棱镜偏向角特性和色光折射率的测量
棱镜的验配方法
棱镜的验配方法棱镜是光学实验中常用的光学元件，它具有折射和反射光线的特性，因此被广泛应用于光学仪器和科学研究中。
为了确保棱镜的正确使用和性能发挥，验配方法成为必不可少的一环。
下面将介绍几种常用的棱镜验配方法。
一、折射角测量法折射角测量法是一种最常用的棱镜验配方法之一。
它通过测量入射光线与棱镜表面的折射角来确定棱镜的折射率。
首先，需要使用一个已知折射率的参考液体，将棱镜放入液体中，调整入射角度，使得入射光线经过棱镜后与法线成一定的角度，然后测量出射光线与法线之间的角度，利用折射定律计算出棱镜的折射率。
二、斯涅尔定律测量法斯涅尔定律测量法是一种基于斯涅尔定律的棱镜验配方法。
斯涅尔定律指出，光线在通过棱镜时，入射角、出射角和棱镜角之间的关系是恒定的。
因此，可以通过测量入射角和出射角，求解棱镜角，从而确定棱镜的形状和性质。
三、全反射法全反射法是一种利用棱镜的全反射现象进行验配的方法。
当入射光线的入射角大于临界角时，光线会完全反射而不发生折射。
通过调整入射角度，使得光线在棱镜内部发生全反射，然后利用入射角和出射角之间的关系，计算出棱镜的折射率。
四、干涉法干涉法是一种利用棱镜的干涉现象进行验配的方法。
通过将棱镜置于干涉仪中，观察干涉条纹的变化，可以确定棱镜的形状、材料和折射率。
根据不同的干涉仪原理，可以采用菲涅尔干涉仪、马赫-曾德尔干涉仪等不同的干涉装置进行验配。
五、色散测量法色散测量法是一种利用棱镜的色散性质进行验配的方法。
不同波长的光在通过棱镜时，会发生不同程度的偏折，从而产生色散现象。
通过测量不同波长光线的偏折角度，可以计算出棱镜的色散率和折射率。
总结：以上是几种常用的棱镜验配方法，它们分别基于折射角测量、斯涅尔定律、全反射、干涉和色散等原理，通过测量入射角、出射角、偏折角度等参数，可以确定棱镜的形状、材料和折射率。
这些验配方法在光学实验和科学研究中具有重要的应用价值，为研究人员提供了有效的手段和工具。
棱镜偏向角特性 实验报告
棱镜偏向角特性实验报告棱镜偏向角特性实验报告引言：光学实验一直是物理学教学中重要的一环。
而在光学实验中，棱镜是一个常用的实验工具。
本次实验旨在研究棱镜在不同入射角度下的偏向角特性。
通过实验数据的收集和分析，我们将探究棱镜的光学性质，加深对光的折射现象的理解。
实验设备和方法：实验中所使用的设备包括一个光源、一个棱镜、一块白纸和一个直尺。
首先，我们将光源放置在适当的位置，确保光线能够直射到棱镜上。
然后，调整棱镜的位置和角度，使得光线在入射面上发生折射。
最后，将白纸放置在棱镜的折射面上，观察光线在白纸上的偏向角。
实验结果和数据分析：在实验过程中，我们分别测量了不同入射角度下的偏向角，并记录了实验数据。
通过对数据的分析，我们发现了以下几个规律。
首先，随着入射角度的增大，偏向角也随之增大。
这是由于光线在通过棱镜时会发生折射，而折射角度与入射角度有关。
根据斯涅尔定律，折射角度与入射角度之间存在一定的关系。
因此，当入射角度增大时，折射角度也会增大，从而导致偏向角的增大。
其次，我们还发现了不同颜色光线在棱镜中的偏向角存在差异。
根据光的波长不同，不同颜色的光线在介质中的传播速度也不同，从而导致折射角度的差异。
根据斯涅尔定律，折射角度与介质的折射率有关。
而不同颜色的光线在同一介质中的折射率是不同的，因此它们在棱镜中的偏向角也会有所不同。
进一步地，我们还观察到了棱镜的折射率与角度之间的关系。
通过实验数据的统计和计算，我们可以得到棱镜的折射率与入射角度之间的函数关系。
这个关系可以帮助我们预测在给定入射角度下的偏向角，并进一步理解棱镜在光学实验中的应用。
结论：通过本次实验，我们研究了棱镜在不同入射角度下的偏向角特性。
实验结果表明，棱镜的偏向角与入射角度和光的波长有关。
随着入射角度的增大，偏向角也随之增大。
而不同颜色的光线在棱镜中的偏向角存在差异，这是由于光线在介质中的传播速度不同所导致的。
此外，我们还发现了棱镜的折射率与角度之间的关系，这对于进一步研究和应用棱镜在光学实验中具有重要意义。
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。
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=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。
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。
棱镜偏向角特性和色光折射率的测量
δ
i
1
i
i
4
3. 数据处理：
i、δ以度为单位，保留四位有效数字。 参考教材Ｐ16作图法的具体要求，绘出合乎规范 的曲线。
提醒：上述内容只是要求，不能作为实验步骤。
实验步骤必须写详 实验原理： ⒈ 棱镜的偏向角特性 ⒉ 最小偏向角的测量方法 ⒊ 入射角的测量方法 实验内容与步骤： ⒈ 分光仪的调节（简略） ⒉ 入射角和偏向角的测量（选择汞绿谱线） ⑴ „ ⑵ „ ⑶ „ 数据处理： 计算 „ 画曲线 „ 注意事项：
实验原理：包括示意图和公式的推导等（重点）
实验步骤：包括所用的仪器、采取的方式方法，测 量顺序，测量次数等。 （具体、可操作） 注意事项： …… ……
原始数据表格： 预先画好表格
（三）提交设计方案和修改
第13周（不得推迟），把初稿交给指导老师。 老师提出修改意见，学生修改后，重新抄到实验报
告本（附坐标纸）------ 定稿
特别提醒：按上实验课的时间交初稿，如：
星期一上午：储运，电信，高分联共7个班
这7个班的同学必须在13周星期一上午交初稿。
晚上上课的同学白天交初稿。
13周交初稿时间和地点：
上午 9:40 （准时） 下午 4:00 （准时） 地点
学科楼 413
（四）实验操作
学生在第14周(15周不再安排实验操作) ，按 原来上实验课的时间，带定稿到实验室（422室） 进行实验，原始数据必须有指导老师签名。 时间：上午：8 : 10 下午：2 : 40 （不准迟到）
（五）实验报告 按要求进行数据处理，总结（心得体 会）。一周内交实验报告（初稿一起交） 注意： 用16K纸打印1份“设计性实验 提要” 夹在封面和第 1页之间，订好。
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＝(i1－i２)+(ｉ４-ｉ３)=i１+i4－Ａ。
此式表明,关于给定棱镜,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、用微商计算能够证明,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表示。
此时,有ｉ２=A/2, i1=(Ａ+δm)/2,故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能够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。
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。
三棱镜偏向角与色光折射率的测定答辩实验报告
∠A
60º00′ 59º58′ 60º00′ 58º45′
1 ∠A = 4
∑
i =1
4
∠ Ai = 59 o 41′
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2.测量入射角和偏向角，给出最小偏向角，计算光 测量入射角和偏向角，给出最小偏向角， 测量入射角和偏向角 的折射率
复色光通过棱镜后，将会产生不同 的偏折，使之光线通过棱镜发生色 散。复色光通过棱镜发生偏折现象， 如图。 由图可知，最小偏向角即为θ
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。
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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 ！
（图二）
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第一步： 第一步：如图（a），在载物台上a、
b、c螺钉中任选二个调节，如选a、c。 双面镜的面与a、c连线垂直。在目镜 中观察，直到叉丝都处在上横线处。
第二步：将双面镜转动90度， 第二步：
即放在a、c连线平行的直线上， 见图（b），这时不能再动a、c 螺钉，调节螺钉b，使之反射像 与叉丝重合。
测量 棱镜 方法
测量棱镜方法测量棱镜的方法有很多种，以下是几种常见的测量方法：1. 精密光学仪器法该方法使用光学仪器，如光谱仪、测微仪等对棱镜进行测量。
首先，根据测量需要选择合适的光源，如白光、单色光等。
然后，将光源通过准直器照射到棱镜上，根据棱镜的材料和物理特性，光线会发生折射、反射等现象。
通过准确测量光线的角度、强度等参数，可以计算出棱镜的折射率、色散、反射率等物理参数。
2. 折射法这种方法利用了棱镜对光线的折射规律进行测量。
首先，要准备一束光线，可以使用光源照射一束平行光到棱镜上。
棱镜会使光线发生折射，发生折射后的光线会有一定的偏折角。
通过测量入射角、折射角等参数，可以计算出棱镜的折射率。
此外，通过改变入射角度，可以进一步测量棱镜的陡度、顶角等物理参数。
3. 光谱分析法光谱分析法利用了棱镜对不同波长的光线的色散特性进行测量。
首先，将一束白光通过棱镜后，可以看到一连串的色彩，这是因为不同波长的光线在经过棱镜后会发生不同程度的弯曲。
通过测量各色波的角度、强度等参数，可以计算出棱镜的色散率、色散角等物理参数。
此外，也可以通过测量特定波长的光线在棱镜中的传播路径和角度来确定折射率。
4. 干涉法干涉法利用了光在不同介质中传播速度和波长的变化进行测量。
首先，将一束单色光通过棱镜分成两束并引导到两个相邻的光程，然后让两束光线再次汇聚并干涉。
通过精确观察干涉条纹的移动和变化，可以计算出光在棱镜中的相位差、光程差等物理参数，进而推导出棱镜的折射率、光程等参数。
综上所述，测量棱镜的方法有精密光学仪器法、折射法、光谱分析法和干涉法等。
其中，精密光学仪器法和光谱分析法需要使用光学仪器进行测量，适用于对棱镜的折射率、色散、反射率等物理参数进行精确测量。
而折射法和干涉法则利用棱镜对光的折射、干涉等现象进行测量，适用于对棱镜的折射率、陡度、顶角等物理参数进行初步测量。
无论使用哪种方法进行测量，都需要严格控制实验条件，准确测量各个参数，以获得可靠的测量结果。
测量棱镜玻璃对不同色光的折射率
测量棱镜玻璃对不同色光的折射率（关于分光计的原理、调节和使用参阅“分光计的调节和使用”）棱镜的色散白光由许多不同波长的单色光组成，同一透明介质对于不同波长的单色光具有不同的折射率。
以同一角度入射到折射棱镜上的不同波长的单色光，将有不同的偏向角。
因此，白光经过棱镜后将被分解为各色光，在棱镜的后面将会看到各种颜色，这种现象称为色散。
若将介质的折射率随波长的变化用曲线表示，则称为色散曲线。
通常，波长长的红光折射率低，波长短的紫光折射率高，且随着波长变短，折射率增加迅速。
因此，红光偏向角小，紫光偏向角大。
这种按波长长短顺序的排列称为白光光谱，光学上常用夫琅和费谱线作为特征谱线。
表1 夫琅和费谱线的颜色、符号、波长及产生谱线的元素透射材料的折射特性一般以夫琅和费特征谱线的折射率表示。
用于目视仪器的常规光学玻璃以D光或d光的折射率n D或n d、F光和C光的折射率n F和n C为主要特征。
这时因为F光和C光位于人眼灵敏光谱区的两端，而D光或d光位于其中，比较接近人眼最灵敏的谱线555nm。
下面是光学材料中常用到的几种光学常数。
图1 色散曲线图2 棱镜色散1）平均折射率n D 和平均色散d n = n F －n C 。
2）阿贝常数(1)/()D D F C n n n ν=--，也叫平均色散系数。
3）部分色散：任意一对谱线的折射率之差，12n n λλ-。
4）相对色散：部分色散与平均色散之比12()/()F C n n n n λλ--。
这些光学常数在光学设计手册中都能查到。
光学材料折射率的测量折射率的测量在研究材料的光学性质中是一项非常重要的基础性工作。
按材料的性状分为大块固体材料、小块固体材料、液体材料、气体材料等，其中大块固体材料是最常见的光学材料。
不同性状的材料采取不同的测量方法。
对大块固体材料来说，首先应将其加工成一定形状的光学零件，然后根据其对光的折射特点，具体设计实验方案测量其对色光的折射率。
其中最常见的方法是将大块固体材料加。
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。
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。
测量双棱镜的锐角及折射率
实验简介
上个学期我们学习了分光计的调节与使 用，并且利用调整后的分光计测量得到三棱 镜的顶角及最小偏向角，然后计算出三棱镜 的折射率。
双棱镜是也是一种典型的光学器件，它 拥有两个非常小的锐角（0.5°-1°之间）和 一个非常大的钝角，主要应用于光的干涉实 验中。今天的试验中，主要就是利用自准直 法在分光计上测量得到双棱镜的两锐角的大 小。。
放置双棱镜后观察望远镜筒的分划板
正面入射观察
反面入射观察
数据记录
用自准直法测双棱镜两锐角
测量 内容
AB面的法线方向 θ
游标 I 游标II
AC面的法线方 BC面的法线方
向 θ’
向 θ”
游标I 游标II 游标I 游标II
1 测 量2 次 数3
4
5
6
平均 值
两锐角
பைடு நூலகம்
φ1
φ2
注意事项
1、光学元件要轻拿轻放，以免损坏。切忌用手触摸光学面。
实验目的
• 了解什么是双棱镜，以及双棱镜的用 途。
• 巩固分光计的原理及调节方法。 • 独立分析实验的原理及独立设计实验
步骤，加强分析问题及解决实际问题 的能力。
实验仪器
分光计
双棱镜
B
A C
实验原理
正面入射光路图
反面入射光路图
实验内容
画出光路图，确定需要的数据，设计实验 思路，写出实验原理及实验步骤
调节分光计望远镜光轴垂直于分光计中心 转轴（各半调节法）
放置双棱镜，按照设计步骤进行测量并记 录数据
调节望远镜的主光轴与分光计转轴垂直 （各调1/2法）
光学仪器中的棱镜原理与折射率测量
光学仪器中的棱镜原理与折射率测量光学仪器是现代科学中不可或缺的工具之一。
而其中的棱镜作为光学元件的一种，具有重要的作用。
在光学仪器中，棱镜常常被用于分光、折射率测量等领域。
本文将探讨棱镜的原理以及如何利用棱镜测量物质的折射率。
棱镜的原理是基于光的折射现象。
当光射入介质边界时，其传播方向发生偏转，这个现象就被称为折射。
而折射的程度则由物质的折射率决定。
棱镜是一种由透明介质构成的三棱形物体，其中至少一面是斜面。
当光线射入棱镜时，由于介质的不同折射率，光线的传播方向会发生改变，从而使得光线产生偏折或分光的效果。
在光学仪器中，棱镜的一个重要用途是进行分光。
当一束白光经过棱镜折射时，不同颜色的光具有不同的折射率，因此会产生不同的折射角度。
这个现象被称为色散。
利用这个原理，我们可以将白光分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光。
这也是为什么我们在自然界中能够看到彩虹的原因。
除了分光外，棱镜还能够用于测量物质的折射率。
折射率是一个物质特性的重要参数，它反映了光在该物质中传播的情况。
测量物质的折射率对于材料科学、物理等领域具有极大的意义。
而棱镜则可以通过改变入射角度和测量折射角度的方法来进行折射率的测量。
折射率的测量需要使用到斯涅尔定律，即光线在两个介质交界面上的折射定律。
斯涅尔定律指出，入射角、出射角和两种介质的折射率之间存在着特定的数学关系。
通过测量入射角和折射角的数值，再根据斯涅尔定律的公式计算，即可得到物质的折射率。
在实际操作中，测量折射率通常需要使用一台折射计。
折射计是一种光学仪器，它利用棱镜的原理来测量物质的折射率。
折射计由一个可以旋转的圆盘和一个放置被测物质的容器组成。
通过改变圆盘上刻度盘的位置，可以调整光束的入射角度。
当光线经过被测物质后，被测物质的折射率会导致光线的偏折。
通过旋转圆盘，我们可以找到使得光线无偏折的位置，并记录该位置对应的刻度值。
根据斯涅尔定律，可以通过这个刻度值来计算物质的折射率。
6最小偏向角法测量棱镜的折射率
（ 4）转动望远镜 ， 使竖直叉丝对准 ） 转动望远镜， 蓝色谱线的极限位置（ 黄 、 绿 、 蓝色谱线的极限位置 （ 中 心 ） ， 记 录 此 时 T1 位 置 的 该 度 读 v 分别测量三次） 数 v1 、 2。（分别测量三次） （5）将棱镜取下，望远镜转到T2位 ）将棱镜取下，望远镜转到 所示。 置，如图2所示。对准黄色谱线位置， 如图 所示 对准黄色谱线位置， ' ' 相应的读数为 和 v1 。 v2
所示放置。 （1）将待测棱镜如图 所示放置。转动 ）将待测棱镜如图2所示放置 望远镜至T 位置， 望远镜至 1位置，看清经棱镜折射后的 钠黄光谱线。
图2
（2）慢慢转动棱镜台，改变入射角， ）慢慢转动棱镜台，改变入射角， 使谱线往偏向角减小的方向移动， 使谱线往偏向角减小的方向移动，同 时转动望远镜跟踪该谱线。 时转动望远镜跟踪该谱线。 （3）当棱镜台转到某一位置，该谱线 ）当棱镜台转到某一位置， 不再移动， 不再移动，这时棱镜台无论向何方向转 该谱线均向相相反方向移动， 动，该谱线均向相相反方向移动，即偏 向角都变大。 向角都变大。这个谱线反向移动的极限 位置， 位置，为棱镜对该谱线的最小偏向角的 位置 = i ，记为δ m。可以证明，棱镜 δm n 与棱镜角A、 的折射率 与棱镜角 、最小偏向角 有如下关系： 有如下关系：
' 2
【实验内容】 实验内容】
A + δm sin 2 n= A sin 2
1．分光计的调整：按分光计的调节法进行。 ．分光计的调整：按分光计的调节法进行。 2．测定最小偏向角：以汞灯为光源。 ．测定最小偏向角：以汞灯为光源。
v1' v、 同一游标左、 同一游标左、右两次读数之差 1
' v 2 v 2 是最小偏向角，即 是最小偏向角，
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。
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。
绿光（54 6.1n m）1 90°55′270°56′38°47′218°47′342°35′152°35′61°12′52°9′2 94°12′247°12′42°50′222°49′337°49′157°35′65°14′51°23′3 95°28′275°30′44°10′274°10′336°20′156°21′67°50′51°19′4 96°25′276°26′45°10′225°10′335°20′155°19′69°51′51°16′5 98°51′278°51′47°20′227°21′330°5′153°6′75°45′51°30′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。
棱镜折射率的测定
棱镜折射率的测定棱镜是一种常见的光学元件，用于光学实验、仪器中，可以将光进行分离、折射、反射等操作。
而棱镜的折射率是一个重要的参数，因为它可以用来计算出光线在棱镜中的路径和角度，从而推导出各种光学现象。
本文将介绍一种简单、可靠的方法，用来测定棱镜的折射率。
实验原理首先，我们需要了解一下什么是折射率。
简单来说，光在不同介质中的传播速度是不同的，这就导致它的传播方向发生偏折。
而折射率就是中介质相对于真空的光速比值。
以空气为例，它的折射率约为1.0003，这就意味着光线在空气中传播时的速度是在真空中速度的1.0003倍。
那么，我们如何测定棱镜的折射率呢？实际上，我们可以通过测量光线在棱镜中的折射角和入射角，从而计算出棱镜的折射率。
具体来说，我们可以利用菲涅尔公式（Snell 定律），即：n1sinθ1=n2sinθ2其中n1和n2分别是两个介质的折射率，θ1和θ2是入射角和折射角。
对于棱镜中的光线，我们可以将入射角和折射角分别测量出来，代入公式中求解折射率。
实验步骤接下来，我们将介绍具体的实验步骤。
材料：棱镜、角度计、光源、纸片、笔、直尺等。
1.准备一个光源，例如激光笔或白炽灯等，将其与角度计放在同一水平面上，使光线可以直接照射到角度计上。
2.将角度计调整到0度，并将一张纸片放在角度计上。
3.用笔在纸片上标记出光线的入射点和出射点，即入射角和折射角所处的位置。
4.将棱镜放在入射点和出射点之间，并用直尺测量出入射角和折射角的大小。
5.将测量结果代入菲涅尔公式中，求解出棱镜的折射率。
实验注意事项在进行实验时，我们需要注意以下几点：1.保证光线的稳定性和准确性，避免光线偏移或变形。
2.保证角度计的准确性，避免误差产生。
3.测量时要尽量避免误差，例如拍摄照片、记录时要保证准确度。
4.选好合适的棱镜，以保证测量结果的准确性。
实验结果最后，我们将给出一个实验结果，以说明该方法的可靠性。
我们选用一块玻璃棱镜，用上述方法进行了实验，并得出以下数据：入射角为45度，折射角为29度。
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棱镜偏向角特性和色光折射率的测量
实验提要
实验课题及任务
《棱镜偏向角特性和色光折射率的测量》实验课题任务是：根据玻璃对不同波长的光有不同折射率的特性，设计出利用分光仪为主要仪器，测定玻璃对不同波长的折射率，并测绘出棱镜偏向角特性曲线。
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《棱镜偏向角特性和色光折射率的测量》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选三种波长的光测量，分别测量的次数要求为10组数据（最小偏角要测5次），求出折射率并描绘出特性曲线。
⑷应该用什么方法处理数据，说明原因。
⑸ 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
分光仪、汞光灯与三棱镜，
实验所用公式及物理量符号提示
折射率的计算公式：
2
sin 2)(sin
min A A n θ+= 式中：A 为棱镜的顶角，min θ为最小偏向角。
实验提示
⑴ 设计如何测定入射角，描绘出光路图，供指导教师检查。
⑵ 最小偏向角min θ的结果表示时不确定度U 值用4倍标准差表
达
《棱镜偏向角特性和色光折射率的测量》
一、 实验目的
1、 进一步了解分光仪的调节与使用。
2、 进一步掌握测量棱镜顶角的方法
3、 学会用反射法测定棱镜玻璃的折射率
二、 实验仪器与用具
分光仪、钠灯、三棱镜、平面镜。
三、实验原理
（1）由单色光的最小偏向角测量玻璃三棱镜折射率
如图（1）所示，PO为入射光线，经棱镜的两次折射后沿着O＇Ｐ＇方向射出。
入射光线与出射光线之间的夹角δ叫做偏向角，从图中可见：δ＝（i１－ｉ１＇）＋（ｉ２＇－ｉ２）
因为顶角Ａ＝ｉ１＇＋ｉ２，所以：δ＝（ｉ１＋ｉ２＇）－Ａ（22-1）对于给定的棱镜，其顶角A和相对于空气的折射率n都是一定值，因而偏向角δ只随入射角i1而改变。
可以证明，在入射光线和出射光线处于光路对称的情况下，即i1=i2＇时，偏向角有极小值δmin，称为棱镜对某单色光的最小偏向角。
将i1=i２＇代入式（22-1），得：δmin=2i1-A 或 i1=(δmin+A)/2
而A=i1＇+ｉ２，而i1＇=A/2，由折射定理可得：。