3．如何判断偏向角减小的方向？如何寻找最小偏向角位置？跟踪谱线时能否将载物台（游标盘）与望远镜同时旋转？ 【实验目的】 1．在实验3－14的基础上，进一步熟练掌握分光计的调节和使用方法。 2．掌握用最小偏向角法测定三棱镜对各色光的折射率。 3．观察色散现象，测绘三棱镜的色散曲线，求出色散曲线的经验公式。 【实验原理】 本实验中应该首先搞清楚以下几个概念： ⑴视差：所谓视差是指当两个物体停止不动时，改变观察者的位置，一个物体相对于另一物体有明显移动的现象。在光学仪器的调节中，当人的眼睛从一侧移到另一侧时，像相对于分划板的十字叉丝有明显的移动，即出现视差，说明像与十字叉丝不在同一平面。如果当眼睛移到右边时，像就移到十字叉丝的左边，说明这时的像是在眼睛与十字叉丝之间；如果当眼睛移到右边时，像就移到十字叉丝的右边，说明这时像是在十字叉丝之前。反之，如果眼睛左右移动时，像与十字叉丝之间没有相对移动，像与十字叉丝就在同一平面，说明聚焦已经调好。因此，光学实验中常根据视差现象来判断像与物是否共面。 ⑵平行光：当点光源正好处在凸透镜焦平面上时，由点光源发出的光经过凸透镜后，将形成一束平行光。 ⑶自准法：当光点（物）处在凸透镜的焦平面上时，它发出的光线通过透镜后将形成一束平行光。若用与主光轴垂直的平面镜将此平行光反射回去，反射光再次通过透镜后会聚于透镜的焦平面上，其会聚点将落在光点相对于光轴的对称位置上。 1．用最小偏向角法测量三棱镜的折射率 当光线从一种介质进入另一种介质时，即发生折射，其相对折射率由入射角的正弦和折射角正弦之比确定。由于仪器不能进入棱镜之中观测折射光，故只好让光线经过棱镜的两个界面回到空气中来，再来测量某一单色光经过两次折射后产生的总偏向角。

光的色散研究_(完整)

评分： 大学物理实验设计性实验 实 验 报 告 物理系 大学物理实验室 实验日期：200 9 年 12 月 4 日 实验题目： 光的色散研究 班 级： 姓 名： 学号： 指导教师：

实验24 《光的色散研究》实验提要 实验课题及任务 《光的色散研究》实验课题任务是：当入射光不是单色光并且入射到三棱镜上时，虽然入射角对各种波长的光都相同，但出射角并不相同，表明折射率也不相同。对于一般的透明材料来说，折射率随波长的减小而增大。如紫光波长短，折射率大，光线偏折也大；红光波长长，折射率小，光线偏折小。折射率n 随波长λ又而变的现象称为色散。 学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《光的色散研究》的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。 设计要求 ⑴ 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。 ⑵ 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 ⑶ 掌握用分光计测定三棱镜顶角和最小偏向角的原理和方法，并求出物质的折射率。 ⑷ 用分光计观察谱线，并测定玻璃材料的色散曲线λ~n ； ⑸ 应该用什么方法处理数据，说明原因。 ⑹ 实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。 实验仪器 给定分光仪、平面镜、三棱镜、高压汞灯、钠光灯 实验提示 最小偏向角min δ。与入射光的波长有关，折射率也随不同波长而变化。折射率n 与波长λ之间的关系曲线称为色散曲线。本实验以高压汞灯为光源，各谱线的波长见附录。用汞灯的光谱谱线的波长作为已知数据，测量其通过三棱镜后所对应的各最小偏向角，算出与min δ对应的n 值，在直角坐标系中做出三棱镜的λ~n 色散曲线。用同一个三棱镜测出钠光谱谱线的最小偏向角，计算相对应的折射率，用图解插值法即可在三棱镜的色散曲线上求出钠光谱谱线的波长。 教师指导(开放实验室)和开题报告1学时；实验验收，在4学时内完成实验；

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

非对称平板波导色散曲线求解(附matlab程序)

光波导理论与技术第一次作业 题目：非对称平板波导设计 姓名：王燕 学号：201321010126 指导老师：陈开鑫 完成日期：2014 年03 月10 日

一、题目 根据以下的平板光波导折射率数据： （1）作出不同波导芯层厚度h (015h m μ＜＜)对应的TE 模式与TM 模式的色散图； （2）给出满足单模与双模传输的波导厚度范围； （3）确定包层所需的最小厚度a 与b 的值。 二、步骤 依题意知，平板波导参数为：537.11=TE n ，510.12=TE n ，444.13=TE n ； 530.11=TM n ，5095.12=TM n ，444.13=TM n 。其中321n n n 、、分别代表芯心、上包层、下包层相对于nm 1550=λ光波的折射率。 在实际应用中，平板波导的有效折射率N 必须12n N n ＜＜才能起到导光的作用。经过推导，非对称平板波导的色散方程为： 2 212 3 22 212 2 22 2 1 0arctan arctan N n n N N n n N m N n h k --+--+=-π （TE 模） 2 212 3 22 32 12212 222 2 2 1221 0arctan arctan N n n N n n N n n N n n m N n h k --+--+=-π （TM 模） 非对称平板波导光波模式截止时对应的芯层厚度为： （TE 模） 22 21 02 22123 222 2 2 1arctan n n k n n n n n n m h c ---+= π22 2102 2 2 132 22arctan n n k n n n n m h c ---+= π （TM 模） 非对称平板波导上下包层的最小透射深度为：

棱镜的角度和色散测量

实验2三棱镜的角度与色散测量 报告人同组实验者时间 实验目的： 1．了解分光仪的构造原理，学会正确使用分光仪 2．掌握棱镜角度测试的原理和方法 3．了解光的折射与棱镜色散现象 一、实验仪器： 分光仪、汞灯、三棱镜、LED(红、绿、黄) 二、实验原理： 1.分光仪的结构 可用来测量各种光之间的角度。其基本原理是，让光形成一束平行光线，经光学元件反射或折射后，通过目镜观察和测量各光线的偏向角度。 2.分光仪的调整 1）调望远镜对向无穷远，此时反射镜应正直地放在物台上。放反射镜时应使反射面压住一只支撑螺钉，且与另两只支撑螺钉的连线垂直； 2）调望远镜光轴垂直于仪器转轴 3.角度测量原理： 用分光仪测量棱镜顶角可采用两种方法（见下 图）： 用望远镜依次对准夹棱镜顶角的两个面（要转动 望远镜不要转动载物台），使得返回的十字像在分划板 上重合（说明自准直望远镜已经垂直于被测的面），记 录下望远镜的两个角度读书，望远镜转过的角度与顶 角互补。 使待测顶角对向平行光管，望远镜依次观察由两个面反射的狭缝像，记录下望远镜的两个角度读书，望远镜转过的角度为顶角的两倍。 4. 最小偏向角法原理： 如图所示三棱镜的截面，P顶点，两边是透光的光学表面，又称折射面，夹角α称为三棱镜的顶角。假设某一波长的光线AB入射到棱镜中，经过两次折射后沿DE方向射

出，则入射线AB与出射线δ称为偏向角。由图中几何关系，偏向角δ=∠FBD+∠ FDB=I 1-I 2 ’-α,因为顶角α满足α=I 1 ’-I 2 ，对于给定的三棱镜来说，角α是固定的，δ 随I 1和I 2 ’而变化。其中I 2 ’与α,n (棱镜折射率)，I 1 依次相关，当I 1 变化时，偏向角 δ有一极小值，称为最小偏向角。 三、实验步骤及现象 1.调整分光仪： 调望远镜对像无穷远，此时反射镜应正直地放在载物台上。放反射镜时应使反射面压住一只支撑螺钉，且与另两只连线垂直； （1）目测粗调，用眼睛从仪器侧面观察，使望远镜光轴、平行光管光轴与载物台面均大致垂直于仪器主轴； （2）旋转目镜内筒，使目镜看到清晰的分划板； （3）在载物台上放上反射平面镜，开启照明灯，缓慢转动小平台，找到反射像（“+” 字）后，伸缩目镜套筒使之最清晰； （4）调节望远镜光轴垂直于分光计主轴，将小平台旋转180度，仍能看到反射像，若两反射像位于目标位置同一侧，则先调望远镜的高低，把离目标较近的那个“+” 字像先调整好，若两反射像位于目标位置异侧，则采用各半调节法，先调节小平台前后螺丝，是像与目标位置距离缩小一半，在调节望远镜使之与目标位置重合；（需要进行多次调节） （5）将反射镜转过90度后重复步骤（4）； （6）对平行光管进行调焦，打开汞灯，伸缩平行光管套筒使在望远镜中能看到清晰地狭缝像； （7）调整平行光管的光轴垂直于旋转主轴，将望远镜对准狭缝的像，使狭缝转过90度调节平行光管下的倾度调节螺丝，使狭缝像位于分划板中心线上，然后将平行光管狭缝调回垂直状态； （8）视差的调节，从目镜进行观察，左右晃动眼睛，观察“+”字像与分划板是否存在相对移动，若存在则调节高斯目镜。 2. 放置三棱镜： 使棱镜待测角A的一个边与载物台水平调整脚（Z1、Z3）的连线垂直，这样在调Z2时，棱面AB的状态可以保持不变。分光仪的载物台上有刻线标志，可以帮助正确安置棱镜。

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

棱镜和光的色散

棱镜和光的色散 目标定位: 1.了解光的色散现象，知道白光可分解为七种色光。（重点） 2.了解光的三原色和颜料的三原色，以及色光的混合与颜料的混合是不同的。 3.知道红外线、紫外线都是人眼看不见的光。了解红外线、紫外线的应用。（难点） 4. 了解三棱镜对光的作用， 学习过程： 一、自主学习 （一）、结合学习目标，阅读教材P64-P66， （二）、导学练习（再结合文本独立完成下列练习） 1. 温故知新:光的折射定律: ：光从一种介质斜射入另一介质时传播方向会发生光折射时，折射光线入射光线法线在；折射光线和入射光线法、分别位于。入射角增大时，折射角。○1光从空气斜射到水或玻璃表面时，折射角 入射角，折射光线法线。○2光从水中斜射入空气中，折射光线将法线，折射角入射角。光垂直射到水或玻璃的表面时，在水和玻璃中的传播方向。折射光路是的。 2.预习：白光是光，它由，，，，， ，七种颜色的光组成。 二、探究学习（学生先对每一个题目进行独立思考后，才进行小组内的交流讨论）(一）、棱镜和玻璃砖对光线的作用 1.玻璃砖对光线的作用。观察实验完成光路图 2. 棱镜对光线的作用，观察实验完成光路图 3.结论:○1光线经玻璃砖后折射光与入射光，且位置偏 ○2光线经棱镜后，折射光向偏折 (二)光的色散 观看多媒体，进行回答。 1.白光经三棱镜折射后，分解成，，，，，， 七种颜色的光。说明白光是光。这一现象叫光的 2.光的三基色是，，，其他颜色的光都是可由三基色混合而成。 3.颜料的三原色是，，。其他颜料的颜色都可由三原色调配而成。 （三）物体的颜色 1.透明物体的颜色由决定，比如红色的玻璃只能透过红色的光。 2.不透明物体的颜色由决定，比如红色的衣服只能反射红色的光。

清华大学分光计实验报告

大学物理实验报告 分光计的调节和色散曲线的测定

实验名称：分光计的调节和色散曲线的测定 【实验目的】 （1）了解分光计的原理与构造，学会调节分光计； （2）用最小偏向角法测定玻璃折射率； （3）掌握三棱镜顶角的两种测量方法。 一、分光计的调节及其原理 （1）分光计的主要装置：望远镜，小平台，度盘，平行光管氦光谱管主要配件：三棱镜，平面镜 分光计外形如图1 （2）分光计的调节 先进行粗调，通过自己的感觉，调整使得望远镜，小平台，平行光管与度盘平面平行，且小平台高度应与望远镜和平行光管下部齐平（为使得之后三棱镜放置位置合适，能够折射平行光管发出的光） 粗调好后

○1望远镜的调节：望远镜内部构造如图2 1.接通图1-10下方小灯，从望远镜目镜观察图2-6处出现绿光，调节图2-7装 置使得能看清图2-3中“”形 2.往小平台上放置一个平面 镜正对望远镜物镜且与载 物台调平螺钉中的两个的 连线平行，微微调节图1-14 找到较强绿光闪现位置，调 节1-12装置使得该绿光出 现在视野中央，调节1-9装 置使得其成像清晰，如图 2-8所示，再调1-12将其置于2-8所处位置并调整1-9使其消除视差。此时望远镜已经适于观察平行光。 ○2细调望远镜⊥分光计主轴 将小平台旋转180°后捕捉到另一个2-8所示的像，但是此时该像并不在2-8所处位置（若还在该位置，则此时小平台和望远镜⊥分光计主轴），此时先调节小平台连线与平面镜平行的螺钉，使像与目标位置距离缩短与目标位置距离的一半，再通过调节1-9使其达到目标位置；再将小平台旋转180°，重复上述操作，直至像始终在2-8位置。此时望远镜⊥分光计主轴。 ○3调节平行光管 1.调节平行光管发出平行光 通过望远镜观察平行光管，调节1-28使得狭缝像应是一条轮廓清楚的窄长条，而不是边缘模糊的亮条；狭缝像应与叉丝无视差；狭缝宽度应合适，实验中缝像约１mm宽即可。 2.调节平行光管光轴⊥分光计主轴

介绍三种测三棱镜顶角的方法

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 1江兴方.大学物理实验[M].科学出版社，—183. C b a c

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，并且从目镜里观察到狭缝的像应与望远镜的十字线的竖直线无视差。从度盘上读出两游标1和2对应的度数'1?和'2?，并记录在表2中。此度数表示AC 面法线 2n 的位置。 2江兴方.大学物理实验[M].科学出版社，—183.

分光计的调节和色散曲线的测定-实验报告

分光计的调节和色散曲线 的测定 实验报告

一． 实验目的 1. 了解分光计的原理与构造，学会调节分光计； 2. 用最小偏向角发测定玻璃折射率； 3. 掌握三棱镜顶角的两种测量方法。 二． 实验原理 1. 分光计的结构及调节原理 (1) 望远镜 分光计中采用的是自准望远镜。它由物镜、叉丝分划板和目镜组成，分别装在三个套臂上，彼此可以相对滑动以便调节。中间的一个套筒里装有一块分划板其上刻有“”形叉丝，分划板下方紧贴着一个侧面是等腰直角三角形的小棱镜，小棱镜与分划板贴合的面上刻了一个空心十字形，绿色小灯从小棱镜另一个直角面射入，从空心十字形中射出（透出的就是一个绿色十字形）。如果叉丝平面刚好在物镜的焦平面上，则从小灯射出的绿光经过棱镜的全反射后，从物镜（凸透镜）中会射出平行光。在物镜前方放一面反射镜，将绿光反射回来，则反射光（仍为平行光）进入物镜后还将汇聚在焦平面——即叉丝平面 上。此时通过目镜就能观察到叉丝平面上清晰的“”形和绿色十字，且不会有视差。这就是用自准法调节望远镜适合于观察平行光的原理。如果望远镜光轴与平面镜的法线平行，在目镜里看到的绿色十字形应该与“ ”形叉丝的上交点重合。 (2) 平行光管 平行光管由狭缝和透镜组成。狭缝和透镜之间距离可以通过伸缩狭缝套筒来调节。只要将狭缝调到透镜的焦平面上，则从狭缝发出的光经透镜后就成为平行光。狭缝的刀口是经过精密研磨支撑的，为避免损伤狭缝，只有在望远镜中看到狭缝像的情况下才能调节狭缝的宽度。 (3) 刻度盘

分光计的刻度盘垂直于分光计主轴并且可绕主轴转动。为消除刻度盘的偏心差，采用两个相差180°的窗口读数。刻度盘的分度值为0.5°，0.5°以下则需用游标来读数。游标上的30格与刻度盘上的29格相等，故游标的最小分度值为1′。 2.用最小偏向角法测玻璃的折射率 一束平行单色光入射到三棱镜的AB面，经折射后由另一面AC射出，如图所示。入射光和出射光的夹角?成为偏向角。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。 从图可以看出，Δ=(i?r)+(i′?r′)。当i=i′时，由折射定律有r=r′。这时用δ替代Δ得：δ=2(i?r)。又因为r+r′=2r=π?G=π?(π?A)=A，所以r=A/2。联立两式得： i=A+δ2 由折射定律有： n=sini sinr = sin A+δ 2 sin A 2 由上式可知，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。 3.色散及色散曲线的拟合 当入射光不是单色光时，虽然入射角对各种波长的光都相同，但出射角并不相同， 表明折射率也不相同。对于一般的透明材料来说，折射率随波长的减小而增大。如λ 紫 < λ红，故n 红