用分光计测棱镜玻璃的折射率

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用分光计测定三棱镜玻璃的折射率实验

用分光计测定三棱镜玻璃的折射率实验实验目的：实验仪器：分光计、三棱镜玻璃、透明直尺、光源。

实验原理：Snell定律描述了光束经过介质之间的折射。

n1 sinθ1 = n2 sinθ2其中n1和n2分别是两个介质的折射率，θ1和θ2是入射和折射角度。

如果样品的折射率已知，那么通过测量入射角度、折射角度和材料厚度，就可以计算出折射率。

对于三角形样品，可以用分光计测量出入射角度和折射角度，然后使用标准透明直尺测量出材料的厚度。

实验步骤：1. 将光源置于分光计中心位置。

打开光源并让它预热5-10分钟。

2. 将三棱镜玻璃安装到分光计中心位置。

确保三角形的底边水平放置。

3. 调节分光计的角度测量仪表使其水平。

4. 调整光源和狭缝的位置和大小，使其光束正好达到三角形的顶点。

利用直尺测出光线的位置，确定光源的高度及物理位置，将该高度标出标尺上。

5. 通过微调器调整分光计的角度，使得发射光线通过三角形材料的底部。

记录入射角度。

6. 在汞灯放出的光束反射到分光计的望远镜中时，调节望远镜位置，使其望进三棱镜，并且让观测到的光谱横线完全重合，此时通过望远镜观察到的读数就是折射角度。

7. 利用透明直尺，测量三角形玻璃的厚度。

8. 重复以上步骤2-7三次，取平均值得到最终的折射率。

实验注意事项：1. 调整分光计时，要保证发出的光线垂直入射三棱镜玻璃的边界面。

2. 在调整望远镜的位置时要小心，以避免对其产生影响。

3. 三角形的底边要水平放置，以避免误差。

4. 实验结束后要灭掉光源。

实验结果：通过三次测量，得到三棱镜玻璃的平均折射率为1.52。

用分光计测定三棱镜的折射率

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）。

分光计的调整和棱镜材料折射率的测定实验报告

分光计的调整和棱镜材料折射率的测定实验报告引言分光计是科学仪器中的一种，广泛应用于物理、化学、生物、医学等领域的实验中，其作用是测定或分析物质的光谱特性。

而棱镜则是分光计中不可或缺的元件，通过棱镜的折射和反射，将光线分解成不同波长的颜色。

本实验通过对分光计的调整和棱镜材料折射率的测定，进一步了解分光计和物质的光谱特性。

实验部分一、调整分光计1. 能直接测得物体的折射率；2. 能测定谱线的波长和波长间距离；3. 能检查和校正玻璃棱镜的角度和方向。

1. 实验原理当光线从一种密度为n1的介质垂直射入另一种密度为n2的介质中，由于介质密度不同，光线出现了一定的偏折，使得出射光线的方向发生了改变。

利用这个原理，可以得出折射定律：n1sinθ1=n2sinθ2，其中n1、n2分别为两重介质的折射率，θ1、θ2为入射角和折射角。

而在实验中，利用简单的几何关系，可以通过测定出入射角和折射角，求出棱镜材料的折射率。

2. 实验步骤a. 确定n1和θ1的大小，即入射光线的入射角和所使用物质的折射率；b. 修改入射角度，使折射角θ2的方向与光线入射时的方向相反，即θ2>θ1，观察此时光线与棱镜内侧壁交点位置；c. 修改入射角度，使折射角θ2的方向与光线入射时的方向相同，即θ2<θ1，观察此时光线与棱镜内侧壁交点位置；d. 分别测量出两个交点的位置，计算棱镜的顶角，并据此求出折射率。

3. 实验结果|n1|1.000||------|------||θ1|17.5°||θ2>|27.7°||θ2<|10.0°||d|41.6mm||A|60.4°||n2|1.508|4. 讨论和分析本实验中，利用分光计调整和测量棱镜材料折射率，成功地实现了对物质光谱特性的测定。

通过调整分光计，可以得到精确的折射率和波长间距离，保证了物质光谱特性的可靠测量。

而在棱镜折射率的测定中，通过简单准确地实验，得出了精确的数据，并计算出棱镜的顶角和折射率，实验结果较为准确。

用分光计测定三棱镜折射率的改进实验分析

用分光计测定三棱镜折射率的实验分析在用分光计测定三棱镜折射率的实验中，我们有感最小偏向角的测定十分不精确，这对实验结果造成较大误差。

本文对原实验进行一定改进，从而可以准确确定最小偏向角，可用作对棱镜折射率的精确测定。

1 分光计测定三棱镜折射率的简要介绍1.1 分光计测定棱镜折射率实验原理及步骤准备工作（调节望远镜焦距、调节望远镜光轴与仪器转轴垂直及调节平行光管）结束后，开始实验。

先测定三棱镜折射顶角，本实验利用反射法测定顶角，其光路图如图1所示。

入射光经三棱镜两反射面发生反射，转动望远镜镜筒，可观察到光线Ⅰ和Ⅱ，测出两束光Ⅰ和Ⅱ之间夹角，即可求出三棱镜的顶角A= /2。

接下来测定偏向角，实验光路图如图2，IE为入射光，FR为出射光，两光线的夹角即为光线在棱镜主截面内的偏向角。

利用几何关系和折射定律，可以推导出偏向角的表达式。

当i1=i2，1= 2时，偏向角达到最小值0，此时有。

利用折射定律，得到棱镜材料的折射率为图1 反射法测顶角图2 偏向角的测定在测定最小偏向角时，当看到折射的FR光线（实验中选择绿色谱线），慢慢转动载物台，改变入射角，使绿色谱线往偏向角减小方向转动，同时转动望远镜跟踪谱线，到载物台继续沿原方向转动时，绿色谱线不再向前移反而向相反方向移动（偏向角反而增大）为止，此时可确定最小偏向角0。

1.2 误差分析计算得出三棱镜顶角值与标定值A=60€爸涞钠詈苄。

钚∑蚪堑牟舛ㄈ聪缘貌荒敲淳罚鼋隹磕坎饫慈范ㄗ钚≈涤薪洗蟮乃婊裕饬课蟛钍贾漳岩韵饫锔黾缸槠蚪遣饬渴荩绫？，可以看到最大值和最小值几乎相差1€？。

表1 分光计测定最小偏向角在实验时，可以看到，最小偏向角处在一个拐点上，当入射角经过0对应的i0，偏向角先减小后增大，下面对这一过程定量分析，以找出误差的原因。

由几何光学知识可知，对于图2所示光路图，入射角i1与偏向角有如下关系：其中n为三棱镜的折射率，A为棱镜顶角，本实验取A=，用MATLAB绘制得到的-i1局部图像如图3所示。

用分光计测定三棱镜的折射率

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)。

测量棱镜折射率的实验报告

测量棱镜折射率的实验报告【实验目的】用分光计测量玻璃棱镜的折射率：[实验仪器]分光计、玻璃棱镜、钠灯。

【实验原理】x小偏角法是测量棱镜折射率的基本方法之一，如图10，三角形& amp#8197;ABC & amp#8197;表示玻璃棱镜的横截面，AB和AC为透明光学面，也称折射面，夹角A称为棱镜顶角；BC & amp#8197;磨砂玻璃表面被称为棱镜的底面。

假设某种波长的光。

#8197;LD & amp#8197;入射到棱镜和。

#8197;AB & amp#8197;在表面上，经过两次折射，后边缘和。

#8197;急诊室和。

#8197;方向，入射光线和。

#8197;LD & amp#8197;和即将离开的雷& amp#8197;急诊室和。

#8197;夹角和。

#8197;和。

#8197;这叫偏转角。

图10棱镜的折射从图10中的几何关系，可以得到偏转角。

(3)因为顶角满足，那么(4)对于给定的棱镜，角度是固定的、易变的。

其中，又与，有关，所以实际上是一个函数，偏转角只随其变化。

实验中可以观察到，当偏角变化时，存在一个最小值，称为X小偏角。

理论上可以证明当时有一个很小的x值。

显然，入射光和出射光的方向相对于棱镜是对称的，如图11所示。

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图11x小偏转角如果x的小偏转角用表示，它将被代入方程(4)(5)或者(6)因为& amp#8197;so & amp#8197;因为& amp#8197;那么(7)根据折射定律，(8)将等式(6)和(7)代入等式(8)得到：(9)从公式(9)可以看出，对于该波长的入射光，棱镜的折射率n可以通过测量入射光的小偏角x和棱镜的顶角来获得。

【实验内容和步骤】1.调节分光计按照实验24-1的要求和步骤调整光谱仪。

2.调整准直器(1)取下双面反射镜，打开钠光源。

《医用物理》用分光计测量棱镜的折射率实验

4实验十二用分光计测量棱镜的折射率【实验目的】(1)了解分光计的用途，进一步掌握分光计的调节方法。

(2)掌握测量棱镜顶角和最小偏向角的方法。

(3)学会用最小偏向角法测定棱镜材料的折射率。

【实验器材】分光计、玻璃三棱镜、单色光源（钠光灯或汞灯）、小照明灯。

【实验原理】当光从空气中射到折射率为n 的介质分界面时发生偏折，入射角与折射角之间遵从折射定律。

如图13-1所示，即有(12-1)当光线P 1O 1入射到三棱镜上，经三棱镜的两次折射，出射光线为P 2O 2。

P 1O 1与P 2O 2之间的夹角称为偏向角。

当光线0102平行三棱镜的底面时，偏向角为最小，称为最小偏向角，用δ表示。

当偏向角最小时，由图12-1所示，可推出各角之间有如下关系，并可据此求得三棱镜的折射率n 。

因为γ=γ´及i=i ´，所以δ=2（i-γ）(12-2)而ϕ=180。

-A =180。

-2γ，所以γ=A/2(12-3)由式(12-2)得(12-4)将式(12-3)与式(12-4)代入式(12-1)，则折射率n 可求，即(12-5)由此，在三棱镜折射率的测量中，只要测量出三棱镜的顶角A 和最小偏向角δ，就可计算出折射率n 。

【实验步骤】1．测量三棱镜的顶角(1)先调好分光计，即望远镜聚焦无穷远；望远镜光轴垂直仪器转轴；平行光管发出平行γsin sin i n =2222A Ai +=+=+=δδγδ2sin 2sin AAn +=δ图12-1三棱镜的折射5光；平行光管光轴垂直仪器转轴。

(2)调节三棱镜，将三棱镜ABC(如图13-2)放在载物平台上，棱镜的三个边分别垂直平台下三个螺丝D1、D2、D3的连线。

接通电源，照亮分划板，转动平台，使AB 面正对望远镜，调节D1、D3，使由AB 面反射回来的亮十字像与分划板上十字刻线重合（注意：此时不能再调望远镜的倾角螺丝，否则前功尽弃）。

然后旋转平台，使AC 面正对望远镜，调节D2，使AC 面反射回来的亮十字像与分划板上十字刻线重合，反复对AB 面、AC 面调节几次，直至由AB 面、AC 面反射回来的亮十字像都与分划板十字刻线重合为止，此时三棱镜的主截面与分光计转轴垂直。

分光计调节及棱镜折射率的测定

分光计调节及棱镜折射率的测定分光计是一种用于测量光的性质和参数的仪器，常用于测量物质的折射率和色散性质。

本文将介绍如何使用分光计进行调节，并测定棱镜的折射率。

首先，我们需要了解分光计的基本结构和原理。

分光计一般由光源、准直器、色散系统、检测器和读数装置组成。

光源通常使用白炽灯或汞灯，通过准直器产生平行光束。

然后，这束平行光通过色散系统，通常是棱镜或光栅，发生折射和色散。

最后，光束通过检测器测量，读数装置将结果显示出来。

在进行测定之前，我们首先要调节分光计。

首先，将棱镜架与分光计连接好，并检查棱镜是否干净。

然后，在光源和准直器之间放置一个屏幕，以接收光束。

开启光源，使光束通过准直器和屏幕，然后调节准直器的位置和角度，以使光束通过准直器和屏幕上的孔洞。

接下来，我们将使用分光计测定棱镜的折射率。

首先，使用一个光谱箔片将光束分成不同的颜色。

将光谱箔片插入棱镜架中，让光束通过箔片并进入棱镜。

通过调节棱镜架的角度，使光束在棱镜内发生折射，并通过棱镜的两侧射出。

然后，使用读数装置测量折射后的光束的角度。

将读数装置的两臂分别对准光束，然后记录两臂的位置，并计算出光束的入射角和折射角。

根据斯涅尔定律，光的折射角与入射角和折射率有关。

根据斯涅尔定律的公式n1sinθ1 = n2sinθ2，我们可以通过测量入射角和折射角来确定棱镜的折射率。

为了提高测量的准确性，我们可以多次重复测量，并计算平均值。

此外，确保光源和检测器的位置稳定，避免外界光线的干扰，以及注意棱镜和分光计的清洁和正确的使用方法也是非常重要的。

在测量完成后，我们可以根据测量得到的角度数据和斯涅尔定律的公式来计算棱镜的折射率。

根据折射率的定义，折射率n等于光在真空中的传播速度与在某一介质中的传播速度的比值。

通过测定光的入射角和折射角，我们可以用斯涅尔定律计算出棱镜介质的折射率。

总结起来，使用分光计进行调节和测定棱镜的折射率是一项需要仔细和耐心的实验。

通过调整分光计设置和测量入射角和折射角，我们可以精确地确定棱镜的折射率。

用分光计测量棱镜折射率的几种方法

1998年　第4期中山大学学报论丛SUPPL EME NT TO T HE JOURN AL OF SUN Y A TSEN U NIVERSIT Y No .4　1998　用分光计测量棱镜折射率的几种方法袁剑辉　周烈生　车　宇(中山大学物理学系,广州510275)摘　要　介绍了分光计上用等顶角入射法、等顶角折射法、垂直入射法、垂直折射法等精确测量棱镜折射率的4个方法.关键词　分光计,等顶角入射法,等顶角折射法,垂直入射法,垂直折射法,棱镜,折射率分类号　Q 435.1在普通物理光学实验中,要测量棱镜材料的折射率,通常是在分光计上采用最小偏向角法或掠入射线法,这2种方法的缺点是不易测准最小偏向角或明暗分界线的位置,给测量结果带来误差.本文介绍的几个测量方法,只要将望远镜对准棱镜面的法线、折射线或入射线进行位置读数就能测量棱镜的折射率,而且测量次数少,只须进行3次位置读数就能测出棱镜的顶角、折射角或入射角,因而能提高测量的精确度.学生通过这几种方法的实验,能加深对棱镜折射原理的理解,掌握分光计的使用技巧,提高实验动手能力.图1　棱镜折射光路图如图1,单色光经棱镜折射后,由折射定律及几何关系,有sin i =n sin γ,n sin γ′=sin φ,γ+γ′=α.对三式消去γ和γ′,得n =1sin αsin 2i sin 2α+(sin i cos α+sin φ)2(1)由图1可知,要测出i 、α、φ必须进行4次位置读数,才能由(1)式来计算折射率n ,要测的量较多,因此一般不采用(1)式来进行测量.但我们可从(1)式导出下述的几种测量方法,通过对分光计的正确操作,每种方法都只需进行3次位置读数测出2个量就能计算棱镜的折射率.收稿日期5 袁剑辉,男,5岁,副教授:1998-07-241　等顶角入射法如图2,若入射光线①与折射面A C 垂直,根据图2　等顶角入射几何关系,有i =α,即入射角等于棱镜的顶角,代入(1)式,得n =sin 2α+(cos α+sin φ/sin α)2(2)只要测出顶角α、折射角φ就能由(2)式计算折射率.测量方法(1)转动望远镜正对平行光管,使狭缝像与分划板上的垂直丝重合,然后固定望远镜.转动圆盘,使折射面AC 反射回来的垂直丝像与分划板上的垂直丝重合.至此,入射光线①就与折射面AC 垂直,记下读数Υ1,Υ1就是入射光线①及折射面AC 的法线③的位置读数.(2)固定圆盘,松开并转动望远镜,找到折射狭缝像后使其与分划板上的垂直丝重合,记下读数Υ2即折射光射②的位置读数.(3)固定望远镜,松开并转动圆盘,使入射面AB 反射回来的垂直丝像与分划板上的垂直丝重合,记下读数Υ4.很显然,折射角φ及顶角α为φ=Υ1-Υ2,α=180°-Υ1-Υ4.图3　等顶角折射2　等顶角折射法如图3,若折射光线②与入射面AB 垂直,有φ=α,即折射角等于棱镜的顶角,代入(1)式,得n =sin 2i +[1+(sin i cos α)/sin α]2(3)只要测出顶角α、入射角i 就能由(3)式计算折射率.测量方法(1)将棱角入射面AB 正对望远镜,使AB 面反射回来的垂直丝像与分划板上的垂直丝重合,然后固定望远镜,转动圆盘180°,此时入射面AB 与望远镜垂直,记下读数Υ2,Υ2就是入射面AB 的法线位置读数.松开望远镜,同时转动望远镜及圆盘(但要保持望远镜相对圆盘固定不动,即保持Υ2读数不变),从望远镜中找出折射狭缝像,并使其与分划板上的垂直丝重合,此时折射光线②就与入射面B 垂直,其位置读数也是Υ()固定圆盘,转动望远镜,使折射面反射回来的垂直丝像与分划板上的垂直丝重合,记下读数Υ3,Υ3就是折射面的法线③的位置读数114中山大学学报论丛 1998年A 2.2AC AC .(3)继续转动望远镜,正对平行光管,使入射狭缝像与分划板上的垂直丝重合,记下读数Υ1,Υ1就是入射光线①的位置读数.因此,入射角i 及顶角α分别为i =Υ1-Υ2,α=Υ3-Υ2.图4　垂直入射3　垂直入射法如图4,若入射光线①与入射面A B 垂直,则有入射角i =0,代入(1)式,得n =sin φ/sin α(4)这是测量折射率最简单的表示式.测量方法(1)将望远镜正对平行光管,使狭缝像与分划板上的垂直丝重合,然后固定望远镜.转动圆盘使入射面AB 正对望远镜,使AB 面反射回来的垂直丝像与分划板上的垂直丝重合,此时平行光管也就与AB 面垂直.再转动圆盘180°,则入射面AB 正对平行光管,入射光线①与AB 面垂直,记下位置读数Υ1.(2)固定圆盘,松开并转动望远镜,找出折射狭缝像并与分划板上的垂直丝重合,记下读数Υ2即是折射光线②的位置读数.(3)继续转动望远镜,找出折射面A C 反射回来的垂直丝像,并与分划板上的垂直丝重合,记下读数Υ3,Υ3就是AC 面的法线③的位置读数.折射角φ及顶角α分别为φ=Υ3-Υ2,α=Υ3-Υ1.图5　垂直折射4　垂直折射法如图5,若折射光线②与折射面AC 垂直,则折射角φ=0,代入(1)式,得n =sin i/sin α(5)(5)式也是测量折射率最简单的表示式.测量方法(1)将折射面A C 正对望远镜,分别转动望远镜及圆盘找出AC 面反射回来的垂直丝像及折射狭缝像,使它们与分划板上的垂直丝重合,记下读数Υ2,Υ2就是与折射面AC 垂直的折射线②的位置读数.(2)固定圆盘,转动望远镜,使入射狭缝像与分划板上的垂直丝重合,记下读数Υ1,Υ1就是入射光线①的位置读数.(3)固定望远镜,转动圆盘,使入射面AB 反射回来的垂直丝像与分划板上的垂直丝重合,记下读数Υ3,入射角和顶角α分别为=°Υ3Υ,α=°Υ3Υ上述介绍的种测量方法,它们的共同特点是能准确找到折射光线位置,有利于提高115第4期袁剑辉等:用分光计测量棱镜折射率的几种方法i i 180--1180--2.4116中山大学学报论丛 1998年测量精确度.而传统的最小偏向角法和掠入射线法是靠人眼的主观感觉来判断最小偏向角或明暗分界线的位置,影响测量结果.而且这4种测量方法的原理及操作都能简单,因此对光学材料折射率的实际测量工作也很有意义.对等顶角入射法及等顶角折射法,通过对式(2)、式(3)及图2、图3的分析可以看出,这2种方法都不受顶角α大小的限制,对任意三棱镜都可测量.对垂直入射法及垂直折射法,由式(4)、式(5)及图4、图5的分析可以看出,这2种方法对折射率1.3～1.9的材料而言,若顶角太大,则折射光会在棱镜内全反射或不能与折射面垂直.但对顶角较小(如30°左右)的棱镜,可采用这2种方法测量,且折射率测量范围宽.这2种测量方法的表达式比等顶角入射法及等顶角折射法简单,可减少测量误差的传递.参考文献1　林抒,龚镇雄.普通物理实验.北京:人民教育出版社,1981.368～3702　袁剑辉.精确测量棱镜材料的折射率.中山大学学报(自然科学版),1997,增刊(2):126 3　Tang Z.Measurement of the thero mo-optics coeffcient o f a barium fluoride sin gle.Applied Optics,1994,33(13):26204　Sig mund W.Measurement of refractiv e indices of prismatic materials.A pplied Optics,1996,35(34):6815。

分光计测三棱镜折射率两种方式

分光计测三棱镜折射率两种方式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1.1 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。

分光计调节及棱镜玻璃折射率的测定

分光计调节及棱镜玻璃折射率的测定确定物质的折射率是光学测量中的一个重要指标，是测量光学性质的基础。

在本次实验中，我们将通过分光计调节和棱镜玻璃的折射率实验来研究光学性质。

1. 分光计调节实验1.1 实验仪器分光计衍射栅、白炽灯、眼镜、测微器、读数显微镜等。

当一束光线从空气中入射到介质中时，它的路径会发生弯曲。

这种现象称为折射。

折射率n是介质折射能力的量度。

当一个介质的折射率n变小时，它对光的弯曲程度变小；当n增大时，它对光的弯曲程度增大。

在本实验中，我们使用分光计来测量玻璃棱镜中的折射率，以便对介质的光学性质进行研究。

(1) 用钳子夹住分光计的衍射栅，将其置于分光计中心位置。

(2) 将白炽灯放在分光计的一侧，并将其连通电源。

此时，白炽灯发出的光线将被分光计中的衍射栅分解成多个波长的光。

(3) 调整分光计，将一个带有发光线的眼镜放在接收光线的另一侧。

(4) 读数显微镜和测微器可以旋转以及移动，可在可读取眼镜发光的方向上精确测量波长的位置。

(5) 测量三个不同波长的发光线：红线、黄线和绿线。

(6) 根据测量结果，计算玻璃棱镜的平均折射率，以及不同波长下的折射率。

棱镜玻璃、白炽灯、测微器、三角架、以下器材：垂直距离尺、长刻度尺、移动卡尺、亚米级测微卡尺、90度和135度平面镜。

2.2 实验原理折射率是介质折射能力的量度。

当光线从空气中进入介质时，折射率n是介质加圆曲率的乘积。

在本实验中，我们将使用棱镜玻璃来测量不同介质的折射率。

(1) 将白炽灯放在三角架的一侧，然后将测微器设置在三角架的另一侧。

(2) 将棱镜玻璃放在白炽灯和测微器之间，并将它们压缩在一起。

此时，光将从白炽灯通过棱镜玻璃，然后进入测微器。

(3) 使用垂直距离尺和长刻度尺来确保测微器和棱镜玻璃完全水平。

这是因为如果它们不平性，实验中的测量值将受到误差的影响。

(4) 使用移动卡尺来将距离调整到的距离。

为了补偿棱镜玻璃厚度的影响，需要对测量距离进行修正。

教案-用分光计测定三棱镜玻璃的折射率实验

用分光计测定三棱镜玻璃的折射率实验在介质中，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FGY -01型分光计，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 光线偏向角示意图得到rn i i r n didr drdr dr di didi cos cos )1('cos 'cos ''''⨯-⨯=⨯⨯=''csc csc 'sin1cos sin 1'cos 2222222222r tg n r r tg n r r n r r n r --=---=')1(1)1(12222r tg n r tg n -+-+-= (6-7)由式（6-5）可得：')1(1)1(12222r tg n r tg n -+=-+'t g r t g r =因为r 和r’都小于90°，所以有r =r ’ 代入式（5）可得i =i'。

分光计调节及棱镜折射率的测定

分光计调节及棱镜折射率的测定分光计是一种广泛应用于物理、化学、光学等领域的仪器，用于测量可见光的光谱特性。

在实验室中，分光计常常用于测定物质的折射率，特别是透明固体或液体。

测定折射率的一个常见方法是利用棱镜的性质进行实验。

棱镜是一种透明的固体，通常是由玻璃或其他光学材料制成的。

它有一组平行且不相交的平面，被称为棱镜的顶角。

当光线通过棱镜时，它会发生折射并改变其传播方向。

这种折射的程度取决于入射角和光线所穿过的介质的折射率。

为了测定棱镜的折射率，我们首先需要调节分光计的光源和光的路径。

分光计通常有一个灯泡作为光源，并通过凸透镜和光阑将光束聚焦到待测物上。

调节凸透镜的位置和光源的亮度，可以改变光束的光强度和尺寸。

接下来，我们将棱镜放置在分光计上，使光束通过棱镜。

通过调节分光计的固定旋钮和望远镜的焦距，我们可以找到适当的位置，使光束通过棱镜时能够尽可能集中。

一旦光束通过棱镜后，我们可以观察到折射光束经过棱镜后发生的偏折。

通过测量入射角、折射角和顶角的大小，我们可以使用折射定律来计算折射率。

折射定律表示为：n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂，其中n₁和n₂分别是入射光线所在的介质和折射光线所在的介质的折射率。

为了测量折射率，我们可以使用不同的棱镜，每个棱镜都有不同的形状和顶角。

通过测量不同棱镜的折射角和入射角，我们可以计算不同介质的折射率。

测量折射率时，需要注意一些实验技巧和注意事项。

首先，确保棱镜表面干净，没有灰尘或污垢，以确保测量的精确性。

其次，调节分光计时要小心操作，避免触碰到灯泡和望远镜等部件，以免造成伤害或破坏仪器。

此外，还需要注意使用适当的单位进行测量。

折射率通常以无量纲方式表示，所以可以使用任何适当的单位进行测量。

然而，为了方便比较和记录数据，通常使用国际单位制中的标准单位进行测量。

总之，分光计是一种用于测量光学性质的重要仪器，通过调节分光计和测量棱镜的折射角度，我们可以确定不同介质的折射率。

《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》物理实验报告【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。

【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。

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（不在望远镜内）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（逆转点）。

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（各波长谱线的逆转点不同）。

用分光计测棱镜玻璃的折射率

松开平行光管锁紧螺钉，将平行光管旋
转90度，使狭缝像变成水平，然后调节
水平调节螺钉，使狭缝的像与测量用叉
2021/4/6 丝水平线重合．
23
1.反射法测三棱镜顶角
平行光管出射的平行光射向三棱镜的两个光学表面，用望远镜分别接收两表面的反射光，就可计算出两束光的夹角
Φ。由几何关系可以证明Φ与三棱镜顶角A的关系为Φ = 2A
将双面镜转到与载物台刻线垂直的方向 (如右图),然后调节载物台的水平螺钉C,使绿色十字像与调节用叉丝完全重合．
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21
调节狭缝对平行光管的物镜聚焦
松开锁紧螺钉,伸缩狭缝套筒,直到从望远镜中看到的狭缝像最清晰且与叉丝无视差为止
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调节平行光管主光轴与分光计主轴垂直
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14
“三聚焦”是指叉丝对目镜聚焦，即在目镜能看到清晰的叉丝像；望远镜对无穷远聚焦，即平面镜返回清晰的绿十字像；狭缝对平行光管物镜聚焦，即在望远镜中看到清晰的狭缝的像。
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3、调节平行光管的水平调
节螺钉
目测粗调“三垂直”
2、调节载物台水平调节螺钉
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3、测量最小偏向角
2021/4/6
9
用反射法测量三棱镜的顶角
测量次数
1
2345
游标
a babababab
望远镜左侧方位 TL 望远镜右侧方位 TR
|TL(a,b) TR(a,b) |
1 4
(a
b
)
2021/4/6
10
测量最小偏向角入射光波长 546.1nm
测量次数

测棱镜的折射率实验报告

一、实验目的1. 了解分光计的结构和原理，掌握其使用方法。

2. 利用分光计测量玻璃三棱镜的折射率。

二、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。

当一束单色光入射到三棱镜的AB面上时，经过两次折射后，出射光线沿ER方向射出。

入射线LD与出射线ER的夹角称为偏向角。

当入射角改变时，偏向角也随之改变。

在某一特定入射角下，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，可以推导出最小偏向角与三棱镜折射率的关系，从而计算出折射率。

三、实验仪器1. 分光计2. 玻璃三棱镜3. 钠光灯4. 毛玻璃板5. 刻度尺6. 计算器四、实验步骤1. 调节分光计：按照实验要求，调整分光计的底座、平行光管、望远镜和载物台，使之光学轴线水平。

2. 调节平行光管：打开钠光灯，将狭缝装置水平放置，调节狭缝宽度，使狭缝成像清晰。

然后将狭缝装置转至竖直方向，调节平行光管仰角，使狭缝像与望远镜分划板的中心横线重合。

3. 调节望远镜：转动望远镜，使十字刻线成像清晰。

调节望远镜的焦距，使像清晰。

4. 测量三棱镜顶角：将三棱镜放置在载物台上，使AB面与望远镜光轴垂直。

通过望远镜观察，测量顶角A的大小。

5. 测量最小偏向角：转动载物台，使光线从三棱镜的AB面入射，经过两次折射后，从AC面射出。

观察偏向角的变化，当偏向角达到最小值时，记录此时入射角i1和出射角i4。

6. 重复步骤4和5，进行多次测量，取平均值。

五、数据处理1. 计算最小偏向角：根据测量的入射角i1和出射角i4，计算最小偏向角m。

2. 计算三棱镜折射率：根据最小偏向角m和三棱镜顶角A，利用公式n = sin(A/2) / sin(m/2)计算折射率。

3. 计算误差：计算测量结果的标准误差，分析误差来源。

六、实验结果与分析1. 通过实验，成功测量了玻璃三棱镜的折射率，结果如下：折射率：n = 1.5162. 分析误差来源：a. 分光计调节误差：分光计的调节精度对实验结果有一定影响。

[详细讲解]用分光计测定棱镜玻璃的折射率

用分光计测定棱镜玻璃的折射率折射率是物质的一种重要的光学常数，在工农业生产及许多科研部门都会遇到折射率的测量问题。

测量折射率的方法很多，较简单的有插针法、读数显微镜法；较精确的是利用分光计来测定的棱镜法。

即把玻璃做成棱镜，用分光计来进行测量。

分光计是一种用于角度精确测量的典型光学仪器，常用来测量光波波长、折射率、色散率、观测光谱等。

而用分光计对棱镜折射率的测量又可分为最小偏向角法、布儒斯特角法、折射极限法等。

实验内容由于分光计精密度高，结构较为复杂，很多初学者在进行调节时，感到颇不容易。

其实，只要结合实验内容，注意了解它的一些最基本的结构及测量光路，严格按照有关步骤和要求，耐心调节，是完全可以掌握的。

1、熟悉结构对照分光计的结构图和实物，熟悉分光计各部分的具体结构及其调整、使用方法。

2、按摆位要求在载物台上放上平面反射镜，调整望远镜目镜、物镜焦距，使叉丝和反射镜上的小“十”字反射像清晰。

3、调节载物台平面和望远镜，使望远镜主光轴与分光计中心轴垂直。

4、打开汞灯，调节平行光管，使出射平行光光轴与望远镜主光轴重合。

5、按摆位要求放上三棱镜，调节载物台平面，使三棱镜两折射面与分光计中心轴平行（即与已调好的望远镜光轴垂直）。

6、用自准法或反射法测出三棱镜的顶角α 。

7、按要求调节平行光管、望远镜和载物台，测量出最小偏向角γmin, 将γmin和顶角α代入公式求出三棱镜的折射率n。

注意：在测量中，应将三棱镜角的折射棱靠近中心放置，否则由棱镜两折射面所反射的光将不能进入望远镜。

实验的重与难点1、分光计的调节方法，包括望远镜目镜调节和调焦、平行光管的调节等。

2、分光计角游标的原理和读数方法。

3、实验过程中注意体会由粗调到细调、按规律调整精密光学仪器的思想和方法、消除分光计偏心差的方法、消除视差的方法以及消除螺距差的方法。

4、掌握渐进法，调节望远镜光轴与分光计中心轴严格垂直仪器简介分光计，钠光灯，直角三棱镜实验装置示意图预习要求分光计装置比较精密，操纵控制部分多而复杂，分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会它的调节和使用方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。

用分光计测量玻璃棱镜折射率

实验题目用分光计测量玻璃棱镜折射率【实验目的】1、了解分光计的结构并掌握调节和使用方法.2、掌握测定棱镜角的调整技巧与方法.【实验仪器】1、待测三棱镜2、钠灯3、分光计(附变压器、平面镜、手持照明放大镜)4、会聚透镜【实验原理】1、自准直法测量三棱镜的顶角三棱镜由两个光学面AB 和AC 及一个毛玻璃面BC 构成.三棱镜的顶角是指AB 与AC 的夹角α.如图所示,自准直法就是使自准直望远镜光轴与AB 面垂直,使三棱镜AB 面反射回来的小十字像位于准线中央,并由分光计的度盘和游标盘读出这时望远镜光轴相对于某一个方向'OO 的角位置1θ;再把望远镜转到与三棱镜AC 自准直法测三棱镜顶角面垂直, 由分光计的度盘和游标盘读出这时望远镜光轴相对于'OO 的角位置2θ.于是,望远镜转过的角度为21ϕθθ=-,三棱镜的顶角180αϕ=-.由于制造上的原因,分光计带有一定的偏心差,即分光计的主轴可能不在分度盘的圆心上,而略微偏离分度盘圆心.因此,望远镜绕过的真实角度与分度盘上反映出的角度有偏差.为了消除这种误差,分光计分度盘上设置了相隔180的两个读数窗口A 与B ,而望远镜读数则由两个窗口各自读数的平均值来决定.其中21A A A θθθ=- ， 21B B B θθθ=-2A Bθθϕ+=21211801802A AB Bθθθθαϕ-+-=-=-(1-1)2、三棱镜最小偏向角的测量如图所示,在三棱镜中,入射光线与出射光线之间的夹角δ称为棱镜的偏向角,这个偏向角δ与光线的入射角有关从图中可以看出,12431423()()()()i i i i i i i i δ=-+-=+-+,而23()(2)i i πππαα+=---= , 即最小偏向角原理图14i i δα=+- (2-1)最小偏向角即δ可以取到的最小值.由于出射角4i 是入射角1i 的函数,因此偏向角δ实际上只随1i 变化, 取(2-1)式对于1i 的导数,4111di d di di δ=+,当10d di δ=时,产生最小偏向角.此时411di di =-.又 1243sin sin sin sin i n i i n i =⎧⎨=⎩,取偏导得到, 11224433cos cos cos cos i di n i di i di n i di =⎧⎨=⎩,于是31341242cos cos cos cos i i di di di i i di =,又23i i α=+,即321di di =-,于是314124cos cos 1cos cos i i di di i i =-=-,整理后得到1423cos cos cos cos i i i i =,即 22142214221sin 1sin 111sin 1sin i i i i n n--=-- (2-2)易知,上式只有在14i i =的情况下才能成立.即,产生最小偏向角时入射角于出射角大小相同.由于偏向角仅是入射角1i 的函数,因此可以通过不断改变入射角1i 来观察出射光线的方向变化.在1i 的上述变化过程中,出射光线4i 也随之向某一方向变化.当1i 变化到某一数值时,出射光线的方向变化会发生停滞(因速度若要反向,比先逐渐减为零),并随即发生反向移动.易知,在出射光线即将发生反向移动的时刻就是最小偏向角所对应的方位,只要固定这时的入射角,测出所对应的入射光线坐标1θ,再测出出射光线的角坐标2θ,既有,2121min212A AB B θθθθδθθ-+-=-=(2-3)3、用最小偏向角法测定玻璃棱镜的折射率由折射定律可以得到, 1243sin sin sin sin i n i i n i =⎧⎨=⎩,将两式相加,可以得到1423sin sin (sin sin i i n i i +=+）,和差化积,得,23231414+2sincos 2sin cos 2222i i i i i i i in +--= 整理得到231414cos +2sin sin 22cos 2i i i i n i i α-=- (3-1) 由(2-2)式知,产生最小偏向角时14i i =,亦即23i i =,则上式可化简为14+sin sin 22i i n α=,代入min 14i i δα=+-,可得 minsin 2sin2n δαα+= (3-2)故,只要得到三棱镜的顶角α以及最小偏向角min δ的取值,就可以得到三棱镜的折射率n .【实验步骤】1、分光计的调节①打开望远镜叉丝照明灯和台灯,并打开钠灯预热.②用眼睛估测并调节望远镜高低倾斜螺丝和载物台调平螺丝,将载物台平面和望远镜轴调节至接近水平. ③将平面镜倒扣于望远镜上,调节望远镜焦距,使得视野中可以看到清晰的十字像. ④取下平面镜并置于载物台上(平面镜的放置方法如图),松开游标盘止动螺丝与载物台锁紧螺丝,转动内盘,使望远镜中可以看见由平面镜反射回的十字像. ⑤转动内盘,使得平面镜转过180,用望远镜观察,使视野中出现十字像.若无十字像,则反复调节载物台调平螺丝与望远镜光轴水平调节螺丝,使得平面镜在0与180时,望远镜中都能够出现清晰的十字像. 平面镜放置示意图⑥将望远镜对准平面镜的一面,在视野中看到十字像后,使用逐次逼近法调节分光计.首先调节望远镜光轴水平调节螺丝使得十字叉丝的像与调整叉丝之间的偏离减小一半,再调节载物台平面与平面镜背对着的螺丝,使叉丝像和调整叉丝重合.⑦旋转内盘以带动载物台旋转,使望远镜对准平面镜的另一面,看到发射了的十字像后,再次调节望远镜光轴水平调节螺丝使得十字叉丝的像与调整叉丝之间的偏离减小一半,后调节调节载物台平面与平面镜背对着的螺丝,使叉丝像和调整叉丝重合.⑧90转动平面镜与载物台的相对位置,并在视野中看见反射回的十字像.调节载物台上另外一个没有调节过的螺丝,使得叉丝像和调整叉丝重合.由此,望远镜与载望远镜视野示意图物台调节完毕.⑨取下平面镜并关闭望远镜叉丝照明灯.调节钠灯以及汇聚透镜的位置,使得钠灯光源射入平行光管内. ⑩将已调好的望远镜对准平行光管,此时可在视野中看见狭缝的像.调节平行光管的焦距,使视野中可以看见清晰的狭缝,并适当调窄狭缝(视野中约为1~2mm ).⑪转动狭缝至水平状态,将测量叉丝对准视野中狭缝的像. 90转动狭缝,观察测量叉丝中间部分与狭缝的相对位置是否改变,若发生改变,则调节准直管光轴水平调节螺丝与准直管高低调节螺丝,并重复之前步骤,直到观察测量叉丝中间部分与狭缝的相对位置不随角度而变为止. 至此,分光计的调节已完毕.2、三棱镜顶角α的测量①旋紧载物台锁紧螺丝和游标盘止动螺丝并松开望远镜止动螺丝.将待测三棱镜置于载物台上,三棱镜位置方便测量即可.②旋转望远镜至三棱镜AC 面,在视野中看见由三棱镜反射回的十字像后,将测量叉丝与十字像重合,使得望远镜光轴与AC 面垂直.记录此时望远镜的位置坐标1Aθ和1Bθ.③旋转望远镜至三棱镜AB 面, 在视野中看见由三棱镜反射回的十字像后,将测量叉丝与十字像重合, 使得望远镜光轴与AB 面垂直. 记录此时望远镜的位置坐标2Aθ 和2Bθ.④重复步骤②与③,直至测出6组数据,但注意三棱镜的位置不应保持不动. ⑤求出测量平均值,代入(1-1)式,得出待测三棱镜的顶角α.3、三棱镜最小偏向角的测量①将三棱镜置于载物台上,调节其方向,使AB 、AC 面一面对着入射光,即平行光管处,一面朝一较为空旷,便于观察处.②从三棱镜对准空旷侧的那一面寻找平行光管中狭缝的像,后以沿着边缘至顶角的方向改变视线(视线改变时,整个人平动,不能随便改变头的方向),直至找到狭缝像移动速度几乎不变到反向的位置,并记住此位置. ③转动望远镜到之前记录下的位置.观察望远镜并看到狭缝的像,逐渐移动望远镜找到狭缝像移动速恰好反向的位置,并固定望远镜.读出此时望远镜的位置坐标3Aθ和3B θ.④松开并转动望远镜直到对准平行光管,将测量用叉丝与狭缝的像相对齐,并记录此时望远镜的位置坐标4A θ和4B θ.⑤重复步骤③与④,一共测量6组数据,注意每次改变三棱镜相对载物台的位置. ⑥计算出测量量的平均值,则根据(2-3)式可知,最小偏向角4343min 432A AB Bθθθθδθθ-+-=-=.4、根据所测得的结果,并根据(3-2)式,min sin2sin2n δαα+=,计算出待测三棱镜的折射率.5、实验结束,收拾仪器.【数据处理】1、三棱镜顶角α的测量实验数据如下表()61/6/61203120212011203120112001202AA i n θθ=︒︒︒︒︒︒︒∆=∆==∑′+′+′+′+′+′′,0.6A U t θ='，()0.68P =()6112011120101209120712091209/6/61209BB i n θθ=∆=∆=︒︒︒︒︒︒︒=∑′+′+′+′+′+′′, 0.5B U t θ=='，()0.68P =21206A B θθϕ∆+∆=︒='，0.4U ϕ=='，()0.68P =5418095αϕ-=︒'=，0.4U α=', ()0.68P =2、三棱镜最小偏向角的测量三棱镜最小偏向角的测量表()6153262425305333/63/532618A A i n θθ=︒︒︒︒︒︒︒∆=∆==∑′+53′+53′+53′+′+53′′, 2A U t θ==',()0.68P =()6127262427295326/6/6B B i n θθ=︒∆=∆︒︒︒︒︒==︒∑5324′+53′+53′+53′+53′+53′′,0.9A U t θ=',()0.68P =min27532A B θθδ+∆=︒∆=',min 1U δ='3、三棱镜最小偏向角的计算根据(3-2)式, 待测三棱镜折射率min 275359sin sin 22 1.67453sinsin254722n δαα︒'+︒'='︒+==, 0.006n U n ==，即,待测三棱镜的折射率为 1.6740.006n =±,()0.68P =【实验结论】1、本次实验利用分光计测量三棱镜的折射率,测得待测三棱镜的顶角5954α=︒',最小偏向角min 5273δ=︒'折射率 1.6740.006n =±,()0.68P =.2、对于折射率n 不确定度传递公式的推导,得到n U n =头一次对带有三角函数的函数进行推导,发现等式左右两边的单位不一致.左边无单位,而右边单位为(弧度). (先取对数再求导的)注意事项1、保护光学元件的光学表面,不得触摸光学元件的光学表面.2、棱镜、平面镜要轻拿轻放,以免损坏.3、分光计调节完成后,在测量角度的过程中,不要用手转动望远镜镜筒,应转动镜筒下面的支架.4、测量各个角度时,游标A 和B 的编号不能混淆.【思考题】1、能否用三棱镜代替平面镜进行分光计的调节?为什么?能否调节到棱镜的三个折射面均垂直于望远镜光轴? 答:不能.假设已调节望远镜光轴和三棱镜的AB 面垂直,后转动载物台带动三棱镜转动θ角(AB 、AC 面夹角),则此时AC 面会与之前AB 面重合或平行于之前的AB 面,望远镜光轴仍垂直于AC 面.故不能用三棱镜代替平面镜进行分光计的调节.2、用自准直原理调节望远镜时,如何判断叉丝及其反射像与物镜的焦平面是否严格地共面?如何判断叉丝是位于物镜焦平面的内测还是外侧?答:若叉丝与物镜的焦平面严格共面,则视野中应无视差,微微摆动头部,若像与叉丝的位置无相对变化,则叉丝及其反射像与物镜的焦平面严格地共面.若两者发生相对移动,则移动地多的那个离眼睛较远,即在外侧,移动地少的在内侧.3、弄清分光计要设计两个圆游标读数的原由.答:分光计在生产制造过程中刻度盘的刻度中心与仪器的旋转主轴不可能严格重合,所以若只用一个游标盘读数时,肯是会产生周期性系统误差,即偏心差.若采用两个完全对称的游标盘同时读数,则其中一个的偏心差为正,而另一个为负,且它们的绝对值大小相等,故相互抵消,这就消除了偏心差.4、本实验所用光源有什么要求?为什么?答:本实验对要求光源的单色性要十分的好.因为同一介质对不同光的折射率是不一样的.若所用光源的单色性不好,则光源通过棱镜后会发生色散现象,光束会变宽,从而无法测量.此外,本次实验所测的折射率为待测棱镜对钠黄光的折射率.5、计算折射率误差,并说明减少误差的可能途径. 不确定度上文已经计算.减小误差的途径:①多次测量,取平均值.②使用强力的单色光源.③三棱镜的顶角应尽量放在载物台中心,以减小偏心差带来的误差()arcsin sin /A R a δθ=⎡⎤⎣⎦(a 为顶角偏离距离, A 为顶角距望远镜分划板距离──三棱镜放置位置对顶角测量的影响—刘红霞).④载物台水平调节对测量结果影响较小(偏离2°, n 绝对误差约0.058:偏离5°,约0.0113──分光计测三棱镜折射率的误差分析—袁哲峰).。