棱镜偏向角特性和色光折射率的测量

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：