掠入射法测量棱镜的折射率实验报告
测量双棱镜的锐角及折射率实验报告
测量双棱镜的锐角及折射率实验报告1.了解双棱镜的结构和工作原理；2.掌握用双棱镜测量介质的折射率的方法。
实验仪器：双棱镜、单色光源、读数显微镜、三角架、光学平台和光学平台夹子。
实验原理：双棱镜是由两个三棱镜面互贴而成的光学器件，它们之间的夹角为顶角，顶角较小的一面称为锐角面（R面），顶角较大的一面称为钝角面（P面）。
当光线从空气或真空中以一定角度入射到R面上时，由于介质的折射率不同，产生折射现象，光线将会被分为两部分，一部分向下折射，一部分向上反射。
反射光线不参与后续测量。
在实验中，利用单色光源照射双棱镜的方案来测量双棱镜的折射率。
将光源固定在三角架上，使其照射到双棱镜的R面上。
通过读数显微镜来读取当光线从空气中入射，并通过P面后，再次进入空气时的偏转角度θ。
此时，光线的折射角为i=θ/2。
这时，可以根据双棱镜中夹角α的大小，以及空气的折射率（一般近似为1），来求出双棱镜的折射率n，公式如下：n=sin[(α+i)/2]/sin(α/2)实验步骤：1.固定双棱镜，调整单色光源的灯丝位置，使光线方向与双棱镜的R面成较小的角度。
2.通过读数显微镜来读取光线从空气中入射，并通过P面后，再次进入空气时的偏转角度θ。
3.更换双棱镜的R面和P面，重新测量一组数据。
4.测量完成后，记录所得数据并计算双棱镜的折射率n。
实验结果：测量数据记录表如下：测量次数α（°）i（°）n1 60 31.6 1.532 60 31.6 1.53平均值60 31.6 1.53根据公式n=sin[(α+i)/2]/sin(α/2)，可得双棱镜的折射率n=1.53。
实验结论：通过测量双棱镜的锐角及折射率，我们可以得到以下结论：1.双棱镜的折射率是由顶角的大小决定的。
2.使用单色光源来测量双棱镜的折射率时，需要注意光源方向与双棱镜R面的角度应尽可能小，并且测量次数应进行多次平均，结果更准确。
3.值得注意的是，此实验的测量结果可能存在一定误差，因此在进行实验和计算时必须进行精心设计和计算，以确保结果的准确性。
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：1.学习了解三棱镜的折射现象。
2.了解测量折射率的方法。
3.掌握利用角度测量和折射定律测定三棱镜折射率的实验操作方法。
4.掌握数据处理和误差分析方法。
实验器材：三棱镜、调节盒、经纬仪、三脚架、光源、尺子、直角尺、卡尺等。
实验原理：当光线通过三棱镜时，会发生折射和反射两种现象。
根据光的折射定律，入射角和折射角之间的关系为$n=\frac{\sin i}{\sin r}$，其中$n$为折射率，$i$为入射角，$r$为折射角。
根据实验测得的入射角和折射角的数值，可以计算出三棱镜的折射率。
实验步骤：1.将三棱镜固定在调节盒上，并将调节盒安装在经纬仪上，使其处于水平状态。
2.将经纬仪与调节盒一起安装在三脚架上，确保经纬仪的刻度盘可读，并能顺利旋转。
3.使用光源放置在三棱镜的一侧，通过调整光源的位置和角度，使得射入的光线水平地射入到三棱镜中。
4.用尺子测量垂直于经纬仪旋转轴线的入射角$i$和折射角$r$的数值，分别记录下来。
5.根据折射定律的公式$n=\frac{\sin i}{\sin r}$计算出三棱镜的折射率。
6.重复上述步骤，进行多次测量，取平均值作为最终的实验结果。
实验结果与讨论：经过多次测量，得到的入射角和折射角的数值如下所示：实验次数，入射角（度），折射角（度）--------，-------------，-------------1，50.2，32.42，49.8，32.23，49.6，32.34，50.0，32.65，50.1，32.5根据折射定律的公式$n=\frac{\sin i}{\sin r}$计算出的折射率为：$n=\frac{\sin 50.2}{\sin 32.4}=1.480$$n=\frac{\sin 49.8}{\sin 32.2}=1.488$$n=\frac{\sin 49.6}{\sin 32.3}=1.486$$n=\frac{\sin 50.0}{\sin 32.6}=1.499$$n=\frac{\sin 50.1}{\sin 32.5}=1.496$取这五次实验的平均值为最终的实验结果：$\bar{n}=1.490$实验中可能存在的误差主要包括：1.入射角和折射角的测量误差，由于经纬仪的刻度限制以及实验者读数时的误差。
8.掠入射法测量棱镜的折射率
1 1 (ξ ′+ξ ′′ ) = (θ II − θ I ) + θ II ′ − θ I ′ 2 2
(
)
Sx =
∑ (x − x )
i
2
n( n − 1)
折射率的测量
弧度（rad）
测量 序号
1 2 3
左游标窗口 法线 ϕ1 出射线 ϕ I ′ 2.128 1.446 2.115 1.429 2.204 1.520
A
60.000 60.003 59.998 60.001
序号
1 2 3 平均值
ξ
50.833 50.838 50.839 50.837
由表1得：三棱镜的顶角平均值 A 由表2得：三棱镜的最小偏向角平均值 ξ 故 三棱镜的顶角为 最小偏向角为
65.000 60.000 55.000 50.000 45.000 1 2
Sx =
∑ (x − x )
i
2
n( n − 1)
α + sin imin )2 cos2 imin 2 Si 2 min (cos α + sin imin ) + 1 sin 2 α
2
1.047 最小偏向角测得折射率 1.646639
0.887
imin
0.6871 0.6861 0.6864 0.6865 0.00061
n
1.6479 1.6472 1.6474 1.6475 0.0041
imin
39.367 39.308 39.325
2/(4*((cos(a) + sin(i))^2/sin(a)^2 + 1)) 1.9691 0.4984
不确定度 ∆A = 0.0029 不确定度 ∆ξ = 0.0035
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 o3、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 601659.5°2 =59.5；3842、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'■ i1min =3928'二 O'4'4、由cos t " sin i 1min可得:平均值1min2cos 。
物理实验——分光计的调整并用掠入射法测定三棱镜折射率
T1 (v1 v1`)
A
T2 (v2ห้องสมุดไป่ตู้v2`)
２、测极限角 。
A
T2
1
2
B
3
3'
n
暗
2' C 1'
明 T1
1 2
v1' v1
v2' v2
３、计算三棱镜的折射率 n1。
n1
1 cos A sin 2
sin A
附录1：最小偏向角法测量三棱镜折射率
A
dm
B
C
sin A m
n
2 sin A
2
附录2:掠入射法测量液体的折射率
C'
B' B
n1 C
A' n
待测介质
A
明暗
n sin A n12 sin2 cos Asin
分光计的调整并用掠入 射法测定三棱镜折射率
【目的要求】
１、了解分光计的结构，作用和工作原理；
２、学习分光计的调节方法和使用规则； ３、了解掠入射法原理，并用掠入射法测
量三棱镜的折射率。
【仪器及用具】
分光计，三棱镜，低压钠灯， 平面反射镜等。
【实验原理】
A
1
2
B
3
3'
n
暗
2' 明
C 1'
n1
n cos A sin 2 sin 2
sin A
令 n 1
n1
1 cos A sin 2
sin A
【分光计调整】
１、望远镜对无穷远调焦；
A P
O
B
三棱镜折射率测量实验报告
三棱镜折射率测量实验报告三棱镜折射率测量实验报告引言光学实验是物理学中非常重要的一部分，通过实验可以验证光的性质和规律。
本次实验旨在通过测量三棱镜的折射率来探究光的折射现象，并进一步了解光的传播规律。
实验原理折射是光线从一种介质传播到另一种介质时发生的现象。
根据斯涅尔定律，光线在两种介质之间传播时，入射角和折射角之间的正弦比等于两种介质的折射率之比。
而折射率则可以通过测量光线在不同介质中的传播速度来确定。
实验步骤1. 准备三棱镜和光源。
将三棱镜放置在光源前方，确保光线能够通过三棱镜。
2. 调整光源和三棱镜的位置，使得光线能够通过三棱镜的底面。
3. 在三棱镜的侧面上方放置一个光屏，用来接收光线。
4. 调整光源和光屏的位置，使得光线能够通过三棱镜的顶面并落在光屏上。
5. 测量入射角和折射角。
使用一个直尺测量入射光线和法线之间的夹角，即入射角。
然后使用另一个直尺测量折射光线和法线之间的夹角，即折射角。
6. 重复步骤5，测量不同入射角对应的折射角。
实验结果通过实验测量得到的入射角和折射角数据如下所示：入射角（度）折射角（度）30 2045 3060 40根据斯涅尔定律，可以计算出每个入射角对应的折射率。
将入射角和折射角的正弦比相除，即可得到折射率。
计算结果如下：入射角（度）折射率30 1.545 1.560 1.5讨论与分析根据实验结果可以看出，不同入射角对应的折射率都是相同的，都为1.5。
这是因为我们在实验中使用的是同一种介质，即空气。
而空气的折射率非常接近于1，所以在实验中无论入射角如何变化，折射率都保持不变。
然而，在实际应用中，不同介质的折射率会有所差异。
通过测量不同介质中的光线传播速度，我们可以得到不同介质的折射率。
这对于光学器件的设计和光学现象的解释都具有重要意义。
结论通过本次实验，我们了解了光的折射现象以及如何测量折射率。
实验结果表明，在同一介质中，不同入射角对应的折射率是相同的。
然而，在不同介质中，折射率会有所差异。
用掠入射法测定透明介质的折射率
实验四用掠入射法测定透明介质的折射率折射率是光学材料的重要参数之一，在科研和生产实际中常需要测量它。
测量折射率的方法可分为两类：一类是应用折射定律及反射、全反射定律，通过准确测量角度来求折射率的几何光学方法，比如最小偏向角法、掠入射法、全反射法和位移法等。
另一类是利用光通过介质(或由介质反射)后，透射光的位相变化(或反射光的偏振态变化)与折射率密切相关的原理来测定折射率的物理光学方法，比如布儒斯特角法、干涉法、椭偏法等。
本实验介绍用掠入射法测定物质的折射率【实验目的]1了解阿贝折射仪的结构和测量原理，熟悉其使用方法；2用阿贝折射仪测量液体的折射率和固体的折射率；3用掠入射法测定玻璃棱镜的折射率。
【仪器用具]分光计，钠灯，阿贝折射仪，待测液体(水、酒精)，毛玻璃片，玻璃棱镜。
【仪器描述]阿贝折射仪是测量物质折射率的专用仪器，它能快速而准确地测出透明、半透明液体或固体材料的折射率(测量范围一般为1．300～1．700)，它还可以与恒温、测温装置连用．测定折射率随温度的变化关系。
阿贝折射仪的光学系统由望远系统和读数系统组成，如图l 所示。
望远系统。
光线经反射镜1反射进入进光棱镜2及折射棱镜3，待测液体放在1与3之间，经阿米西色散棱镜组4以抵消由于折射棱镜与待测物质所产生的色散，通过物镜5将明暗分界线(明暗分界线的形成见实验原理)成像于分划板6上，再经目镜7、8放大后为观察者所观察。
图1读数系统。
光线由小反射镜14经毛玻璃13照明刻度盘12，经转向棱镜11及物镜10将刻度(有两行刻度，—行是折射率，另一行是百分浓度，是测量糖溶液浓度专用的)成像于分划板9上，经目镜放大成像于观察者眼中。
阿贝折射仪的外形结构如图2所示。
【实验原理]阿贝折射仪是根据全反射原理设计的，有透射光(掠入射)与反射光(全反射)两种使用方法。
1.测定液体的折射率若待测物为透明液体，一般用透射光即掠入射方法来测量其折射率。
阿贝折射仪中的阿贝棱镜组由两个直角棱镜(折射率为n)组成，一个是进光棱镜，它的弦面是磨砂的，其作用是形成均匀的扩展面光源。
物理实验报告《测定三棱镜折射率》实验报告
物理实验报告《测定三棱镜折射率》实验报告
实验目的：
通过测定三棱镜的折射角度和入射角度，计算出三棱镜的折射率。
实验原理：
当光线从一种介质射入另一种介质时，由于介质的折射率不同，光线会发生折射现象。
根据斯涅尔定律，入射角、折射角和两种介质的折射率之间有关系：n1*sin(i) =
n2*sin(r)，其中n1为入射介质的折射率，n2为折射介质的折射率，i为入射角，r为
折射角。
实验器材：
三棱镜、光源、平台、角度测量器等。
实验步骤：
1. 将三棱镜放在光源上方，调整光源位置和角度，使得光线正好射入三棱镜的第一个面。
2. 在平台上放置一个角度测量器，调整角度测量器的位置和角度，使其能够测量三棱
镜的入射角度。
3. 调节角度测量器，测量三棱镜的入射角度。
4. 调整三棱镜的位置和角度，使光线射出三棱镜的第二个面，再进入第三个面。
5. 用角度测量器测量光线的折射角度。
6. 根据斯涅尔定律，计算三棱镜的折射率。
实验结果：
根据测量得到的入射角度和折射角度，代入斯涅尔定律中计算得到三棱镜的折射率。
实验讨论：
在实验过程中，需要注意调节光源和角度测量器的位置和角度，保证测量的准确性。
同时，还可以通过多次测量取平均值，提高实验结果的可靠性。
实验结论：
通过测定三棱镜的折射角度和入射角度，计算得到三棱镜的折射率为x。
物理实验报告《测定三棱镜折射率》实验报告
物理实验报告《测定三棱镜折射率》实验报告实验目的：通过测定三棱镜的折射角，计算并确定三棱镜的折射率。
实验仪器：三棱镜、光源、直尺、量角器、卡尺。
实验原理：折射率是一个物质对光的折射能力的度量，一般用符号n表示。
在本实验中，我们通过测量三棱镜的入射角和折射角，利用斯涅尔定律来确定三棱镜的折射率。
斯涅尔定律表述为：光在传播介质的两个表面发生折射时，入射角和折射角的正弦之比等于两个介质的折射率之比。
即sin i / sin r = n2 / n1，其中i为入射角，r为折射角，n1和n2分别为两个介质的折射率。
实验步骤：1.固定光源和直尺，使得光线可以通过三棱镜。
2.测量三棱镜的顶角θ1，用量角器测量。
3.调整光源与三棱镜的入射角，使得入射光线通过三棱镜后出射。
4.用量角器测量出射光线与棱镜底边的夹角θ2。
5.利用斯涅尔定律计算折射率：n = sin θ1 / sin θ2。
6.多次测量，取平均值作为最终结果。
实验数据记录：测量顶角θ1：30°测量出射角θ2：40°数据处理：根据斯涅尔定律，可得n = sin 30° / sin 40°≈ 1.33实验结论：根据实验测得的数据，我们可以得出三棱镜的折射率约为1.33。
实验误差分析：实验整体的误差主要来自于测量角度的误差以及光线的折射现象的精确性。
在实验中，我们尽可能采用精确的测量仪器进行测量，并进行多次测量取平均值，以减小实验误差的影响。
改进方案：为进一步提高实验精度，可以采用更精确的测量仪器，并进行更多次的测量，取平均值作为最终结果。
同时，可以采用更高精度的光源和调整装置，以确保入射角和折射角的精确度。
总结：通过这个实验，我们了解了三棱镜的折射现象，并通过测量求得了三棱镜的折射率。
实验过程中，我们学会了使用测量仪器进行角度测量，并且体会到了实验误差对结果的影响和改进方案的重要性。
通过这个实验，我们对光的折射现象有了更加深入的认识。
三棱镜折射率的测定实验结论
三棱镜折射率的测定实验结论
在物理学中，折射率是描述光在不同介质中传播速度的物理量。
而三棱镜折射率的测定实验则是一种常见的测量折射率的方法。
在实验中，我们需要使用一个三棱镜和一束光线。
首先，将光线垂直射入三棱镜的一侧面，然后观察光线在三棱镜内部的折射情况。
通过测量入射角和折射角的大小，我们可以计算出三棱镜的折射率。
实验结果表明，三棱镜的折射率与光线的波长有关。
当光线的波长较短时，折射率也会相应地变大。
这是因为不同波长的光线在介质中的传播速度不同，从而导致折射率的变化。
三棱镜的折射率还与介质的密度有关。
当介质的密度增加时，折射率也会相应地增加。
这是因为密度的增加会导致光线在介质中的传播速度减慢，从而导致折射率的变化。
三棱镜折射率的测定实验是一种简单而有效的测量折射率的方法。
通过实验，我们可以更好地理解光在介质中的传播规律，从而为物理学的研究提供更加深入的基础。
5-6掠入射法测量棱镜的折射率
5-6掠入射法测量棱镜的折射率在物理学中，测量物质折射率是一项非常重要的工作。
折射率是一种描述物质在不同介质中光的传播速度的量，可以用来研究光与物质的相互作用。
测量物质的折射率需要使用一些特殊技术，其中掠入射法测量棱镜的折射率就是一种常用方法。
本文将介绍掠入射法测量棱镜的折射率的原理、步骤和实验注意事项。
1. 原理掠入射法测量棱镜的折射率基于菲涅尔公式和反射和折射的物理规律。
菲涅尔公式可以用来计算光线在介质界面上的反射和折射，其中入射光线的角度、折射角和反射角均可计算。
掠入射法采用非常靠近垂直于棱镜表面的角度入射光线，使得反射角度极小，而折射角度接近90度。
此时，交换反射和折射光路的菲涅尔公式近似为半波损失公式，只需要测量几何角度就可以计算出折射率。
具体来说，在掠入射法中，要先测量出入射光线角度和反射光线角度。
由于入射光线和反射光线的方向不同，因此需要使用两个光学器件。
第一个光学器件通常是一个自由旋转的反射镜，可以旋转到不同的角度，调节入射光线角度。
第二个光学器件是一个自由旋转的望远镜，可以调节角度来观察反射光线。
2. 步骤步骤1：准备实验装置。
需要调整光学器件，使得光线能够按预定角度入射到棱镜上，并且反射光线通过望远镜可以观察到。
步骤2：调整入射角度。
首先需要调整反射镜的角度，使得入射光线方向接近于垂直于棱镜表面。
然后缓慢旋转反射镜，观察到反射光线的方向变化，直到看到反射光线的最佳位置。
步骤4：测量折射角度。
由于折射角接近90度，因此需要通过计算来确定折射角度。
一种常用方法是利用已知的入射角度和反射角度，计算得到反射光线和折射光线的夹角，然后用90度减去夹角即可得到折射角度。
步骤5：计算折射率。
最后需要利用折射角度和入射角度来计算棱镜材料的折射率。
这个计算可以利用半波损失公式，具体来说，元素折射率可以表示为：n = sin[(α + δ)/2] / sin(α/2)其中n表示折射率，α表示入射角度，δ表示反射角度和折射角度之差。
测棱镜的折射率实验报告
测棱镜的折射率实验报告测棱镜的折射率实验报告引言：在物理学中，折射率是一个重要的概念，它描述了光在不同介质中传播时的速度变化情况。
测量折射率是实验室中常见的实验之一，而测棱镜的折射率则是其中之一。
实验目的：本实验旨在通过测量棱镜的折射率，探究光在不同介质中传播的特性，并了解折射率与光的传播速度之间的关系。
实验原理：折射率（n）定义为光在真空中的速度（c）与光在介质中的速度（v）之比，即n=c/v。
而光在介质中的速度与入射角（i）和折射角（r）之间存在一个关系，即斯涅尔定律：n1sin(i)=n2sin(r)。
通过测量入射角和折射角，可以计算出棱镜的折射率。
实验步骤：1. 准备工作：将测量仪器清洁干净，确保光线的传播不受干扰。
2. 调整仪器：将光源与光线传输装置对准，确保光线垂直入射到棱镜上。
3. 测量入射角：使用测角仪或者反射仪器，测量光线从空气射入棱镜时的入射角度。
4. 测量折射角：将光线从空气射入棱镜，通过观察光线的折射方向，测量出光线从棱镜射出时的折射角度。
5. 计算折射率：根据斯涅尔定律，利用测量得到的入射角和折射角，计算出棱镜的折射率。
实验数据与结果：在本次实验中，我们使用了一块玻璃棱镜进行测量。
测量得到的入射角为30度，折射角为20度。
根据斯涅尔定律，可以计算出棱镜的折射率为1.5。
实验讨论与分析：在本实验中，我们通过测量棱镜的折射角和入射角，成功计算出了棱镜的折射率。
然而，实际情况中，由于光线的传播受到多种因素的影响，如表面反射、色散效应等，所得到的折射率可能会有一定的误差。
因此，在实际应用中，我们需要考虑这些因素对测量结果的影响，并进行相应的修正。
此外，折射率是介质的一个重要物理性质，不同介质的折射率不同，这也是光在不同介质中传播速度不同的原因。
通过测量折射率，我们可以深入了解光在不同介质中的传播规律，从而更好地理解光的性质和光学现象。
结论：通过本次实验，我们成功测量出了玻璃棱镜的折射率，并了解了折射率与光的传播速度之间的关系。
实验二十五分光计的调节和用掠入射法测折射率
2
A = A ± σ A = (59.99 ± 0.01)� = 59�59′ ± 1′
（二）掠入射法测定三棱镜的折射率
表 25-2 测定三棱镜折射率数据表
θ 3′
θ 3′′
342�36′ 304�11′ 108�40′
′ θ4
301�12′ 262�45′ 247�18′
′′ θ4
121�11′ 82�16′ 67 �18′
图 25-6 逐步逼近各半调整法示意图
4、分光计的刻度圆盘读数 刻度盘分 360°，最小分度 0.5°，游标盘每小格为 1'。 当望远镜沿角度增加方向转动某角 ϕ ，如果 ϕ 角移过刻度盘中的 360°位置，此 时 ϕ = 360� + θ终 − θ 起 ；反之若沿角度减小方向转动某角 ϕ 移过刻度盘中的 360°位
2
图 25-1 掠入射法光路图
（二）分光计原理
分光计是测量角度的精密仪器。其结构如图 25-2 所示：
图 25-2 分光计结构示意图
为了精确测量角度，必须使待测角平面平行于刻度圆盘平面。由于制造仪器时 已使刻度圆盘平面垂直于中心转轴，因而也必须使待测角平面垂直于中心转轴，为满 足此要求，测量前必须对分光计进行调节，以达到三个要求： 1） 平行光管出射平行光 2） 望远镜能接受平行光 3） 经过待测光学元件的光线( 如入射、折射、反射光线等)构成的平面应与仪 器的中心转轴垂直，即要求: (a)平行光管光轴垂直于中心转轴 (b)望远镜光轴垂直于中心转轴 (c)待测元件的光学面应平行于中心转轴
φ
41� 23′ 41� 20′
41� 22′
n
1.67258 1.67197 1.67238
1 2 3
北航物理研究性实验报告——对测量棱镜折射率新方法的探究
注：当αk>βk 时，θi=360°+βk-αk
- 3 -
4.1.2 数据处理 望远镜转过角度的平均值：
1 i 119 58’ 48” 119 .98 5 i 1
则由式①，三棱镜顶角
5
A 180 60 .02
4.1.3 误差分析及不确定度计算 望远镜转过角度θ（视为直接测量量）的 A 类不确定度分量
分光仪是非常重要的光学实验仪器， 在高校物理实验教学中的占有重要地位。 在利用分 光仪进行的测量三棱镜折射率的实验中， 教科书中多推荐利用最小偏向角法和掠入射法进行 测量，我们暂且称上述两种方法为传统方法。在实验中，我们发现，传统方法存在着一些缺 点，如临界条件不易确定、掠入射法中明暗现象不明显，这些缺点会不可避免地带来更大的 实验误差。 根据几何推理， 我们产生了利用光线垂直底边入射的办法来改进实验的初步想法， 通过查阅资料， 这种方法作为一种较新的测量方法已在近期的一些文献中被提到。 这种方法 拥有传统方法所不具备的优越性， 当然也存在一些问题， 接下来我们将就这种垂直底边入射 的方法（垂直底边入射法）进行讨论。 1.实验原理 1.1 自准直法测量三棱镜顶角 垂直底边入射法测量三棱镜折射率实验中需要用到三棱镜光学面顶角的数值， 在本实验 1 中，我们选用自准直法进行顶角测量。
实验组数 i 1 2 3 4 5
入射光线 左游标α1 21330’ 27354’ 34849’ 3933’ 10338’ 右游标α2 3330’ 9349’ 15846’ 21935’ 28341’
出射光线 左游标β1 26456’ 32518’ 3007’ 9054’ 11501’ 右游标β2 8455’ 14513’ 21008’ 27056’ 33502’
《测定三棱镜折射率》物理实验报告
测定三棱镜折射率实验目的通过实验测定三棱镜的折射率，探究光在不同介质中折射的规律，加深对光学折射现象的理解。
实验原理当光从一种介质进入另一种介质时，光线会发生折射现象，两种介质的折射率可以通过测量一定角度下光线在两种介质之间的入射角和折射角来确定。
本实验使用的三棱镜是一种由两个等腰三角形组成的三棱体，在三棱镜的表面，光线向正面射入，经过内部的反射后，从三棱镜的另外两个面射出，由于光路不变，根据斯涅尔定律，可以知道入射角等于反射角，因此只需要测量顶角和两个斜角的角度，就可以计算出三棱镜的折射率。
根据折射定律，可以得到：sin i / sin r = n，其中i为入射角，r为折射角，n为折射率，设三棱镜材料的折射率为n1，空气的折射率为1，则n1 = sin [(A + D) / 2] / sin (A / 2)其中A为顶角的度数，D为两个斜角的差的度数。
实验步骤1.把三棱镜放在平坦的桌面上，并调整好位置，保证三条边与桌面相切。
2.把激光笔的光线垂直射到三棱镜的一侧面上，直到出现折射现象。
3.用量角器分别测量三棱镜的顶角和两个斜角的度数，记录下来。
4.根据公式计算出三棱镜的折射率，最后求出平均值。
实验结果与分析在本次实验中，测量得到的三棱镜顶角为70度，两个斜角差为89度，89度和70度。
根据公式计算得到三棱镜的折射率为1.524，这与玻璃材料的折射率相近，表明本次实验结果比较准确。
在实验过程中，有时会出现光线折射到地面上，导致误差较大，因此需要在实验过程中保持稳定的姿势和光线方向，以保证实验结果的准确性。
实验结论本实验通过测量三棱镜的顶角和斜角度数，计算出了三棱镜的折射率，探究了光线在不同介质中折射的规律，加深了对光学折射现象的理解。
实验感想通过本次实验，我深刻认识到了实验对于物理学习的重要性，通过亲身操作和实践，更好地理解了相关理论，并能够将其应用到实际问题中。
同时，也发现了实验操作中的一些注意事项，如保持稳定的姿势和光线方向等，这些经验对于以后的实验操作和学习都非常有益。
用掠入射法测定三棱镜和液体地折射率
大学物理实验设计性实验实 验 报 告实验题目：液体折射率的测定浙江农林大林 物理实验室实验日期：2012 年5 月29日班 级：姓 名：学号：指导教师：液体(水)的折射率测定实验目的：1．温习分光仪的结构，并掌握分光仪调节和使用方法 2. 学习用掠入射法测定三棱镜和待测液体的折射率 实验仪器分光仪，钠光灯，毛玻璃，待测液体（水），三棱镜 实验原理：1.分光仪的调节（1）目测粗调 目测调节望远镜光轴﹑平行光管光轴﹑载物台平面，三者大致垂直于分光中心旋转轴。
目测是重要的一部，是进一步细调的基础，可以缩短调整时间。
（2）望远镜的调焦，使之能接受平行光，调节步骤如下： 1.目测调焦 2.物镜调焦（3）调节望远镜光轴及载物台面垂直于仪器中心转轴。
2.调节载物台下G2或G3两螺钉之一，使此h 缩短为h ／2，在调节望远镜倾度调节螺钉，使十字反射像与十字叉丝重合。
3.旋转载物台，用“各半”调节法使另一反射面的十字反射像与“上十字叉丝”重合，这需要2，3两步反复调整数次，要细心，耐心。
4.将载物台转动90°后放在载物台，调节载物台下螺钉G1，使十字反射像与上十字叉丝重合。
2.用掠入射法测三棱镜的折射率掠入射法测三棱镜折射率的原理如图23-1所示。
按照图23-1摆好实验仪器，用扩展光钠光灯源（用钠光灯照亮的毛玻璃）照明该棱镜的折射面AB ，用望远镜对棱镜的另一个折射面AC 进行观测。
在AB 界面上图中光线a 、b 、c 的入射角依次增大，而c 光线为掠入线（入射角为︒90），对应的折射角为临界角，用望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线整体移动分光计或刻度盘使钠光灯大体位于AB 光学面的延长线上，用眼睛在出射光的方向找到一个明暗相间的分界线，再将望远镜转至该方位—望远镜看到的视场是半明半暗的，中间有明显的明暗分界线，使竖直“+”字叉丝对准明暗相间的分界线，将刻度盘固定记下左右游标读数1i 和2i 。
实验5-6 角度法测量棱镜的折射率
实验5-6 角度法测量棱镜的折射率说明：本实验为设计性实验，要求学生按照①实验目的；②实验原理；③实验仪器；④实验步骤；⑤记录数据的表格；⑥结果处理；⑦实验总结，完成完整的实验报告。
实验前的预习报告可空出实验步骤部分，做完实验后在实验室补充。
实验时只要求用掠入射法即最小出射角法测定棱镜的顶角，不要求与最小偏向角法的测定结果进行比较。
根据1)sin sin cos (2'min1++=ααi n ，只要测得棱镜顶角α和最小出射角min 1'i ，即可计算折射率n 。
掠入射法实验分为三个步骤：1.分光计的调节；2.三棱镜顶角的测量；3. 掠入射法测量最小出射角。
实验前需预习的内容： 1．P60－63。
（1） 注意分光计以下结构：图2-34中7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、21、22、28。
（2） 注意游标读数的方法。
（3）仔细阅读分光计的调节方法。
2．P138，测量三棱镜顶角的方法。
注意望远镜转角的计算公式，即望远镜光轴垂直AB 面时，左右刻度圆盘读数分别为左1ϕ、右1ϕ，望远镜光轴垂直AC 面时，左右刻度圆盘读数分别为右左、22ϕϕ，则望远镜转过的角度2/|]||[|2121右右左左ϕϕϕϕϕ-+-=。
3．P160。
掠入射法的原理。
测量原理：（1）顶角 （2）最小出射角通过测量两法线所在位置， 使入射光线平行于入射面 确定两法线所成角φ，进而得 确定出射光线以及出射面法 到顶角α＝1800－φ。
线位置，进而确定出射角i 。
实验注意事项：1、 准备工作（1） 实验前，先利用游标盘制动螺钉，把游标内盘（刻度盘）固定在实验者的左右两侧，以后的实验中保持刻度盘固定。
（2） 先适当调高载物台的高度，并为三只螺钉留出上下调节的空间。
（3） 点亮照明小灯(把变压器出来的6.3V 电源插头插到分光计底座的插座上)。
调节望远镜目镜调节手轮，使黑色十字叉丝清晰。
2、分光计的调节目的：在平面镜正反面均观察到绿色十字架位于分划版上交线处——重合位置，实现步骤如下（由于仪器精度和实验课时的限制，不要求严格重合，只要正反两面的绿十字均处于上交线附近即可进行下一步操作）：（1） 粗调(凭眼睛观察判断)望远镜水平（调其下面的调节螺钉）和载物台水平(调平台下面三个螺钉)。
液体折射率的测定——用掠面入射法测定液体折射率试验目的学习用
液体折射率的测定——用掠面入射法测定液体折射率
实验目的：学习用掠面入射法酒精的折射率
实验仪器：分光仪，三棱镜，钠灯，酒精，毛玻璃片
将折射率为n的待测物质放在已知折射率为N的直角棱镜的折射面AB上，且n<N，当光线以入射角π/2掠射到AB界面而折射入三棱镜内。
光线“1”折射到镜面BC后，再经折射而进入空气。
除光线“1”外，其他光线在AB面上的入射角皆小于π/2。
因此经三棱镜折射最后进入空气的光线(例如光线“2”)都在光线“1”的左侧，当用望远镜对准出射方向观察时，则在视场中将看到以光线“1”为分界线的明暗半影视场。
因此，当棱镜的折射率N为已知时，测出φ角即可得待测物质的折射率n，上述方法称为掠面入射法。
实验步骤：
1.将分光计调节好。
2．找到棱镜BC平面的法线方向，记下左右两边的读数
3．点燃钠灯，使光折线沿AB掠面入射，待测酒精滴在棱镜的AB面上。
4．固定棱镜台，转动望远镜，找到视野中明暗半影视场分界线的确切位置，，记下两游标读数。
5.φ=半影视—BC面法线，以φ值代入，求n。
实验数据记录
分光计读数左右
BC面法线
半影视场分界位置
φ=半影视—BC面法线
n。
实验五 用掠射法测定透明介质的折射率
实验五 用掠射法测定透明介质的折射率实验目的１．掌握用掠射法测定液体的折射率。
２．了解阿贝折射仪的工作原理，熟悉其使用方法。
实验仪器分光仪，阿贝折射仪，三棱镜两块，钠灯，水、酒精等待测液体，读数小灯，毛玻璃。
实验原理１．用掠入射法测定液体折射率将折射率为n 的待测物质，放在已知折射率为n 1（n ＜n 1）的直角棱镜的折射面AB 上，若以单色的扩展光源照射分界面AB ，则入射角为π/2的光线Ⅰ将掠射到AB 界面而折射进入三棱镜内，其折射角i c 应为临界角。
从图5—5—1可以看出应满足关系 1sin n ni c = 当光线Ⅰ射到AC 面，再经折射而进入空气时，设在AC 面上的入射角为φ，折射角为ϕ，则有 φϕsin sin 1n = （5－5－1）除入射光线Ⅰ外，其他光线如光线Ⅱ在AB 面上的入射角均小于π/2，因此，经三棱镜折射最后进入空气时，都在光线Ⅰ＇的左侧。
当用望远镜对准出射光方向观察时，在视场中将看到以光线Ⅰ＇为分界线的明暗半荫视场，如图5—5—1所示。
当三棱镜的棱镜角A 大于角i c 时，由图5—5—2可以看出，A 、i c 和角φ有如下关系φ+=c i A （5－5－2）将（5－5－1）和（5－5－2）式消去i c 和φ。
若棱镜角A 等于90度，可得ϕ221sin −=n n （5－5－3）若棱镜角A 不等于90度，可得ϕϕsin cos sin sin 221⋅−−=A n A n （5－5－4）I II因此，当直角棱镜的折射率n 1为已知时，测出ϕ角后便可计算出待物质的折射率n 。
上述测定折射率的方法称为掠入射法，是应用全反射原理。
２．用阿贝折射计测定透明介质的折射率阿贝折射仪是测量固体和液体折射率的常用仪器，同时，还可测量出不同温度时的折射率。
测量范围为1.3～1.7，可以直接读出折射率的值，操作简便，测量比较准确，精度为0.0003。
测量液体时所需样品很少，测量固体时对样品的加工要求不高。
大学物理实验实验45 折射法测量棱镜折射率3
1 实验目的 1）熟悉分光计构造以及调节和使用。
2）学习确定最小偏向角的方法。
3）学习测定棱镜的折射率的方法。
2 实验仪器 分光计、平面镜、三棱镜、电源、汞灯。
3.1 实验原理 折射率是描述物质光学性质的物理量。
折射率的大小和物质状态有关，如气体、液体、和固体的折射率是不同的，不同的气体、不同的液体、不同的固体折射率都不相同。
另外物质的折射率还和光波长有关，同样的物质，对不同变成波长的光折射率不同，即光的色散。
对于不同的物质状态折射率的测量方法不尽相同，对于液体常用阿贝折射仪测量；对于固体可有多种测量方法,如偏振法、折射法等。
本实验采用折射法来测量，测量时待测材料应研磨成棱镜作为测量样品。
棱镜是由折射平面组成的光学系统。
具体来说，它是由两个或两个以上的不平行的折射平面围限成的透明介质元件。
它的主要作用，是使通过它的光线的进行方向相对于原来的方向发生偏折。
所以，偏向角是它的主要特征量。
棱镜折射现象（如图45—1）所示。
图中SB 为入射光线，经棱镜折射后成为CS ′光线，两光线间的夹角即为光在棱镜主截面内的偏向角δ。
由图45—1可写出)()(2'2'11i i i i -+-=δ)(2'1'21i i i i +-+=已知： α=+2'1i i ，所以αδ-+='21i i （1）。
对于给定折射角α的棱镜，δ随i 1而变。
当i 1固定时，由于棱镜介质的折射率跟光波长有关，所以不同波长的光将有不同的'2i 。
这样，当入射光为各种波长组成的混合光时，经过棱镜后就分散开了。
这样的棱镜名为色散棱镜。
此外由实验得知，在δ随i 1的改变中，对某一i 1值，偏向角有一最小值δmin。
下面我们来求产生最小偏向角的条件。
由（1）式两边对1i 求导得 1'211di di di d +=δ。
最小偏向角δmin的必要条件是01=di d δ。
具体来说，就是11'2-=di di （2）。
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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：
n =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
七、
数
据
处
理：
1、由棱镜顶角的测量数据可得： 平均值59.51559.537601659.502=
=59.5384
α''''
+++'
2、测量不确定度
所以59.53804'ααα'=±∆=± 3、由最小出射角测量数据可得：
平均值1min
39.518'3902'3906'39.508'
3928'4
i +++'==
所以1min
1min 1min 3928'04'i i i '''=±∆=± 4、由 n =可得：
所以 1.590.07n n n =±∆=±。