实验47三棱镜的偏向角特性和色光折射率的测定

《测定三棱镜折射率》物理实验报告实验报告

测定三棱镜折射率实验目的1.掌握三棱镜的工作原理，了解折射率的概念与测量方法。

2.通过实验测量三棱镜的折射率，掌握折射率测量实验的方法和技巧。

实验器材1.三棱镜2.光源3.半圆形槽4.透明板5.游标卡尺6.直尺7.三角板实验原理三棱镜的工作原理三棱镜的工作原理是利用光的折射原理，在三棱形各边与底面边缘的交点处，发生多次反射折射后，使光线通过底面侧面斜入，在顶面因截面等效而沿垂直入射，从而使得光线发生偏折，从而达到折射作用。

折射率的概念在光从一介质（例如空气）进入另一个介质（例如玻璃）时，它的速度发生变化，因此出现了弯曲。

这个现象被称为折射。

折射率即为介质对光线的折射能力的描述，数值上表示为两个介质中光速比的倒数。

即：$$ n=\\frac{c_1}{c_2} $$其中，n为折射率，c1表示入射介质中的光速，c2表示出射介质中的光速。

折射率的测量方法三棱镜测量法在三棱镜的顶面留下一条黑线，用一个反光板每次转动 10 度的方式，在三棱镜旁边找到对应的入射角和折射角，即可测量出三棱镜的折射率。

1.将三棱镜放在半圆形槽上，加入透明板，使三棱镜平静地放在槽内。

注意调整透明板和三棱镜之间的夹角为90度。

2.点亮光源，使其通过透明板垂直入射于三棱镜的一个侧面，使得光线尽可能平行于三棱镜的顶面。

3.用游标卡尺测量光线交点到基准线的距离，这里可以测量光线再次出射的面上的交点。

4.移动透明板，调整进入三棱镜的光线的角度，重复 3 步骤，记录不同角度下的距离。

5.根据记录的数据计算三棱镜的折射率。

实验结果与分析我们重复了三次实验，分别记录了不同角度下的距离数据。

最终得到的数据记录如下表所示：入射光角度透光距离（cm）60 8.665 8.370 8.075 7.8根据以上数据，我们可以计算出三棱镜的折射率。

对于以顶点为入射点，以三棱镜底面作为对称面，对于三棱镜而言，以法向量向上一侧为 1 值，那么我们可得：$$\\sin {\\theta_1} = \\frac{1}{n} \\cdot \\sin {\\theta_2}$$其中 $\\theta_1$ 为第一次光线入射三棱镜内部成角度，$\\theta_2$ 为第二次光线入射三棱镜内部成角度，n为三棱镜折射率。

分光计测量三棱镜的最小偏向角实验报告

分光计测量三棱镜的最小偏向角实验报告分光计是一种用于测量光的偏离角度的仪器，而三棱镜则是分光计的重要组成部分。

本文将对使用分光计测量三棱镜的最小偏向角的实验进行详细描述。

我们需要明确什么是偏向角。

偏向角是指光线从一个介质射向另一个介质时，光线的偏离角度。

在三棱镜实验中，我们希望测量的是光线从空气射向三棱镜时的最小偏向角。

为了能够准确测量这个角度，我们需要使用分光计这个精密的仪器。

实验前，我们需要先了解分光计的结构和原理。

分光计由一个透镜和一个刻度盘组成。

透镜用于聚焦光线，而刻度盘用于测量光线的偏离角度。

在实验中，我们会将三棱镜放置在透镜前面，然后调节刻度盘，使得透过三棱镜的光线能够落在刻度盘上。

实验开始前，我们需要先做一些准备工作。

首先，我们要确保实验环境中没有强光干扰，可以选择在暗室中进行实验。

其次，我们需要调整分光计的零点，即让刻度盘上的指针指向零刻度，以保证测量的准确性。

最后，我们要确保三棱镜表面的清洁，以免因为污物的影响而导致测量结果的偏差。

实验中，我们将会使用一束平行光照射到三棱镜上。

为了确保光线的平行度，我们可以使用一束激光作为光源。

当光线照射到三棱镜上时，会发生折射和反射现象。

我们将会观察到从三棱镜上射出的光线，并使用分光计来测量这些光线的偏离角度。

在实验中，我们会逐渐调节刻度盘，直到观察到从三棱镜上射出的光线最小偏离。

这时，我们可以读取刻度盘上的数值，这个数值就是三棱镜的最小偏向角。

通过多次实验，我们可以得到一个平均值，以提高测量的准确性。

实验结束后，我们可以根据测得的最小偏向角来计算三棱镜的折射率。

根据光的折射定律，我们可以得到折射率与入射角和折射角的正切值之间的关系。

通过测量得到的最小偏向角，我们可以进一步计算出三棱镜的折射率。

通过这个实验，我们不仅学会了如何使用分光计来测量光线的偏离角度，还了解了三棱镜的最小偏向角与折射率之间的关系。

这对于我们进一步研究光的传播和折射现象，具有重要的意义。

三棱镜偏向角与色光折射率的测定答辩实验报告

下一页下一页上一页上一页将待测的三棱镜lmn放置在载物台上如图所示abc为调节载物台的三个螺丝先使三棱镜的两个光学平面lmln分别和abac垂直然后反复地吧自准直望远镜转到oe和oh位置处调节望远镜和调节螺丝a与b直到自准直望远镜的光轴既垂直于光学平面lm又垂直于光学平面ln为对分光计进行了如上的调整后我们开始做三棱镜的偏向角特性和色光折射率的测定实验
B窗窗
270º56′ 273º15′ 274º13′ 275º11′ 275º30′ 275º53′ 276º26′ 277º05′ 278º51′
B窗窗
A窗窗
B窗窗
218º47′ 342º350′ 152º35′ 221º20′ 222º49′ 223º48′ 274º10′ 224º35′ 225º10′ 225º49′ 227º21′ 338º39′ 337º49′ 336º35′ 336º20′ 335º50′ 335º20′ 234º49′ 330º05′ 158º40′ 157º35′ 156º35′ 156º21′ 155º49′ 155º19′ 154º49′ 153º06′
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解方程可以得：
（ + sin θ +A-i） cos A sin i 2 n= +（sin i） sin A
2
然后我们可以多次测量，取平均值，也可以算出色光的折射率。
返回数据
谢谢！
以已调整好的望远镜作为基准，调节平行光管狭缝至透镜的距离，使在望远镜中能看到狭缝清晰的像，且狭缝与分划板上的刻线无视差。再调节平行光管倾斜度调节螺钉，使狭缝像处于分划板上下横线上。
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（图一）
根据双面镜前后两个面都是平行的，且其都与底座都是垂直的，若望远镜和载物台已和分光计中心轴调成垂直，则平面镜放在载物台上应能看到如图二的图像，转过180度后，也应该是相同的。

棱镜偏向角特性和色光折射率的测量

实验35（设计性实验7）棱镜偏向角特性和色光折射率的测量【一】实验目的1. 了解棱镜的偏向角特性和学习材料折射率测量的一种方法。

2. 进一步掌握分光计的调整和使用。

【二】实验原理复色光通过棱镜后产生不同的偏折，光线通过棱镜将发生色散。

从图35-2中可知：θ =(i 1-i 2)+(i 4-i 3)=(i 1+i 4)-(i 2+i 3)i 2+i 3=A∴ θ= i 1+i 4-A式中A 为棱镜顶角，θ称为偏向角，即单色光通过棱镜所偏折的角度。

对于不同波长的光，虽然入射角相同但折射率不同，折射光线的位置也不同，即不同波长的光以同一入射角入射到棱镜时，经棱镜折射后，它们的偏向角不同，于是原来混在一起的不同波长的光就被分开了，即发生了色散。

在偏向角θ= i 1+i 4-A 式中i 4和棱镜折射率有关，而A 为常数，因此偏向角在棱镜折射率一定的情况下，只与入射角i 1有关。

若i 1由小变大，可以发现当i 1为某一值时，θ有一极小值。

根据θ与i 1和i 4的关系式中i 1和i 4对称性以及光路可逆性，可定性地看出：当i 1= i 4时，θ值为极小值θmin。

这时i 2= i 3=2A ，即当θ=θmin时光路是完全对称的，这时光线在棱镜内通过时平行于棱镜底边。

最小偏向角位置在棱镜仪器的设计和使用中是一个重要因素。

我们也常利用最小偏向角来测量做成棱镜形状的透明材料和折射率。

【三】设计内容和要求1. 测量色光折射率观察光线通过三棱镜时的折射现象，并注意三棱镜在载物台上放置的位置。

转动载物台，体会到最小偏向角的存在，并设计数据记录表格测量之。

当偏向角θ达到极小值θmin 时，光路完全对称则： θmin =2i 1-A 得： i 1=(A +θmin )/2 又 A=i 2+i 3=2i 2n =21sin sin i i∴ n =sin []2/)(minθ+A /sin(A /2)色光波长如下表所示：U ±=minminθθ(U 值用二倍标准差表达)间接测定棱镜玻璃对各种色光的折射率，并写出最终结果表达式：n U n n ±= 2. 测定棱镜对某一色光的偏向角特性曲线设计如何测量入射角，描绘出光路图，供指导教师检查。

《测定三棱镜折射率》物理实验报告

《测定三棱镜折射率》物理实验报告实验目的：本次实验的主要目的是通过测定三棱镜折射率来加深我们对光学原理的认识，同时加强对实验技能的掌握能力。

实验原理：基于光的物理原理，我们知道当光线从一个介质中射入到另一个介质中的时候，光线的传播方向会发生改变，这个现象被称为折射。

而折射现象的大小取决于两个介质的折射率之比即$n=\frac{n_2}{n_1}$，因此我们可以通过测量折射角和入射角，从而计算出折射率。

具体的实验步骤：1、首先将三棱镜沿垂直光轴方向和基座方向均匀磨光，使其两个基面的夹角保持在一个特定的范围内。

2、接下来，将钠光管放置在恒温水槽中，通过调整透镜的位置使得光线射入三棱镜内部，此时可以通过放置白纸来观察到不同的色散现象。

3、钦定一个颜色作为参考，接着将三棱镜内部的光源移动，使其偏离初始位置，观察偏离后钦定颜色的变化，记录并计算出发生变化的角度。

4、重复上述步骤多次，同样记录和计算出每个不同角度偏移所对应的色散角度。

5、最终，将所有的数据整理出来绘制图表，通过数据比较、平均数计算和标准差求解，我们可以得出三棱镜折射率的值，并进行误差分析以确定实验结果的可靠性。

实验结果及误差分析：在本次实验中，根据我们所观察到的色散现象以及绘制出来的数据图表，可以得出如下的结论：1、当光线射入三棱镜内部时，光线的传播方向会发生一定角度的偏移。

2、在不同的偏移情况下，三棱镜所透射的光线颜色也会发生不同的变化。

3、通过我们的测量和计算，得出了三棱镜折射率的值，其具体数值为n=1.62。

4、在进行误差分析时，我们发现实验结果误差的主要来源是对角度的精确度掌握以及设备制造过程中的误差问题，其中，对于角度的精确测量需要更加严谨的设备和实验方法来进行控制。

总结：通过本次实验，我们不仅学习到了折射率的基本概念、三棱镜的原理和相关的实验技巧，更加深入了解光学原理的实践应用。

同时，也体验到了科学研究过程中的耐心解决问题的过程、严密思考与科学探究的过程。

物理实验报告《测定三棱镜折射率》.doc

物理实验报告《测定三棱镜折射率》.doc 实验报告
实验目的：通过使用三棱镜及其折射定律，测量三棱镜的折射率。

实验仪器：三棱镜、激光光源、光屏、直尺及角度测量仪。

实验原理：三棱镜的折射定律：入射光线与三棱镜表面的夹角等于其出射光线与表面夹角的和。

即：sin i / sin r = n。

其中，i为入射角，r为出射角，n为介质的折射率。

实验步骤：
1. 将三棱镜放在光源前方，确保光线正常入射。

2. 在光屏上取一个明显的点，作为光的初始位置。

3. 在三角板上测量入射角i和出射角r。

4. 将光屏沿着光线方向移动，测量出最终光点的位置。

5. 计算得出三棱镜的折射率。

6. 重复以上步骤三次，并取平均值得到最终结果。

实验数据：在三角板上测得的三组数据如下：
第一组：i=30°，r=20.5°
实验结果：根据所测得的三组数据，计算得出三棱镜的折射率如下：
n1 = sin 30° / sin 20.5° ≈ 1.51
因此，三棱镜的平均折射率为：
实验结论：通过本次实验，可以测量出三棱镜的折射率，其平均值为1.52。

物理实验报告《测定三棱镜折射率》

物理实验报告《测定三棱镜折射率》
测定三棱镜折射率实验
实验目的
1、熟悉镜的折射原理、平面折射法几何构造和三棱镜的折射原理。

2、根据三棱镜的折射率、角度数据及遍历法求解出该镜的折射率。

实验原理
三棱镜就是利用三个接触角来充分发挥光线在介质之间的能量转换，利用折射法把进入介质完全反射到空气中。

它有两个特点：1. 所用折射法；2. 可以改变光线的方向以及角度。

根据三棱镜的折射原理计算出三棱镜的折射率及折射角。

实验步骤
1、准备仪器：三棱镜、镜架及万用表。

2、根据三棱镜的外表检查三棱镜的整齐与否；并测量三棱镜的反射角、三棱镜的折射角，测得数据如下：
a.三棱镜反射角：45
b.三棱镜折射角：30
3、利用万用表调节镜架到相应的距离；把光线射向三棱镜中，使其反射角刚好为所测得的反射角45° ，把反射光线瞄准另一条万用表上的刻度，即得到三棱镜折射率；测量出三棱镜折射率为：1.5。

4、最后把三棱镜原形放回去，收好仪器。

实验结果
通过上述实验，验证了三棱镜的折射率，三棱镜总折射率为1.5。

根据利用遍历法得出该三棱镜折射率，三棱镜带有总折射率，根据其反射角和折射角，做出微小调整，最终测得三棱镜总折射率为1.5。

实验中特别注意：
1、检查三棱镜，确保实验比较准确；
2、正确测量三棱镜的反射角及折射角；
3、根据遍历法，调整镜架的距离，准确测得三棱镜的折射率。

总结
通过本次实验，我们掌握了三棱镜的折射原理、折射率的测定方法；掌握平面折射法几何构造。

这些知识为我们今后熟练操作电光仪器，精确分析电光信号奠定了坚实的理论基础和实践经验。

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。

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。

(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。

至此分光计调整完毕。

3．测三棱镜的折射率(1)将三棱镜置于载物台上，并使玻璃三棱镜折射面的法线与平行光管轴线夹角约为60度。

(2)观察偏向角的变化。

用光源照亮狭缝，根据折射定律判断折射光的出射方向。

先用眼睛在此方向观察，可看到几条平行的彩色谱线，然后慢慢转动载物台，同时注意谱线的移动情况，观察偏向角的变化。

顺着偏向角减小的方向，缓慢转动载物台，使偏向角继续减小，直至看到谱线移至某一位置后将反向移动。

这说明偏向角存在一个最小值。

谱线移动方向发生逆转时的偏向角就是最小偏向角。

1用望远镜观察谱线。

在细心转动载物台时，使望远镜一直跟踪谱线，并注意观察某一波长谱线的移动情况。

在该谱线逆转移动时，拧紧游标盘制动螺丝27，调节游标盘微调螺丝26，准确找到最小偏向角的位置。

2测量最小偏向角位置。

转动望远镜支架15，使谱线位于分划板的中央，旋紧望远镜支架制动螺丝21，调节望远镜微调螺丝18，使望远镜内的分划板十字刻度线的中央竖线对准该谱线中央，从游标1和游标2读出该谱线折射光线的角度和。

3测定入射光方向。

移去三棱镜，松开望远镜制动螺丝21，移动望远镜支架15，将望远镜对准平行光管，微调望远镜，将狭缝像准确地位于分划板的中央竖直刻度线上，从两游标分别读出入射光线的角度和。

测定三棱镜折射率色散实验报告

测定三棱镜折射率色散实验报告实验目的：【实验仪器】：1.三棱镜：用于折射光线，使光线发生偏折。

2.白光源：提供全波长的光源。

3.单色仪：用于分离出单一波长的光。

4.平行板：用于调整出水平光线。

5.刻度尺：用于测量光线的入射角度。

6.望远镜：用于观察光线通过三棱镜后的偏折角。

【实验原理】：当一束光线从空气斜入射到三棱镜时，光线会在入射面和出射面产生折射。

通过调节三棱镜和平行板的角度，可以使入射光线、出射光线与平行板的法线平行。

此时，光线会以小于90°的角度穿过平行板。

改变入射角度，可以使光线以不同的角度穿过平行板。

通过在实验中使用单色仪，可以使光线单色化，并控制光线的入射角度和偏折角度，从而测量出不同波长的光线的折射角度。

由于折射率的定义为折射角度与入射角度的比值，因此通过实验可以测量出不同波长的光线的折射率，并研究其色散性质。

【实验步骤】：1.将三棱镜放在实验台上，并调整其位置使其稳定。

2.调整单色仪的光源，使其尽可能单色化。

3.调整白光源的位置和光源的亮度，使其能够通过三棱镜。

4.将单色仪的输出光线引出，使其尽可能平行。

5.调整平行板的角度，使光线在入射面和出射面发生折射。

6.使用刻度尺测量光线的入射角度和出射角度。

7.重复以上步骤，测量不同波长的光线的折射角度。

8.根据测得的数据，计算出不同波长的光线的折射率。

【实验数据】：根据实验步骤，我们测得了不同波长的光线的入射角度、出射角度，如下表所示：波长（nm），入射角度（°），出射角度（°）--，--，--400，45.5，29.3500，45.2，29.7600，44.8，30.1【数据处理】：根据实验数据，可以计算出不同波长的光线的折射率。

利用光的折射率公式：n= sin(i) / sin(r)，其中n为折射率，i为入射角度，r为出射角度。

根据上述公式，我们可以计算出不同波长的光线的折射率，结果如下：波长（nm），入射角度（°），出射角度（°），折射率--，--，--，--400，45.5，29.3，1.553500，45.2，29.7，1.518600，44.8，30.1，1.483【结果分析】：根据实验数据的计算结果，我们可以发现，不同波长的光线的折射率是不同的。

实验47三棱镜的偏向角特性和色光折射率的测定

实验47 三棱镜的偏向角特性和色光折射率的测定
一、实验内容与数据处理
观察出射光并测量偏向角
1.把三棱镜放在载物台上
2.将载物台旋转到合适的角度
3.将望远镜转动到这个方向，在此附近寻找出射光。

4.找到绿光后，保持望远镜位置不变，小角度旋转角游标盘，带动载物台一起
旋转，观察绿光的出射方向随入射方向变化的现象。

5.寻找出绿光出现最小偏向时的位置。

二、分析与讨论
1.三棱镜的最小偏向角是棱镜仪器的设计和使用中的一个重要参数。

2.在调整分光计时，如果没有达到要求就会出现一下两种情况：⑴若载物台平面与分光计中心轴垂直，而与望远镜光轴不垂直，则当转动载物台时，无论哪个反射面对准望远镜，在望远镜中看到的叉丝像总是偏上或总是偏下。

⑵若望远镜光轴与分光计中心轴垂直，而载物台平面不垂直，则当转动载物台，使一个反射面正对望远镜时若叉丝像偏下；转过180°，使另一个反射面正对望远镜，叉丝像必偏上。

这时可以调整载物台调整螺母a、b、c中任选两个。

三棱镜的偏角特性和折射率的测定

三棱镜的偏向角特性和色光折射率的测定在介质中，不同波长的光有着不同的传播速度v ，不同波长的光在真空中传播速度相同都为c 。

c 与v 的比值称为该介质对这一波长的光的折射率，用n 表示，即：vc n =。

同一介质对不同波长的光折射率是不同的。

因此，给出某一介质的折射率时必须指出是对某一波长而言的。

一般所讲的介质的折射率通常是指该介质对钠黄光的折射率，即对波长为589.3nm 的折射率。

本实验测量的是玻璃对汞的绿谱线的折射率，即对波长为546.07nm 的光的折射率。

1、实验目的（1）进一步学习分光计的正确使用（2）学会用最小偏向角法测三棱镜的折射率。

2．实验仪器分光计，平面反射镜，三棱镜，汞灯及其电源。

3．实验原理介质的折射率可以用很多方法测定，在分光计上用最小偏向角法测定玻璃的折射率，可以达到较高的精度。

这种方法需要将待测材料磨成一个三棱镜。

如果测液体的折射率，可用表面平行的玻璃板做一个中间空的三棱镜，充入待测的液体，可用类似的方法进行测量。

当平行的单色光，入射到三棱镜的AB 面，经折射后由另一面AC 射出，如图6-13所示。

入射光线LD 和AB 面法线的夹角i 称为入射角，出射光ER 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，当光线对称通过三棱镜，即入射角i 0等于出射角i 0’时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角δmin。

由图6-13可知：δ=（i-r ）+（i’-r’）（6-2）A =r +r’ （6-3）可得：δ=（i+i’）-A （6-4）三棱镜顶角A 是固定的，δ随i 和i’而变化，此外出射角i’也随入射角i 而变化，所以偏向角δ仅是i 的函数．在实验中可观察到，当i 变化时，δ有一极小值，称为最小偏向角．令0=did δ，由式(6-4)得 1'-=didi （6-5）再利用式（6-3）和折射定律,s i n s i n r n i = 's i n 's i n r n i = （6-6）图6-13 光线偏向角示意图显然，这时单色光线对称通过三棱镜，最小偏向角为δmin ，这时由式（6-4）可得：δmin =2i –A)(21mi nA i +=δ由式（6-3）可得： A =2r2A r =由折射定律式（6-6），可得三棱镜对该单色光的折射率n 为2s i n)(21s i n s i n s i n m i n A A ri n +==δ （6-9）由式（6-9）可知，只要测出三棱镜顶角A 和对该波长的入射光的最小偏向角δmin ，就可以计算出三棱镜玻璃对该波长的入射光的折射率。

大学物理实验-三棱镜折射率的测量

一、实验名称三棱镜折射率的测量二、实验目的（1）观察三棱镜的色散现象。

（2）掌握用分光计测量三棱镜最小偏向角的基本方法。

（3）学习利用最小偏向角测定三棱镜对各色光的折射率的基本思路。

三、实验原理 (基本原理概述、重要公式、简要推导过程、重要图形等；要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材)1. 分光计简单介绍：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。

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，分光计的调节是很重要的，分光计是在平行光中观察有关现象和测量角度，因此应达到以下三个要求：平行光管发出平行光；望远镜能接受平行光；望远镜、平行光管的光轴垂直仪器公共轴。

2. 用最小偏向角法测三棱镜材料的折射率一束单色光以角入射到AB 面上，经棱镜两次折射后，从AC 面射出来，出射角为i 12。

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的大小随入射角的变化而变化。

而当12'i i =时，δ为最小。

这时的偏向角称为最小偏向角，记为min δ。

由图可以看出，这时1'2Ai =min111='22A i i i δ-=-min 1()2A i δ+=设棱镜材料折射率为n ，则11sin sin 'sin2A i n i n == 故min 1()sinsin 2A i n AAδ+== 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。

四、实验内容和步骤（要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材）1) 调节分光计：目测粗调(望远镜、准直管等高共轴)；用自准法调整望远镜；调整准直管。

2) 使三棱镜光学侧面垂直于望远镜光轴：1，调载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到载物台上，使棱镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直；2，接通目镜光源，遮住从平行光管来的光。

测定三棱镜折射率

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12i 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11-2-1 测三棱镜折射率光路图图11-2-2 最小偏向角测量示意图由图2-1中几何关系得到2'1A i =221'11minA i i i -=-=δ (11-2-1) )(21min 1A i +=δ 设棱镜材料折射率为n ，根据折射定律，则2sin sin sin '11A n i n i == 故 2sin 2sin 2sin sin min 1A AA i n +==δ (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 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而言，记做D n 。

【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。

三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）：αθo (1)180αθ=-αθ(2)/2αθ=图1 顶角测量方法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=I1-I2’-α,因为顶角α满足α=I1’-I2，对于给定的三棱镜来说，角α是固定的，δ随I1和I2’而变化。

其中I2’与α,n (棱镜折射率)，I1依次相关，当I1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。