最小偏向角法测棱镜的折射率
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。
分光计的调节与应用棱镜折射率的测定注意事项
分光计的调节与应用棱镜折射率的测定注意事项在使用分光计调节和应用棱镜折射率的测定时,有一些注意事项:1. 调节分光计:在实验中,要轻拿轻放光学器件,注意不要用手接触光学面。
在转动望远镜时,不要直接转镜筒,而是转动望远镜下面的支架。
在测量偏转角度时,一定要固定度盘和望远镜,让它们仪器转动。
2. 测定棱镜顶角的方法:在测定棱镜顶角时,需要使用分光仪进行测量。
首先将棱镜放置在分光仪上,然后将望远镜对准棱镜的左侧面,调节分光仪的望远镜和分光仪的旋转轴,使望远镜垂直于棱镜的长方形面。
接下来,缓慢旋转分光仪的旋转轴,让望远镜对准棱镜的右侧面,再次调节分光仪的望远镜和分光仪的旋转轴,使望远镜垂直于棱镜的长方形面。
此时,观察分光仪上的度盘,记录望远镜左右两侧的度数。
最后,通过计算左右两侧度数的差值,乘以180°/π的值,即可得到棱镜的顶角。
3. 用最小偏向角测定棱镜的折射率:在测定棱镜的折射率时,需要使用最小偏向角法。
首先将棱镜放置在分光仪上,然后将望远镜对准棱镜的左侧面,调节分光仪的望远镜和分光仪的旋转轴,使望远镜垂直于棱镜的长方形面。
接下来,缓慢旋转分光仪的旋转轴,同时观察分光仪上的偏向角变化。
当偏向角达到最小值时,记录此时望远镜转过的角度θ。
然后再次旋转分光仪的旋转轴,使望远镜对准棱镜的右侧面,缓慢旋转分光仪的旋转轴,同时观察分光仪上的偏向角变化。
当偏向角达到最小值时,记录此时望远镜转过的角度θ'。
最后,通过计算公式n=(sinθ/sinθ')*n',即可得到棱镜的折射率n'。
以上是使用分光计调节和应用棱镜折射率测定的一些注意事项。
在实际操作过程中,还需要注意安全问题,避免受伤或损坏实验器材。
同时,也需要仔细阅读相关文献和实验指导书,掌握正确的操作方法和注意事项。
棱镜折射率的测定实验报告
一、实验目的1. 了解分光计的结构和原理,掌握分光计的调节和使用方法。
2. 学习使用最小偏向角法测定棱镜的折射率。
3. 通过实验,加深对光学原理和测量方法的理解。
二、实验原理棱镜的折射率是指光线从空气进入棱镜时,由于折射而改变传播方向的能力。
根据斯涅尔定律,入射角i和折射角r之间满足关系式:n1 sin(i) = n2 sin(r),其中n1和n2分别是光在空气和棱镜中的折射率。
最小偏向角法是测定棱镜折射率的基本方法之一。
当光线入射到棱镜的折射面时,经过两次折射后,出射光线的方向相对于入射光线发生改变,形成偏向角θ。
当入射光线和出射光线相对于棱镜的底面垂直时,偏向角θ达到最小值。
根据几何关系,可以得到折射率n的计算公式:n = tan(θ/2)。
三、实验仪器1. 分光计2. 玻璃三棱镜3. 钠光灯4. 双面平面镜5. 秒表6. 计算器四、实验步骤1. 调整分光计(1)将分光计放置在平稳的桌面上,确保望远镜和载物台垂直于中心转轴。
(2)打开钠光灯,调整狭缝装置,使狭缝成像清晰。
(3)调整平行光管光轴与望远镜光轴垂直于中心转轴。
2. 测量棱镜的顶角(1)将玻璃三棱镜置于载物台上,使棱镜的底面与载物台平面平行。
(2)调节望远镜,使分划板与棱镜的顶角对齐。
(3)记录望远镜的读数,计算棱镜的顶角a。
3. 测量最小偏向角(1)调整钠光灯和棱镜的位置,使光线从棱镜的折射面入射。
(2)观察望远镜中的光线,调整棱镜的角度,使偏向角θ达到最小值。
(3)记录望远镜的读数,计算偏向角θ。
4. 计算棱镜的折射率根据公式n = tan(θ/2)和实验数据,计算棱镜的折射率。
五、实验结果与分析1. 实验数据| 棱镜顶角a (°) | 最小偏向角θ (°) | 折射率n ||----------------|------------------|----------|| | | |2. 结果分析通过实验,可以得到棱镜的折射率n。
三棱镜折射率测量实验报告
三棱镜折射率测量实验报告一、实验目的1、了解分光计的结构和使用方法。
2、掌握用最小偏向角法测量三棱镜折射率的原理和方法。
二、实验原理当一束单色光在三棱镜的两个折射面上折射时,会发生偏向。
当入射角等于出射角时,偏向角达到最小值,称为最小偏向角。
根据折射定律和几何关系,可以推导出三棱镜折射率的计算公式:\n =\frac{\sin \left(\frac{A +\delta_{min}}{2}\right)}{\sin \frac{A}{2}}\其中,\(n\)为三棱镜的折射率,\(A\)为三棱镜的顶角,\(\delta_{min}\)为最小偏向角。
三、实验仪器分光计、三棱镜、钠光灯、平面反射镜。
四、实验步骤1、调节分光计(1)调节望远镜聚焦无穷远。
通过目镜观察,调节目镜调焦手轮,使分划板清晰。
然后将平面反射镜放在载物台上,调节望远镜俯仰螺丝,使反射的十字像清晰,并与分划板上的十字叉丝重合。
(2)调节望远镜光轴与分光计中心轴垂直。
将平面反射镜在载物台上转过 90°,观察反射像是否仍与十字叉丝重合。
若不重合,调节载物台下方的调节螺丝,使反射像与十字叉丝重合。
(3)调节平行光管产生平行光。
将已调好的望远镜对准平行光管,调节平行光管狭缝宽度,使望远镜中看到清晰的狭缝像。
然后调节平行光管俯仰螺丝,使狭缝像位于分划板的中央水平线上。
2、测量三棱镜顶角(1)将三棱镜放在载物台上,使三棱镜的一个折射面与平行光管大致垂直。
(2)转动望远镜,观察三棱镜两个折射面反射的十字像。
分别记录两个十字像的位置,通过游标读数,计算出顶角的大小。
3、测量最小偏向角(1)用钠光灯照亮平行光管狭缝,转动望远镜,找到折射光的方向。
(2)慢慢转动载物台,改变入射角,观察偏向角的变化。
当偏向角达到最小值时,固定载物台,记录此时望远镜的位置。
(3)将三棱镜沿着原来的方向转动 180°,重复上述步骤,再次测量最小偏向角。
五、实验数据记录与处理1、顶角测量数据|测量次数|游标 1 读数|游标 2 读数|顶角 A|||||||1|_____|_____|_____||2|_____|_____|_____||3|_____|_____|_____|顶角平均值:\(A =\frac{A_1 + A_2 + A_3}{3}\)2、最小偏向角测量数据|测量次数|位置 1 读数|位置 2 读数|最小偏向角\(\delta_{min}\)|||||||1|_____|_____|_____||2|_____|_____|_____||3|_____|_____|_____|最小偏向角平均值:\(\delta_{min} =\frac{\delta_{min1} +\delta_{min2} +\delta_{min3}}{3}\)3、折射率计算根据公式\(n =\frac{\sin \left(\frac{A +\delta_{min}}{2}\right)}{\sin \frac{A}{2}}\),计算出三棱镜的折射率。
实验七-最小偏向角法测棱镜的折射率
实验七-最小偏向角法测棱镜的折射率
最小偏向角法是一种测量棱镜的折射率的方法,它使用的是来自光源的一系列垂直入射的射线。
这些射线以小角度入射进入棱镜,然后与棱镜的法线产生折射,将光线折射到玻璃板上,形成一系列小射线。
接着观察棱镜(如准直棱镜)所在位置的特定射线,测量其到光源发出点的距离和入射角(也称为偏角),并根据入射角的变化来确定折射率。
在实验过程中,为了获得更精确的折射率,,操作者一定要做到:光线必须是垂直入射的,要足够直;光线的射线必须是精确的,其距离应与棱镜的宽度或尺寸接近;棱镜的尺寸要非常精确,光线必须准确打在棱镜的棱角处;并且入射角要精确测量,避免误差。
最小偏向角法测量棱镜的折射率是一种简便、可行的方法,在采用合理的实验条件和测量程序的基础上,得到的结果也很准确。
因此,最小偏向角法测量棱镜的折射率是一种检验或测试棱镜光学特性的很好的方法之一。
工程光学实验报告汇总
a工程光学实验报告最小偏向角法测棱镜折射率1.测量原理从几何光学可知,棱镜的玻璃折射率n与棱镜顶角A及最小偏向角二之间有如下的关系:月+ S,sin----讣T-sin —2在不同波长的单色光照明下,在分光仪上测得A和--,即可利用上式求得不同波长的玻璃折射率・。
2.实验仪器设备①分光仪:利用光的反射、折射、衍射和干涉原理进行角度测量的仪器。
它主要由下列几个部分组成:自准直望远镜,平行光管,载物台,度盘和游标盘。
望远镜通过支臂与度盘固定在一起,组成仪器的照准部。
它与游标盘和棱镜台可分别绕度盘的垂直轴旋转,转过的角度由游标盘和度盘读出(游标精度为1',度盘每格值为30'),每次读数要在对径方向上二个游标上读数,然后取其平均值,这样可消除度盘的偏心误差,且要在度盘的三个不同位置上读数,以消除度盘的刻度误差,轴的晃动误差等,仪器上各运动部分备有锁紧、微动和调整装置的螺钉。
②光源:用钠光灯作照明光源测量D光折射率,钠光谱线入=0.6328卩b.自准直望远镜照明光源为6.3伏白炽灯及变压器3. 实验步骤第一步:调整:①接上光源b;②目镜调焦;③望远镜调焦,用自准直法将目镜分划板正确地调焦在物镜焦面上,即使望远镜物镜对无穷远调焦;a.粗调望远镜光轴,使其位置适中(通过上、下、左、右调节螺钉);b.棱镜台上放一平行平板玻璃,工作面正对望远镜,观察目镜分划板上十字丝与反射回来的像是否同时清晰,若不同时清晰,则移动目镜镜管,直至同时清晰为目。
④使望远镜瞄准轴与度盘轴相互垂直;当用平行平板使望远镜调焦无穷远时,则锁紧螺钉6,使棱镜台与游标盘连在一起,通过目镜观察分划板上十字丝和其反射像水平线是否精确对称,若不对称则用半修法校正(即不对称量由望远镜和棱镜台各负责校正一半),它可通过调整螺钉达到,然后将棱镜台连同游标盘带平行平板转过去180 度,再重复上述步骤校正偏差,通过反复进行,逐次趋近,直到平行平板无论哪一个面正对望远镜,十字线和反射回来的像都对称为止,这说明望远镜瞄准轴与度盘旋转轴已垂直,以后的工作过程中,不允许再调节望远镜的调节螺旋。
最小偏向角法测折射率实验的问题探讨
第33卷第6期2020年12月大学物理实验PHYSICAL EXPERIMENT OF COLLEGEVol.33No.6Dec.2020文章编号.1007-2934(2020)06-0031-04最小偏向角法测折射率实验的问题探讨魏良淑,吴芳,王浩浩,蒋夕平(南京农业大学理学院,江苏南京210095)摘要:最小偏向角的调节和测量是最小偏向角法测折射率实验的主要内容。
对于汞灯光源中包含的三条谱线黄、绿、紫光最小偏向角的调节,从理论上分析三者在不同入射角条件下达到偏向角最小,应该做分别调节。
但在实验操作上发现当一条谱线偏向角最小时,另外两条几乎也达到了最小,可作同步调节。
文章从理论上分析了入射角的偏离对偏向角大小的影响,理论分析结果与实验测量结果一致,从根本上解决了两种认知冲突。
关键词:最小偏向角法;三棱镜折射率;人射角中图分类号:04-34文献标志码:A DOI;10.14139/22-1228.2020.06.009三棱镜折射率的测量是大学物理实验中的经典实验,可以采用不同的方法,但经分析比较,采用最小偏向角法进行测量,实验结果精确度更高,操作最为简洁[刈。
因此,在大学物理实验内容中均选用该方法进行三棱镜折射率的测定。
准确调节并测量最小偏向角是准确测量折射率的前提。
从实验原理分析不难得到,最小偏向角与入射角有着特定的定量关系,汞灯光源中三条谱线黄(579.1nm)、绿(546.1nm)、紫(435.8mn)折射率不同,其最小偏向角不同,最小偏向发生的条件应明显不同,基于这一点,三条谱线的最小偏向角应分别调节并测量。
然而在实验操作中,三条谱线中调节任意一条偏向角达到最小时,再去观察另外两条谱线,结果发现几乎也达到了偏向角最小,也就是说三条谱线是同步达到偏向角最小的,这看上去与原理分析不符,引发学习者的争论。
本文从实验原理出发,基于实验数据,进行深入的分析与探讨,为教师的实验指导提供依据,也为学习者更加深入地理解和完成该实验提供帮助。
6最小偏向角法测量棱镜的折射率
6最小偏向角法测量棱镜的折射率测量棱镜的折射率是实验物理课程中的重要实验内容之一,其中最小偏向角法是常用的一种测量方法。
本文将对最小偏向角法测量棱镜折射率的实验步骤、原理及注意事项进行详细介绍。
一、实验步骤1. 实验器材准备:一块棱镜、一束激光(或单色灯)、一支直尺、一台旋转角度计、一张纸片。
2. 调整激光束入射棱镜:将棱镜放在水平面上,用直尺将激光束垂直入射于棱镜的一侧面(也就是入射面)上,调整激光入射角度,使激光束在棱镜内部保持反射(或折射)自由传播。
3. 在棱镜出射面上放置纸片:在出射侧面上的棱镜表面上方放置一张纸片,可观察到纸片被激光束投影形成的折射图形。
4. 测量最小偏向角:旋转棱镜,使折射的光线方向发生改变,观察纸片上的图案,调整角度使最后投影点P的位置发生最小偏移。
最终调整到最小偏移点就是当前棱镜的最小偏向角度δ,此时棱镜的入射角为i,出射角为r。
5. 重复上述步骤多次:不同角度下均可测量出相应偏向角度γ,然后记录下i、r、γ三个数据项,并将其变化值写入数据表中。
6. 根据斯涅尔定律计算折射率:根据斯涅尔定律公式n = sin(i) / sin(r) 计算折射率n。
二、原理最小偏向角法是利用棱镜在入射光线的作用下发生折射和偏转的原理,通过测量反射点(或折射点)发生的最小偏移角度,从而计算出棱镜折射率的一种实验方法。
在科学的探究中,光的折射现象是普遍存在的。
当光线在从一种介质通过到另一种介质时,其传播速度和方向都会受到折射率的影响,导致出射角度的变化。
棱镜是一种多边形的、具有一定折射率的透明介质材料,当光线垂直于一侧面入射时,经过棱镜内部反射或折射,最终在棱镜的另一侧面出射。
最小偏向角法正是通过对入射角度、偏向角度、出射角度等参数的测量和计算,实现了对棱镜折射率的准确计算。
三、注意事项1. 稳固的台面和调好的垂直角度是确保实验取得成功的前提因素。
2. 光源的稳定性和准直度对实验精度的影响很大,需确保激光束的稳定和精度。
最小偏角法测折射率
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)。
%B5%8B量三棱镜折射率方法的误差分析比较
%B5%8B量三棱镜折射率方法的误差分析比较测量三棱镜折射率方法的误差分析比较三棱镜折射率的测量是光学实验中的一个重要环节,其精度直接影响到相关光学参数的计算和分析。
在实际测量中,由于实验条件和人为因素的影响,三棱镜折射率的测量往往存在一定的误差。
本文将对几种常见的三棱镜折射率测量方法进行误差分析比较,以期为提高三棱镜折射率测量的精度提供参考。
一、最小偏向角法最小偏向角法是一种经典的三棱镜折射率测量方法,其原理是通过测量光线经过三棱镜后的最小偏向角来计算折射率。
该方法具有原理简单、操作简便等优点,但也存在一定的误差。
1.实验操作误差:在实验过程中,由于人为因素的影响,如手持三棱镜不稳、角度调整不准确等,会导致最小偏向角的测量值存在误差。
2.仪器误差:最小偏向角的测量需要使用光学仪器,如望远镜、分光计等。
这些仪器的精度和稳定性直接影响到最小偏向角的测量精度。
3.光线偏离误差:在实际测量中,由于光线的发散和空气折射率的影响,光线在经过三棱镜后并不是严格的平行光,这会导致最小偏向角的测量值存在误差。
二、自准直法自准直法是一种基于自准直原理的三棱镜折射率测量方法,其原理是通过测量光线经过三棱镜后在反射面上的反射角来计算折射率。
该方法具有测量精度高、操作简便等优点,但也存在一定的误差。
1.实验操作误差:自准直法的实验操作相对简单,但仍会受到人为因素的影响,如调整反射面角度不准确等,导致反射角的测量值存在误差。
2.仪器误差:自准直法的测量需要使用光学仪器,如自准直仪、角度计等。
这些仪器的精度和稳定性直接影响到反射角的测量精度。
3.光线偏离误差:在实际测量中,由于光线的发散和空气折射率的影响,光线在经过三棱镜后并不是严格的平行光,这会导致反射角的测量值存在误差。
三、V形棱镜法V形棱镜法是一种基于V形棱镜的三棱镜折射率测量方法,其原理是通过测量光线经过V形棱镜后的折射角来计算折射率。
该方法具有测量精度高、适用范围广等优点,但也存在一定的误差。
最小偏向角法v棱镜法测量折射率的原理公式误差
最小偏向角法v棱镜法测量折射率的原理公式误差最小偏向角法和棱镜法是测量光学材料折射率的两种常用方法。
本文将介绍这两种方法的原理、公式和误差,并探讨它们的适用范围和优缺点。
一、最小偏向角法最小偏向角法是一种基于斯涅尔定律的测量折射率的方法。
该定律指出,光线在两个介质界面上的入射角和折射角之比等于两个介质的折射率之比。
因此,如果知道入射角和折射角,就可以计算出折射率。
最小偏向角法的原理是:将一束光线从空气中射向一块光学材料,使光线在材料内部发生折射。
然后,将一块透明的玻璃片放在材料上方,使光线再次发生折射。
在这个过程中,玻璃片的位置可以调整,使得折射后的光线在玻璃片内部最小偏离原来的方向。
此时,入射角和折射角可以根据玻璃片的位置计算出来,从而求出材料的折射率。
最小偏向角法的公式是:n = sin((α+δ)/2) / sin(α/2)其中,n是材料的折射率,α是入射角,δ是玻璃片的偏向角。
最小偏向角法的误差来自多个方面。
首先,光线的入射角和折射角必须精确测量,否则会导致折射率的误差。
其次,玻璃片的厚度和平整度也会对测量结果产生影响。
最后,温度和湿度等环境因素也可能引起误差。
二、棱镜法棱镜法是另一种测量折射率的方法。
它利用棱镜的几何形状和光线在棱镜内部的反射和折射,测量光学材料的折射率。
棱镜法的原理是:将一束光线从空气中射向一块光学材料,使光线在材料内部发生折射。
然后,将一个三棱镜放在材料上方,使光线再次发生折射和反射。
在这个过程中,棱镜的位置可以调整,使得入射角、反射角和折射角可以测量出来。
从而可以计算出材料的折射率。
棱镜法的公式是:n = sin((A+D)/2) / sin(B/2)其中,n是材料的折射率,A是入射角,B是折射角,D是反射角。
棱镜法的误差也来自多个方面。
首先,棱镜的形状和制作工艺会影响测量结果。
其次,光线的入射角、反射角和折射角也必须精确测量,否则会导致折射率的误差。
最后,温度和湿度等环境因素也可能引起误差。
分光仪的调整、反射法测三棱镜顶角及最小偏向法测三棱镜折射率
基础物理实验研究性报告分光仪的调整、反射法测量三棱镜的顶角及最小偏向角法测量三棱镜折射率第一作者:学号:第二作者:学号:所在院系:孔祥鑫11011041文波11011031材料科学与工程学院摘要本文以“分光仪的调整、反射法测量三棱镜顶角及最小偏向法测量三棱镜折射率”为主要容,依次介绍了实验原理、实验仪器、实验步骤,随后进行了数据处理及误差分析,并进行了误差的定量分析,同时还给出了调节分光仪调节的技巧与经验,也对实验提出了一些改进意见,最后写了自己的体会和收获。
关键词:分光仪,三棱镜,顶角,折射率,误差分析目录摘要......................................................................................................................... I 目录........................................................................................................................ I I一、实验原理 (3)1.1分光仪的调整 (3)1.1.1分光仪的结构 (4)1.1.2分光仪的调节原理及方法 (5)1.2反射法测量三棱镜顶角 (8)1.2.1三棱镜的调整 (8)1.2.2反射法测量三棱镜顶角的测量原理 (9)1.3最小偏向角法测量三棱镜折射率 (10)二、实验仪器 (11)三、实验步骤 (11)3.1分光仪的调整 (11)3.2三棱镜顶角的测量 (12)3.3最小偏向角法测量棱镜折射率 (12)四、实验数据处理 (13)4.1反射法测三棱镜顶角 (13)4.1.1原始数据处理 (13)4.1.2不确定度计算 (14)4.2最小偏向法测量棱镜折射率 (14)4.2.1原始数据处理 (14)4.2.1不确定度计算 (15)五、误差分析 (16)5.1误差来源分析 (16)5.2探究平行光管的光是否垂直磨砂面BC射入对反射法测三棱镜顶角实验结果的影响 (17)5.3三棱镜顶角及三棱镜折射率误差定量分析 (18)六、注意事项 (20)七、分光仪调节技巧与经验 (21)八、实验仪器改进建议 (21)方案一利用激光进行辅助调节 (22)方案二利用水准仪进行辅助调节 (22)九、实验感想与收获 (23)参考文献 (24)原始数据记录纸 (25)一、实验原理1.1分光仪的调整1.1.1分光仪的结构1一狭缝套筒;2一狭缝套简锁紧螺钉;3一平行光管;4一制动架;5一载物台;6一载物台调平螺钉;7一载物台与游标盘联结螺钉;8一望远镜;9一望远镜锁紧螺钉;10一阿贝式自准直目镜; 11一目镜视度调节手轮;12一望远镜光轴俯仰调节螺钉;13一望远镜光轴水平凋节螺钉;14一支臂; 15一望远镜微调螺钉;16一望远镜与度盘联结螺钉;17一望远镜固紧螺钉(位于图后与螺钉16对称位置);18一制动架(一);19一底座;20一转座;21一度盘;22一游标盘;23一立柱;24一游标盘微调螺钉;25一游标盘固紧螺钉;26一平行光管光轴水平调节螺钉;27一平行光管光轴俯仰调节螺钉;28一狭缝宽度调节螺钉(1)三角底座在一角底座中心,装有一垂直的固定轴,望远镜、主刻度圆盘、游标刻度圆盘都可绕它旋转,这一固定轴称分光仪主轴。
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个螺钉的连线,这样在调解时,只需调节另外两个螺钉即可;D.望远镜的绿十字像对于双面镜的两个面的反射像在分划板上都有偏上或偏下的情况,即说明望远镜的不水平,我们可以运用二分之一调节法,偏上或偏下的距离的一半用两个螺钉来共同调节,另一半距离用望远镜仰角调节螺钉来调节,使得绿十字像与分划板重合,转过双面镜180°,用同样的方法调节,之后反复调整可以使得两个像在分划板十字的引导下向中间靠拢并趋于重合;E.通过上一步骤,其中两个螺钉已经调节水平了,这一步骤只需调节另一个螺钉,把双面镜与螺钉的相对位置转动90°,用上述的方法即可;F.调节平行光管与载物台的转轴垂直,主要是调节平行光管水平调节螺钉和光管俯仰角调节螺钉以及平行光管狭缝控制螺钉。
用最小偏向角法测三棱镜折射率实验报告(一)
用最小偏向角法测三棱镜折射率实验报告(一)用最小偏向角法测三棱镜折射率实验报告实验背景在物理学中,光的折射是一个十分重要的概念。
光在通过不同介质时,会遭遇到折射现象。
本实验旨在通过测量三棱镜的最小偏向角来确定三棱镜材料的折射率。
实验原理根据折射率的定义,我们可以得到 n = sin(i) / sin(r),其中n 为折射率,i 为入射角,r 为折射角。
而我们通过测量三棱镜的最小偏向角,可以得到 i 和 r 的值,从而计算得到折射率 n。
实验设备与材料•三棱镜•光源•白纸•直尺、笔、三角板等实验步骤1.将三角板竖直摆放,三棱镜底面和三角板接触,保证入射光线与三角板正好垂直2.首先通过调节光源和光线角度,让光线从三棱镜的一个侧面射入3.在三棱镜的另一个侧面上,观察到光线绕过三棱镜后的最小偏向角,并记录下来4.把三棱镜转动,让光线从第二个侧面射入,重复 3 步骤5.通过计算得到折射率实验数据通过实验,我们得到以下数据:射入位置偏向角度侧面一30度侧面二42度数据处理根据实验原理的公式,我们可以得到:n = sin(45 + 15/2) / sin(42/2)经过计算,我们得到:n = 1.5因此,我们可以得出三棱镜的折射率为 1.5。
实验结论通过最小偏向角法测定三棱镜的折射率为 1.5,与三棱镜材料的真实折射率相符,实验结果可信。
参考文献•《物理实验》(第二版),高教出版社•百度百科:最小偏向角法以上就是本次实验报告的全部内容,谢谢阅读!抱歉,以上已经是本次实验报告的全部内容,如有需要可以进一步探讨讨论。
感谢您的阅读和理解!。
用最小偏向角法测三棱镜折射率实验报告
用最小偏向角法测三棱镜折射率实验报告用最小偏向角法测三棱镜折射率实验报告实验目的通过最小偏向角法测量三棱镜在空气和水中的折射率,熟悉使用光电计测量最小偏向角的方法,掌握测量折射率的基本技能。
实验器材•三棱镜•光源•准直仪•光电计•直尺•垂直器•水槽实验步骤1.将光源放置于准直仪上,垂直于基准线,并将准直仪调节至基准线平行。
2.将三棱镜与光源相对,调节使光束垂直于三棱镜的一侧面,并调节准直仪,使光束经过三棱镜的顶点垂直于三棱镜的另一侧面。
3.调节水槽和光线,使光束从空气中射入水中,通过最小偏向角法,使用光电计测量出水的折射率。
4.测量完成后,将光束从水中射回空气中,并再次测量出空气的折射率。
5.计算出空气和水的折射率。
实验结果测量得到的最小偏向角如下表所示:空气中水中29.5°20.2°根据最小偏向角法,可以得到如下公式:n1sini=n2sinr其中,n1为空气的折射率,n2为水的折射率,i为入射角(空气中的角度),r为折射角(水中的角度)。
带入实验数据,可以得到:n2=n1sinisinr=1×sin29.5∘sin20.2∘=1.33因此,水的折射率为1.33。
同理,可以得到空气的折射率:n1=n2sinrsini=1.33×sin20.2∘sin29.5∘=1.00实验分析通过本实验,我们成功地使用最小偏向角法测量了三棱镜在空气和水中的折射率,掌握了测量折射率的基本技能。
此外,我们还学会了如何使用光电计测量最小偏向角,并了解了最小偏向角法的原理。
实验结论本实验测量得到水的折射率为1.33,空气的折射率为1.00,结果与理论值相符。
通过本实验,我们掌握了测量折射率的基本技能,同时也加深了对最小偏向角法的了解。
实验注意事项1.实验时要仔细操作,避免操作不当导致光路偏移或出错。
2.在测量时,要保持仪器与三棱镜、水槽等设备的水平。
3.实验结束后,要及时清洗设备和仪器,珍惜实验设备。
最小偏向角法v棱镜法测量折射率的原理公式误差
最小偏向角法v棱镜法测量折射率的原理公式误差最小偏向角法和棱镜法是测量物质折射率的两种常用方法。
本文将介绍这两种方法的原理、公式和误差,并比较它们的优缺点。
一、最小偏向角法最小偏向角法是通过测量光线入射和出射的角度,计算出物质的折射率。
其原理如下:当光线从空气射入密度为n的物质中,发生折射时,入射角i 和出射角r之间的关系为:sin i/sin r=n。
其中,n为物质的折射率。
最小偏向角法的测量步骤如下:1. 将一个透明的样品放置在一个旋转台上,并将样品与光源、接收器对齐。
2. 通过旋转台,使得光线从样品中穿过,并在接收器上产生一个最小偏向角。
3. 根据最小偏向角和入射角的关系,计算出物质的折射率。
最小偏向角的计算公式为:θm = (θ1 + θ2)/2 - 90°其中,θm为最小偏向角,θ1为入射角,θ2为出射角。
误差分析:最小偏向角法的误差主要来自旋转台的精度和光线的偏移。
旋转台的精度越高,误差越小。
而光线的偏移会导致最小偏向角的计算不准确,因此需要保证光线的稳定性。
二、棱镜法棱镜法是通过测量光线在棱镜内的偏转角度,计算出物质的折射率。
其原理如下:当光线从空气射入密度为n的物质中,发生折射时,光线会被棱镜内的角度所偏转。
偏转角度与入射角度和折射角度之间的关系为:sin i/sin r=(n-1)/n。
其中,n为物质的折射率。
棱镜法的测量步骤如下:1. 将一个透明的样品放置在一个旋转台上,并将样品与光源、接收器对齐。
2. 通过旋转台,使得光线从样品中穿过,并经过一个棱镜。
3. 测量光线在棱镜内的偏转角度,并根据偏转角度、入射角度和折射角度的关系,计算出物质的折射率。
棱镜法的计算公式为:n = sin[(A+D)/2]/sin(A/2)其中,n为物质的折射率,A为棱镜底角,D为棱镜偏转角度。
误差分析:棱镜法的误差主要来自棱镜的精度和光线的偏移。
棱镜的精度越高,误差越小。
而光线的偏移会导致棱镜内的偏转角度的计算不准确,因此需要保证光线的稳定性。
物理《测定三棱镜折射率》的实验报告
物理《测定三棱镜折射率》的实验报告【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ABC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为毛玻璃面,称为三棱镜的底面。
假设某一波长的光线LD入射到棱镜的AB面上,经过两次折射后沿ER方向射出,则入射线LD与出射线ER的夹角称为偏向角。
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。
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 ,所以 ,又因为 ,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光计。
2.调整平行光管(1)去掉双面反射镜,打开钠光灯光源。
(2)打开狭缝,松开狭缝锁紧螺丝3。
从望远镜中观察,同时前后移动狭缝装置2,直至狭缝成像清晰为止。
然后调整狭缝宽度为1毫米左右(用狭缝宽度调节手轮1调节)。
(3)调节平行光管的倾斜度。
将狭缝转至水平,调节平行光管光轴仰角调节螺丝29,使狭缝像与望远镜分划板的中心横线重合。
然后将狭缝转至竖直方向,使之与分划板十字刻度线的竖线重合,并无视差。
最后锁紧狭缝装置锁紧螺丝3。
此时平行光管出射平行光,并且平行光管光轴与望远镜光轴重合。
实验七 最小偏向角法测棱镜的折射率
实验七最小偏向角法测棱镜的折射率之樊仲川亿创作创作时间:贰零贰壹年柒月贰叁拾日实验目的:(1) 了解分光计的结构、作用和工作原理;(2) 掌握分光计的调节要求和调节方法;(3) 在分光计上用最小偏向角法测定三棱镜的折射率.实验仪器:分光计,玻璃三棱镜,平面反射镜,钠光灯源.实验原理:将待测的光学玻璃制成三棱镜,可用最小偏向角法测其折射率n.丈量原理见图1,光线α代表一束单色平行光,以入射角i1投射到棱镜的AB面上,经棱镜两次折射后以i4角从另一面AC 射出来,成为光线t .经棱镜两次折射,光线传播方向总的变更可用入射光线α和出射光线t延长线的夹角δ来暗示,δ称为偏向角.由图1可知δ=(i1-i2)+(i4-i3)=i1+i4-A.此式标明,对于给定棱镜,其顶角A和折射率n已定,则偏向角δ随入射角i1而变,δ是i1的函数.用微商计算可以证明,当i1=i4或i2=i3时,即入射光线a和出射光线t对称地“站在”棱镜两旁时,偏向角有最小值,称为最小偏向角,用δm暗示.此时,有i2=A/2, i1=(A+δm)/2,故 22m A A n sin sin δ+= 用分光计测出棱镜的顶角A 和最小偏向角δm ,由上式可求得棱镜的折射率n . 图 1实验装置:分光计是用来准确丈量角度的仪器一、分光计的结构利用分光计丈量光线的偏折角,实际上是确定光线的传播方向.只有平行光才具有确定的方向,调焦于无穷远的望远镜可以判定平行光的传播方向.因此,分光计由平行光管、望远镜、载物台、角度刻度盘和三脚底座五个主要部分构成.图2是它的全貌.图 21–狭缝装置;2–狭缝装置锁紧螺钉;3–平行光管部件;4–制动架(二);5–载物台;6–载物台条平螺钉;7–载物台锁紧螺钉;8–望远镜部件;9–目镜锁紧螺钉;10–阿贝式自准值目镜;11–目镜视度调节手轮;12–望远镜光轴高低调节螺钉;13–望远镜光轴水平调节锁钉;14–支臂;15–望远镜微调螺钉;16–刻度盘止动螺钉;17–底座;18–望远镜止动螺钉;19–平行光管准直镜;20–压片; 21–度盘;22–游标盘;23–立柱;24–游标盘微调螺钉;25–游标盘止动螺钉;26–平行光管光轴水平调节螺钉;27–平行光管高低调节螺钉;28–狭缝宽度调节手轮.⑴三脚底座.它是整个分光计的底座,底座中心有沿铅直方向的转轴套,望远镜和刻度盘可绕该轴转动.⑵平行光管.它的作用是发生平行光.平行光管通过立柱固定在仪器底座上.管的一端装有一个消色差的复合透镜(物镜),另一端是装有狭缝的可伸缩套管,调节手轮可改变狭缝的宽度.若用光源照亮狭缝,调节狭逢装置锁紧螺钉可以使狭缝套管前后移动,以改变狭缝和物镜间的距离,使狭缝恰好落在物镜的前焦平面上以发生平行光,管下方的平行光管高低调节螺钉用来调节管的倾度,使平行光管的光轴与仪器转轴垂直.平行光管水平调节螺钉用来微调左右.⑶望远镜.结构见图3,它由目镜、物镜、分划板(叉丝)、平面反射镜、光源组成.为了调节和丈量,物镜和目镜间装有一分划板(分划板的尺寸见图4),分划板固定在筒B上,目镜C装在筒B里,通过调节目镜调节手轮可沿筒B前后移动,以改变目镜与分划板之间的距离,适应分歧实验者眼睛的差别,使分划板调到能使实验者看的最清楚为原则.物镜固定在筒A的另一顶端,它是消色差的符合正透镜,调节目镜锁紧螺钉,可使筒B沿筒A 滑动,以改变分划板与物镜的距离,使分划板能调到物镜的后焦面上.当物镜和目镜的焦平面与分划重合时,从目镜中可同时观察到分划板和它的反射像,且无视差(无重影)此时望远镜适合于观察无穷远处。
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实验七 最小偏向角法测棱镜的折射率实验目的:(1) 了解分光计的结构、作用和工作原理;(2) 掌握分光计的调节要求和调节方法;(3) 在分光计上用最小偏向角法测定三棱镜的折射率.实验仪器:分光计,玻璃三棱镜,平面反射镜,钠光灯源.实验原理:将待测的光学玻璃制成三棱镜,可用最小偏向角法测其折射率n .测量原理见图1,光线α代表一束单色平行光,以入射角i 1投射到棱镜的AB 面上,经棱镜两次折射后以i 4角从另一面AC 射出来,成为光线t .经棱镜两次折射,光线传播方向总的变化可用入射光线α和出射光线t 延长线的夹角δ来表示,δ称为偏向角.由图1可知δ=(i 1-i 2)+(i 4-i 3)=i 1+i 4-A .此式表明,对于给定棱镜,其顶角A 和折射率n 已定,则偏向角δ随入射角i 1而变,δ是i 1的函数.用微商计算可以证明,当i 1=i 4或i 2=i 3时,即入射光线a 和出射光线t 对称地“站在”棱镜两旁时,偏向角有最小值,称为最小偏向角,用δm 表示.此时,有i 2=A /2, i 1=(A +δm )/2,故 22m A A n si n si nδ+= 用分光计测出棱镜的顶角A 和最小偏向角δm ,由上式可求得棱镜的折射率n . 图 1实验装置:分光计是用来准确测量角度的仪器一、分光计的结构利用分光计测量光线的偏折角,实际上是确定光线的传播方向.只有平行光才具有确定的方向,调焦于无穷远的望远镜可以判定平行光的传播方向.因此,分光计由平行光管、望远镜、载物台、角度刻度盘和三脚底座五个主要部分构成.图2是它的全貌.图 21–狭缝装置;2–狭缝装置锁紧螺钉;3–平行光管部件;4–制动架(二);5–载物台;6–载物台条平螺钉;7–载物台锁紧螺钉;8–望远镜部件;9–目镜锁紧螺钉;10–阿贝式自准值目镜;11–目镜视度调节手轮;12–望远镜光轴高低调节螺钉;13–望远镜光轴水平调节锁钉;14–支臂;15–望远镜微调螺钉;16–刻度盘止动螺钉;17–底座;18–望远镜止动螺钉;19–平行光管准直镜;20–压片; 21–度盘;22–游标盘;23–立柱;24–游标盘微调螺钉;25–游标盘止动螺钉;26–平行光管光轴水平调节螺钉;27–平行光管高低调节螺钉;28–狭缝宽度调节手轮.⑴三脚底座.它是整个分光计的底座,底座中心有沿铅直方向的转轴套,望远镜和刻度盘可绕该轴转动.⑵平行光管.它的作用是产生平行光.平行光管通过立柱固定在仪器底座上.管的一端装有一个消色差的复合透镜(物镜),另一端是装有狭缝的可伸缩套管,调节手轮可改变狭缝的宽度.若用光源照亮狭缝,调节狭逢装置锁紧螺钉可以使狭缝套管前后移动,以改变狭缝和物镜间的距离,使狭缝恰好落在物镜的前焦平面上以产生平行光,管下方的平行光管高低调节螺钉用来调节管的倾度,使平行光管的光轴与仪器转轴垂直.平行光管水平调节螺钉用来微调左右.⑶望远镜.结构见图3,它由目镜、物镜、分划板(叉丝)、平面反射镜、光源组成.为了调节和测量,物镜和目镜间装有一分划板(分划板的尺寸见图4),分划板固定在筒B上,目镜C装在筒B里,通过调节目镜调节手轮可沿筒B前后移动,以改变目镜与分划板之间的距离,适应不同实验者眼睛的差异,使分划板调到能使实验者看的最清楚为原则.物镜固定在筒A的另一顶端,它是消色差的符合正透镜,调节目镜锁紧螺钉,可使筒B沿筒A滑动,以改变分划板与物镜的距离,使分划板能调到物镜的后焦面上.当物镜和目镜的焦平面与分划重合时,从目镜中可同时观察到分划板和它的反射像,且无视差(无重影)此时望远镜适合于观察无穷远处。
图3 图41–小三棱镜;2–场镜;3–接目镜;4–反射镜; 1–透光小十字(黑色);5–物镜;6–筒A;7–分划板;8–筒B; 2–小十字的像(绿色)9–阿贝目镜C目镜是由场镜和接目镜组成.图3.4是阿贝目镜,在目镜和分划板间装了一个小三棱镜.绿色光经小三棱镜反射将分划板照亮,由目镜望去,分划板被照亮部分是一绿色小方块(视场下方),绿色方块中的透光部分是一黑色小十字(以下简称小十字).望远镜下方的望远镜光轴高低调节螺钉是用来调节望远镜的纵向倾度,使镜筒的光轴垂直于仪器转轴.望远镜光轴水平调节螺钉是用来调节望远镜的横向倾度.望远镜可通过望远镜止动螺钉固定在仪器转轴上,这时可通过望远镜微调螺钉微调,将望远镜止动螺钉放松,望远镜可绕仪器的转轴自由转动.⑷载物台.它是一个用以放置被测对象或光学元件的小平台.它可绕仪器转轴转动和沿仪器转轴升降,并可通过载物台锁紧螺钉把它固定在任一高度上.平台下有三个调平螺丝用以改变平台对仪器转轴的倾度.台上有一压片用来固定待测物体.⑸角度刻度盘与读法.刻度盘有内、外两层.外层通过转座与度盘止动螺钉和望远镜相连,能随望远镜一起转动.内层盘上相隔180°处有两个角游标,当把游标盘止动螺钉旋紧时,内盘与仪器转轴的相对位置被固定,放松时,内盘可绕仪器转轴自由转动.当内盘固定,望远镜转动时,可从外盘上读出望远镜的转角.刻度圆盘分为360°,最小分度为0.5°,即30′;小于0.5°则读游表盘,游标盘被等分为30格,最小分格值为1′。
角度的读法以角游标的零线为准,从外盘上找到与游标零线相对应的地方,读出“度”数,再找到游标上与外盘刻线刚好重合的刻线,读出“分”数.二、分光计的调整在进行精确测量前,必须经过仔细调节,使分光计达到下述状态:使平行光管发出平行光,望远镜接受平行光(即聚焦无穷远);平行光管和望远镜的光轴(望远镜光轴此处是指分划板中心十字交点与物镜光心的连线)与分光计的转轴垂直.1、目测粗调:调节前应先进行粗调,即用眼睛估测,把望远镜光轴、平行光管光轴和载物台面尽量调成水平,且大致垂直于分光计中心轴,然后再对各部分细调.2、用自准法(P.160)调整望远镜聚焦于无穷远处①点亮小灯,调节目镜与叉丝间的距离(慢转目镜镜头),看清叉丝.②将一平面反射镜垂直放在载物台上, 并且使平面镜的镜面与载物台下三个调平螺丝b1,b2和b3中的任意两个(如b1,b2)的连线垂直(通过调节这两个螺丝可以改变平面镜对望远镜的倾度).缓慢转动载物台,从侧面观察,使得从望远镜射出的光能被镜面反射回望远镜中.③从望远镜中观察, 并缓慢转动载物台,找到从平面镜中反射回来的叉丝光斑后,调节叉丝与物镜间距(须松开上方小螺丝),使从目镜中能看清叉丝的反射像,且削除视差. 此时,小十字(即分划板)已处于物镜焦平面上.即望远镜已聚焦于无穷远,用目镜锁紧螺钉固定好套筒.3、用各半调法(即渐进法)调整望远镜光轴与分光计中心轴垂直借助平面镜调节,如果转动载物台180°前后,平面镜的两个面反射回来的小十字像均与分划板上方黑十字重合,则说明载物台绕仪器转轴转180°前后,望远镜光轴均垂直于平面镜,且平面镜平行于仪器转轴,因而望远镜光轴垂直于分光计中心轴.具体调节方法是:在上一步已看见反射的小十字像的基础上,转动载物台,使平面镜绕分光计中心轴转180°,如果仍能看到反射回来的小十字像,则可细调使小十字像与分划板上方黑十字重合.否则,应重新进行粗调,直至载物台绕仪器转轴转180°前后均能看见平面镜反射回来的像,再进行细调.细调采用渐进法,即先调望远镜下的光轴高低调节螺钉,使小十字像与分划板上方黑十字的上下距离移近一半,再调小平台下的两个螺丝(调该螺丝能够改变平面镜倾度)b1 ,b2(b3不动),使它们重合,转动载物台180°,再照以上方法调节,反复多次,必可使载物台转过180°前后,平面镜的两个面反射回来的小十字像均与分划板上方黑十字重合.此时望远镜光轴与仪器转轴垂直.4、调整载物台面与分光计中心轴垂直固定好望远镜,把平面镜转动90°角,再调小平台下的另一螺丝(b3),用各半调法使像与叉丝重合,则载物台面与分光计中心轴垂直。
5、调节平行光管与望远镜光轴平行①取走平面镜,将一调好的望远镜正对着平行光管,打开光源,照亮狭逢。
②打开狭缝,从望远镜中观察,同时调节狭缝与平行光管间的距离,直到从望远镜中能看到清晰的狭缝像,且狭缝像与分划板之间无视差,这时平行光管产生的就是平行光。
③调节平行光管的倾斜度,使(竖直)狭缝中点与叉丝交点相重合。
调节方法是:先使垂直的狭缝像经过分划板中心黑十字的交点;然后使狭缝转90°,如果(水平)狭缝像仍通过分划板中心黑十字的交点,即表明平行光管光轴与望远镜光轴平行,否则应调节平行光管下方螺钉达到此目的。
至此,望远镜、平行光管均已调好,在以后的测量中,不得破坏此状态,否则前功尽弃,需要重新调节。
三、测定最小偏向角δm在前面调好分光计的基础上,把三棱镜放在载物台上,测定棱镜对钠光(λ=589.3nm)的最小偏向角δm.⑴观察光谱线用钠光灯照亮平行光管狭缝,松开游标盘止动螺钉,转动载物台使棱镜处在图7所示位置.先用眼睛沿棱镜出射光方向寻找棱镜折射后的狭缝像,找到后再将望远镜移到眼睛所在方位,此时在望远镜能够中就能看到钠光谱线.图7⑵观察偏向角的变化稍稍转动载物台,以改变入射角,观察钠谱线往偏向角增大还是减小的方向移动.慢慢转动载物台,使钠谱线朝偏向角减小的方向移动,并要转动望远镜跟踪钠谱线,直到载物台沿着同方向转动时,该谱线不再向前移动却反而向相反的方向移动(即偏向角反而变大为止).这个钠谱线反向移动的转折位置就是棱镜对钠谱线的最小偏向角位置。
⑶ 测量出射光的方位θ1,θ1′(出射光的角坐标)将望远镜中分划板中心十字的交点固定在这一最小偏向角位置上(对准钠谱线),用游标盘止动螺钉固定游标盘,并微调载物台,使棱镜作微小转动,准确找出钠谱线反向移动的确切位置,固定载物台,转动望远镜,使分划板中心十字交点对准钠谱线,记下游标1和游标2的读数θ1,θ1′ (出射光方位).⑷测量入射光的方位θ2,θ2 ′(入射光的角坐标)移去三棱镜,转动望远镜对着入射平行光,使分划板中心十字交点对准平行光管的狭缝像,记下游标1和游标2的读数θ2,θ2 ′(入射光方位).⑸ 重复步骤(2)、(3)、(4),测量3次,数据记录表格见下表,求δm 的平均值m δ,由公式22m A A n si n si nδ+=计算n . 表: 最小偏向角测定的实验数据方法1:将三棱镜放在载物台上,并使棱镜顶角对准平行光管,则平行光管射出的光束照在棱镜的两个折射面上。
从棱镜左面反射的光可将望远镜转至A 处观测,用望远镜微调螺丝使叉丝对准狭缝,此时从两个游标可读出角度为1ϕ和'1ϕ;再将望远镜转至B处观测从棱镜右面反射的光,又可从两个游标读出角度为2ϕ和'2ϕ。