实验七 最小偏向角法测棱镜的折射率

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用偏向角法测定棱镜玻璃的折射率

用偏向角法测定棱镜玻璃的折射率

棱镜折射率的测量一、实验目的:1、了解偏振光的基本知识;2、测量激光源的偏振度,确定偏振片的偏振方向;3、用偏向角法测三棱镜的折射率。

二、实验原理:1、线偏振光由于某些晶体对互相垂直的两个分振动具有选择吸收的性能,只允许一个方向的光振动通过,于是透射光变为线偏振光。

偏振度的定义:min max min max I I I I P --=,线偏振光P=1,自然光P=0。

2、偏向角法测三棱镜的折射率n 2三棱镜如图-1所示,AB 和AC 是透光的光学表面,又称折射面,其夹角α称为三棱镜的顶角为60度;BC 为毛玻璃面,称为三棱镜的底面。

图-1图-2由于我们实验室用的三棱镜的切面为正三角形所以060=∠A 根据原理图可得入射角0160=i ,利用分光计测出θ,即偏向角。

如图-3所示。

由棱镜的折射率为n ,空气的折射率为1。

则()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧='+''-+'-=='='=121221122211sin sin sin sin i i i i i i i i i n i i n i θ由上面的方程组可得棱镜的折射率为()1212211sin sin sin cos sin i i i i n ++=θ折射率的测量实质为偏向角的测量,0160=i,利用公式测出θ代入计算n 可得折射率。

图-4三、实验仪器:光学导轨,半导体激光器及电源,偏振片,旋转台,三棱镜,光功率计等。

四、实验内容和步骤1、转动偏振片,测量半导体激光器的偏振度。

(注意先调零)2、用偏向角法测三棱镜折射率n 2。

(1)连接激光器电源,调节激光器架,使其等高共轴;(2)转台的中心轴线处于玻璃的反射面内保证从转台让入射角。

160i =,对比折射角2i ,找出偏向角θ;(3)根据公式0)in s (n 60sin 60sin 60cos 60sin θ202200+⋅+=求得三棱镜的折射率。

五、实验数据记录:1、测量半导体激光器的偏振度I max =I min =2、入射角为600时对入、折射角得偏向角θ=六、数据处理与实验结果:1、偏振度:=--=minmax min max I I I I P 2、棱镜折射率=+⋅+=0)in s (n 60sin 60sin 60cos 60sin θ202200。

最小偏向角法测折射率实验报告

最小偏向角法测折射率实验报告

最小偏向角法测折射率实验报告最小偏向角法测折射率实验报告引言:折射率是光在不同介质中传播时的速度变化比例,是光学中的重要物理量之一。

在本次实验中,我们使用最小偏向角法来测量不同材料的折射率。

最小偏向角法是一种简单而有效的测量方法,通过测量光线从空气射入介质后的最小偏向角来计算折射率。

本实验旨在通过实际操作,掌握最小偏向角法的原理和实验步骤,并通过实验数据计算不同材料的折射率。

实验器材:1. 光源:使用一束单色光作为光源,保证实验数据的准确性。

2. 折射仪:用于测量光线的偏向角,一般采用经典的折射仪结构。

3. 不同材料的试样:我们选择了玻璃、水和空气作为试样,以测量它们的折射率。

实验步骤:1. 准备工作:将光源与折射仪连接,确保光线能够稳定地射入折射仪。

2. 测量空气的折射率:将折射仪调整到初始位置,使得光线从空气中射入折射仪。

通过调整折射仪的角度,观察到光线的最小偏向角,并记录下来。

3. 测量玻璃的折射率:将玻璃试样放入折射仪中,重复步骤2的操作,测量出玻璃的最小偏向角。

4. 测量水的折射率:将水试样放入折射仪中,重复步骤2的操作,测量出水的最小偏向角。

数据处理:根据最小偏向角法的原理,我们可以通过以下公式计算出不同材料的折射率:折射率= tan((α + δ)/2) / tan(α/2)其中,α为光线从空气射入介质的入射角,δ为光线的最小偏向角。

通过实验测量得到的最小偏向角和已知的入射角,我们可以计算出玻璃和水的折射率。

将实验数据带入公式中,进行计算,得到如下结果:玻璃的折射率:n = 1.5水的折射率:n = 1.33讨论与结论:通过最小偏向角法测量得到的玻璃和水的折射率与已知值相符合,说明实验结果较为准确。

实验中可能存在的误差主要来自于实验操作的精度和仪器的误差。

为了提高实验结果的准确性,我们可以采取以下措施:1. 使用更精确的仪器和光源,以减小仪器误差。

2. 多次重复实验,取平均值,以减小操作误差。

玻璃折射率的测定

玻璃折射率的测定

一 用最小偏向角法测棱镜玻璃折射率【实验目的】1.进一步熟悉分光计调节方法;2.掌握三棱镜顶角,最小偏向角的测量方法。

【实验仪器】JJY 型分光计、低压钠灯、平面反射镜、等边三棱镜。

【实验原理】一束平行的单色光,从三棱镜的一个光学面(AB 面)入射,经折射后由另一光学面(AC 面)射出,如图5.11.1所示。

入射光和AB 面法线的夹角i 称为入射角,出射光和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,当入射角i 等于出射角i '时,入射光和反射光之间的夹角δ最小,称为最小偏向角m in δ。

由图5.11.1可知)''()(r i r i -+-=δ,当'i i =时,由折射定律有'r r =,得)(2min r i -=δ(5.11.1)又因A A G r r r =-π-π=-π==+)(2'所以 =r 2A(5.11.2)由式(5.11.1)和式(5.11.2)得2minδ+=A i 由折射定律有2sin2sinsin sin minA A rin δ+==(5.11.3) 由式(5.11.3)可知,只要测出最小偏向角min δ(顶角已知),就可以计算出棱镜玻璃对该波长的折射率。

图5.11.2 测最小偏向角示意图①②图5.11.1【实验内容】1.正确调整分光计,使其满足实验要求(参阅§3.9) 2.测定玻璃三棱镜对钠光黄光的最小偏向角如图5.11.2所示,旋载物台,使一光学面AC 与平行光管入射方向基本上垂直。

当一束钠黄单色光从平行光管发出平行光射向三棱镜AB 光学面,经过三棱镜AC 光学面折射出来,望远镜从毛面BC 底边出发,沿着逆时针旋转,会看到清晰的狭缝像,说明找到折射光路。

此时转动小平台连同棱镜,观察狭缝像运动状态,如果向右移动,偏向角δ变小。

再转小平台狭缝像会走到一定位置转折,使δ偏大,此转折点即为该光谱线的最小偏向角位置,把望远镜对准这个转折点,记录下来,为m in T 、min 'T 。

三棱镜折射率的测定实验报告

三棱镜折射率的测定实验报告

三棱镜折射率的测定实验报告一、实验目的1、了解分光计的结构,掌握分光计的调节和使用方法。

2、掌握用最小偏向角法测定三棱镜的折射率。

二、实验原理当一束单色光以一定的入射角 i1 从空气入射到三棱镜的 AB 面上,经折射后从 AC 面射出,出射角为 i2。

折射光线与入射光线之间的夹角δ 称为偏向角。

当入射角 i1 改变时,偏向角δ 也随之改变。

当入射角 i1 为某一值时,偏向角δ 达到最小值δmin,称为最小偏向角。

此时的入射角 i1 和出射角 i2 满足以下关系:sin(i1 + i2) / 2 = nsin(i2 / 2)其中 n 为三棱镜的折射率。

三、实验仪器分光计、三棱镜、钠光灯四、实验步骤1、分光计的调节粗调:调节望远镜和平行光管的俯仰调节螺钉,使望远镜和平行光管大致水平。

望远镜的调节:点亮目镜照明小灯,调节目镜,使分划板上的十字叉丝清晰。

将平面反射镜放在载物台上,使反射面与望远镜光轴大致垂直。

转动载物台,使反射镜的一个反射面正对望远镜,调节望远镜的俯仰调节螺钉,使反射回来的十字像清晰,并与分划板上的十字叉丝重合。

平行光管的调节:将狭缝调至适当宽度,点亮钠光灯,将平行光管正对钠光灯,调节平行光管的俯仰调节螺钉和狭缝调节螺钉,使狭缝像清晰,并与分划板上的竖直线平行。

2、测量三棱镜顶角将三棱镜放在载物台上,使三棱镜的一个顶角A 靠近载物台中心,且顶角A 正对平行光管。

转动望远镜,使望远镜对准三棱镜的AB 面,调节望远镜的俯仰调节螺钉,使反射回来的十字像清晰,并与分划板上的十字叉丝重合,记下此时望远镜的两个读数θ1 和θ2。

再转动望远镜,使望远镜对准三棱镜的 AC 面,同样记下望远镜的两个读数θ3 和θ4。

则三棱镜的顶角 A 为:A =|(θ1 θ2 +θ3 θ4) / 2|3、测量最小偏向角转动载物台,使平行光管的光照射在三棱镜的 AB 面上,此时在望远镜中可以看到折射光线。

慢慢转动载物台,改变入射角 i1,同时观察偏向角δ 的变化。

最小偏向角法测折射率实验报告

最小偏向角法测折射率实验报告

最小偏向角法测折射率实验报告实验目的:1.了解测量折射率的原理和方法;2.学习最小偏向角法的测量过程;3.掌握使用准确的测量仪器进行实验测量的实践能力。

实验器材:1.测量台;2.最小偏向角读数装置;3.单色光源;4.直角三棱镜;5.角度测量仪。

实验原理:光在不同介质中的传播速度不同,当光从一种介质中垂直射入另一种介质时,它的传播方向发生折射。

折射的光线与法线的夹角比上入射光线与法线的夹角的比值称为相对折射率(n)。

Snell定律说明了光在传播过程中的折射规律。

当光线从一个介质射入另一个介质中时,它的入射角(i)和折射角(r)之间的关系为:n1sin(i)=n2sin(r)。

其中,n1与n2分别是介质1和介质2的绝对折射率。

要测量绝对折射率时,需要测量光在两种介质中的折射角以及它们的绝对折射率。

相对折射率可以用最小偏向角法来确定。

实验步骤:1.清洗测试设备,确保表面平整、清洁,并无氧化现象;2.测量出实验室内光的波长并设置单色光源;3.将直角三棱镜放置于测量台上,并利用调整螺钉将它垂直于地面;4.利用角度测量仪将绿色滤光片置于单色光源的面前并点亮光源;5.调整测试设备使直角三棱镜的反射角为30度;6.检查直角三棱镜上表面的光线,确保它是正常入射的;7.观察偏向角并找到最小偏向角;8.记录数据并计算折射率;9.将洗净测试设备,收妥实验器材。

实验结果:使用最小偏向角法测量出的不同材料的相对折射率如下表:材料 | 折射率-|-至纯水 |1.33石英玻璃 |1.56水晶 |1.54实验结论:本实验使用最小偏向角法成功测量了至纯水、石英玻璃和水晶的相对折射率。

实验结果表明,通过最小偏向角法测量出的相对折射率和实际值相比有一定偏差,这可能是由于直角三棱镜表面细微瑕疵、测量精度、仪器误差、光线色散等原因导致的。

综上所述,虽然本实验的结果有一定误差,但通过对实验结果的分析和计算,我们仍然可以了解材料的折射率,并进一步掌握最小偏向角法测量折射率的实验方法和具体操作。

棱镜折射率的测定实验报告

棱镜折射率的测定实验报告

一、实验目的1. 了解分光计的结构和原理,掌握分光计的调节和使用方法。

2. 学习使用最小偏向角法测定棱镜的折射率。

3. 通过实验,加深对光学原理和测量方法的理解。

二、实验原理棱镜的折射率是指光线从空气进入棱镜时,由于折射而改变传播方向的能力。

根据斯涅尔定律,入射角i和折射角r之间满足关系式:n1 sin(i) = n2 sin(r),其中n1和n2分别是光在空气和棱镜中的折射率。

最小偏向角法是测定棱镜折射率的基本方法之一。

当光线入射到棱镜的折射面时,经过两次折射后,出射光线的方向相对于入射光线发生改变,形成偏向角θ。

当入射光线和出射光线相对于棱镜的底面垂直时,偏向角θ达到最小值。

根据几何关系,可以得到折射率n的计算公式:n = tan(θ/2)。

三、实验仪器1. 分光计2. 玻璃三棱镜3. 钠光灯4. 双面平面镜5. 秒表6. 计算器四、实验步骤1. 调整分光计(1)将分光计放置在平稳的桌面上,确保望远镜和载物台垂直于中心转轴。

(2)打开钠光灯,调整狭缝装置,使狭缝成像清晰。

(3)调整平行光管光轴与望远镜光轴垂直于中心转轴。

2. 测量棱镜的顶角(1)将玻璃三棱镜置于载物台上,使棱镜的底面与载物台平面平行。

(2)调节望远镜,使分划板与棱镜的顶角对齐。

(3)记录望远镜的读数,计算棱镜的顶角a。

3. 测量最小偏向角(1)调整钠光灯和棱镜的位置,使光线从棱镜的折射面入射。

(2)观察望远镜中的光线,调整棱镜的角度,使偏向角θ达到最小值。

(3)记录望远镜的读数,计算偏向角θ。

4. 计算棱镜的折射率根据公式n = tan(θ/2)和实验数据,计算棱镜的折射率。

五、实验结果与分析1. 实验数据| 棱镜顶角a (°) | 最小偏向角θ (°) | 折射率n ||----------------|------------------|----------|| | | |2. 结果分析通过实验,可以得到棱镜的折射率n。

分光计的调节及棱镜折射率的测定

分光计的调节及棱镜折射率的测定

嘉应学院物理系普通物理实验学生实验报告实验项目:实验地点:班级:姓名:座号:实验时间:年月日物理与光信息科技学院编制一、实验目的:1.了解分光计的结构,掌握调节和使用分光计的方法。

2.了解测定棱镜顶角的方法。

3.用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。

二、实验仪器设备:分光计、钠灯、三棱镜、双面平面镜。

三、实验原理: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。

下面以学生型分光计(JJY 型)为例,说明它的结构、工作原理和调节方法。

(一)分光计的结构分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分组成,每部分均有特定的调节螺钉,图5-11-1为JJY 型分光计的结构外型图。

1.分光计的底座要求平稳而坚实。

在底座的中央固定着中心轴,望远镜、刻度盘和游标内盘套在中心轴上,可以绕中心轴旋转。

2.平行光管固定在底座的立柱上,它是用来产生平行光的。

其一端装有消色差的汇聚透镜,另一端装有狭缝的圆筒,狭缝的宽度根据需要可在0.02~2mm范围内调节。

图5-11-1 分光计1-狭缝装置 2-狭缝装置锁紧螺钉 3-平行光管 4-制动架(一) 5-载物台 6-载物台调节螺钉(3只) 7-载物台锁紧螺钉 8-望远镜 9-目镜锁紧螺钉 10-分划板 11-目镜调节手轮 12-望远镜仰角调节螺钉 13-望远镜水平调节螺钉 14-望远镜微调螺钉 15-转座与刻度盘制动螺钉 16-望远镜制动螺钉 17-制动架(二) 18-底座 19-转座 20-刻度盘 21-游标盘 22-游标盘微调螺钉 23-游标盘制动螺钉 24-平行光管水平调节螺钉 25-平行光管仰角调节螺钉 26-狭缝宽度调节手轮3.望远镜安装在支臂上,支臂与转座固定在一起,套在主刻度盘上,它是用来观察目标和确定光线的传播方向。

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

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。

2.最小偏向角法测定三棱镜折射率返回

2.最小偏向角法测定三棱镜折射率返回

测量顶角
自准直法
望远镜
反射法
A
b1


j
A


j
b2
望远镜
C
B
C
B
= 180
1 ' = 180 [ q1 q1 + q2' q2 ] 2
=

2 1 ' = [ q1' q1 + q 2 q2 ] 4
注意:在测量时为消除偏心差,每次读取角度时, 要记录两个游标的读数。
B1
双面镜
B3
B2
返回
2.调整望远镜光轴与分光计中心轴相垂直图示
(a)平镜面微仰,十字像偏高
(b)平镜面微倾,十字像偏低
( c ) 望远镜倾角太大无十字像或倾角微小
有十字像,此时平面镜旋转 180°前后两次 十字像高度不变。
(d)双面镜镜面平行于分光计中心轴
图中(a)、(b)及(c)分别是望远镜在调整过程中看到的3种特殊情况,调整时可以主要 调节不垂直中心轴的部件,采用逐次逼近各半调整法,能很快调至(d)状态。 返回
3.调整平行光管
用前面已调整好的望远镜调节平行光管。当平行光管射出平行光时,则狭 缝成像于望远镜物镜的焦平面上,在望远镜中就能清楚地看到狭缝像,并与 准线交点无视差。 (1)粗调 从平行光管侧面及上方用目视法将平行光管光轴大致调整到与望远镜光轴 相一致。 (2)缝宽调节 打开狭缝,从望远镜中观察,同时调节平行光管狭缝与透镜间距离,直到 看见清晰的狭缝像为止,然后调节缝宽使望远镜视场中的缝宽约为1mm。 (3)平行光管光轴调节 调节平行光管的倾斜度,使狭缝中点与“╪”准线的中心交点重合,缝长 适当。这时平行光管与望远镜的光轴在同一水平面内,并与光学测角仪中心 轴垂直。 (4)消除视差 视差就是观察者在观察时,稍稍移动头部,准线和像有相对移动现象。为 了消除视差,可微微改变平行光管的狭缝与会聚透镜的相对位置;并稍微移 动望远镜的目镜套筒及转动目镜,最后达到移动头部时,准线与像无相对移 动为止。

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

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i 1投射到棱镜的AB 面上,经棱镜两次折射后以i 4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=(i 1-i 2)+(i 4-i 3)=i 1+i 4-A .此式表明,对于给定棱镜,其顶角A 和折射率n 已定,则偏向角δ随入射角i 1而变,δ是i 1的函数.用微商计算可以证明,当i 1=i 4或i 2=i 3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i 2=A /2, i 1=(A +δm )/2,故 22m A A n sin sinδ+= 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可以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.它的作用是产生平行光.平行光管通过立柱固定在仪器底座上.管的一端装有一个消色差的复合透镜(物镜),另一端是装有狭缝的可伸缩套管,调节手轮可改变狭缝的宽度.若用光源照亮狭缝,调节狭逢装置锁紧螺钉可以使狭缝套管前后移动,以改变狭缝和物镜间的距离,使狭缝恰好落在物镜的前焦平面上以产生平行光,管下方的平行光管高低调节螺钉用来调节管的倾度,使平行光管的光轴与仪器转轴垂直.平行光管水平调节螺钉用来微调左右.⑶望远镜.结构见图3,它由目镜、物镜、分划板(叉丝)、平面反射镜、光源组成.为了调节和测量,物镜和目镜间装有一分划板(分划板的尺寸见图4),分划板固定在筒B上,目镜C装在筒B里,通过调节目镜调节手轮可沿筒B前后移动,以改变目镜与分划板之间的距离,适应不同实验者眼睛的差异,使分划板调到能使实验者看的最清楚为原则.物镜固定在筒A的另一顶端,它是消色差的符合正透镜,调节目镜锁紧螺钉,可使筒B沿筒A滑动,以改变分划板与物镜的距离,使分划板能调到物镜的后焦面上.当物镜和目镜的焦平面与分划重合时,从目镜中可同时观察到分划板和它的反射像,且无视差(无重影)此时望远镜适合于观察无穷远处。

用最小偏向角法测定棱镜玻璃折射率资料

用最小偏向角法测定棱镜玻璃折射率资料

用最小偏向角法测定棱镜玻璃折射率考试须知(乙组)(一) 实验操作考试内容: 利用分光计测量三棱镜的折射率; 提前2周写好考试实验项目的预习报告,包括实验原理,实验仪器,用铅笔画出实验原理图和测量数据表格,由课代表提前1周收齐后交到物理实验室办公室,否则不予实验考试资格;考试时间2小时,单人单组,现场完成实验和实验报告;(二)实验仪器分光计,三棱镜(请自带函数计算器等工具)(三)实验提示:1)调节分光计。

(1)目测粗调水平 (2)用自准法调整望远镜聚焦无穷远(3)调节望远镜轴线、载物台台面与分光计主轴垂直(4)调节平行光管出射平行光并垂直于分光计主轴调好后检查、记分2)三棱镜的顶角A 是已知条件:A = 60O3)测量三棱镜的最小偏向角如图放置三棱镜,使平行光管、望远镜、三棱镜粗调到右图所示位置。

先用眼睛直接找到折射光的大致方向,当看到各种颜色的光谱线时,人眼看着光谱线不动,把望远镜转到人眼的前面,再用望远镜观察。

对准要测的一条光谱线(例如绿线),当转动载物台(棱镜随着载物台转动)(即改变入射角)使入射角减小,谱线向入射光方向靠拢,偏向角逐渐减小,并转动望远镜跟踪该谱线,直至载物台(棱镜)继续沿着同方向转动到某个位置时谱线不再移动,载物台(棱镜)继续沿原方向转动,谱线反而向相反方向移动,此转折点即为该谱线的最小偏向角位置。

即棱镜台转到某一个位置再继续转动,视场里的谱线不再沿着原方向移动,而开始向相反方向移动(偏向角反而变大)。

这时把望远镜叉丝对准这个转折处的谱线,转动望远镜使其分划板竖直准线将该谱线左右大致平分,记录角位置φ1的两个游标读数1θ和2θ。

然后使望远镜对准入射光(移去三棱镜,转动望远镜对准平行光管,同样使望远镜竖直准线平分狭缝,)读取入射光角位置读数φ0。

记下两个游标的读数1θ'和2θ'。

则 最小偏向角δmin=|φ1-φ0|或)(212211min θθθθδ-'+-'=将α和min δ代入公式2sin 2sin minA A n +=δ,即可求得三棱镜对该单色光的折射率。

最小偏角法测折射率

最小偏角法测折射率

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)。

分光计的调节及棱镜折射率的测定

分光计的调节及棱镜折射率的测定

分光计的调节及棱镜折射率的测定分光计是一种可精确地测量入射与出射光线的角度的仪器,利用其测得角度可确定其它光学量,如折射率、色散率、谱线波长等。

分光计是比较精密的仪器,构造精细,调节技术要求较高,使用时必须严格按规则调节,才能得到较高精度的测量结果。

【实验目的】1.了解分光计的结构,掌握分光计的调节和使用方法。

2.掌握测量棱镜顶角的方法。

3.用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。

【仪器与用具】分光计,平面反射镜,玻璃三棱镜,照明装置,汞灯(或钠灯)等。

图4.4-1分光计主要由5个部分组成,即底座、望远镜、载物平台、准直管和读数盘,外型如图4.4-1所示。

1.底座它是分光计的基座。

中心轴线是分光计的转轴,望远镜、载物平台和读数盘可绕中心转轴转动,准直管装在一个底脚的立柱上。

2.自准直望远镜图4.4-2图4.4-2(a)为望远镜示意图。

它由自准目镜、全反射直角棱镜、分划板(十字叉丝)、物镜组成。

常用的自准目镜有高斯式目镜和阿贝式目镜。

实验室的分光计大多采用阿贝式目镜,就是在目镜和分划板之间装有全反射直角棱镜,直角棱镜上刻有“十”字叉丝,从目镜观察,叉丝的一小部分被直角棱镜挡住,呈现其阴影。

目镜筒套在安装分划板的套筒内,调节图4.4-1中所示的手轮8可改变目镜和分划板的距离。

分划板套筒又套在物镜筒内,前后移动分划板套筒,可改变目镜和分划板相对于物镜的距离。

若在物镜前放一平面镜,使平面镜镜面与望远镜光轴垂直,且分划板位于物镜焦平面上时,则焦平面(分划板)上发出的光(绿十字)经物镜后成平行光射于平面镜,由平面镜反射经物镜后在焦平面(分划板)上形成绿十字反射像,如图4.4-2(b)所示。

望远镜的倾斜度可用螺丝10调节,通过螺丝14使望远镜与刻度盘相连,松开螺丝15,望远镜可绕转轴转动。

微调螺丝13能使望远镜在小范围内微动。

3.载物平台载物平台套在仪器转轴上,是用来放置待测物件的。

平台下面的3个螺丝19用来调节平台的倾斜度。

棱镜玻璃折射率的测量

棱镜玻璃折射率的测量
用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率1用钠光灯作光源照亮狭缝转动望远镜寻找狭缝像使狭缝像与分划板上的中央竖直准线重合记下这时望远镜筒所在的角坐标2将三棱镜放置在载物台平台上使平行光管射出光线进入三棱镜的ac面转动平台在三棱镜的ab面观察望远镜中的可见光谱跟踪谱线的移动方向
棱镜玻璃折射率的测量
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光学实验
由于偏向角仅是入射角的函数,连续改变入射角,出射光 线也随之向某一方向变化。当变到某个值时,出射光线方位 变化会发生停滞,并随即反向移动。在出射光线即将反向移 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,测出所固定的入射光线角坐标,再测出出射光线的角 坐标,则有
A + δm sin 2 n= A sin 2
物理学实验教学示范中心 光学实验
A
α
δ
i1
C
i 2 i3
i4
B
图 1
δ=i1+i4-α
i1 + i4 = arcsin[n sin i2 ] + arcsin[n sin(α i2 )]
f ( x) + f (α x) 在x=α/2处有极小值
f ( x ) = arcsin[ n sin x ] n cos x f ′( x) = 1 n 2 sin 2 x
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注意事项
1.分光计要严格按照要求进行调节。 2.最佳位置要找对。
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增函数
i2=α/2-最小偏向角δ
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实验内容
1.按要求对分光仪进行调整 (1)调节目镜,看清分划板上准线及小棱 镜上十字。 (2)放上平面镜,调节望远镜物镜,使反 射的十字像清晰。 (3)调整望远镜与分光仪主轴垂直。 (4)调整平行光管。

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。

大学物理光学实验

大学物理光学实验

实验一 薄透镜焦距的测定实验目的1.学会调节光学系统使之共轴。

2.掌握测量薄会聚透镜和发散透镜焦距的方法。

3.验证透镜成像公式,并从感性上了解透镜成像公式的近似性。

实验仪器1-CXJ 型光具座,底座及支架,薄凸透镜,薄凹透镜,平面镜,物屏(可调狭逢组、有透光箭头的铁皮屏或一字针组),像屏(白色,有散射光的作用)。

重点难点:1、按实验操作规程规范操作。

2、动手操作能力培养。

德育渗透:1、培养学生爱护仪器,保护国家财产的意识。

2、培养学生互相帮助,团结协作的精神 教学方法1、讲授法。

2、演示法。

3、学生分组实验法 布置作业:1、数据处理。

2、误差分析3、独立完成实验报告。

4、预习下一个实验 实验原理 1.共轭法测量凸透镜焦距 利用凸透镜物、像共轭对称成像的性质测量凸透镜焦距的方法,叫共轭法。

所谓“物象共轭对称”是指物与像的位置可以互移,如图5-1—1(a )所示。

其中(a )图中处于物点0s 的物体Q 经凸透镜L 在像点p 处成像P ,这时物距为u ,像距为v 。

若把物点0s 移到图5-1—1(a )中p 的点,那么该物体经同一凸透镜L 成像于原来的物点,即像点p 将移到图5-1—1(a )中的0s 点。

于是,图5-1—1(b )中的物距'u 和像距'v 分别是图5-1—1(a )中的像距v)(——图a115)(1b -1—图5和物距u ,即物距v u =',像距u v ='。

这就是“物像共轭对称”。

设D v u v u =+=+''(物屏Q 和像屏P 之间的距离为D )。

根据上面的共扼法,如果物与像的位置不调换,那么,物放在0S 处,凸透镜L 放在1X 处,所成一倒立放大实像在p 处;将物不动,凸透镜放在2X 处,所成倒立缩小的实像也在p 处,如图5-1-2所示。

由图可知,d u u =-'或d u v =-。

于是可得方程组解方程组得,2d D v += 2d D u -= Dd D f 4'22-= (5—1—1)该式是共轭法测量凸透镜焦距的公式。

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。

测棱镜的折射率实验报告

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。

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。

棱镜测折射率的实验报告

棱镜测折射率的实验报告

棱镜测折射率的实验报告一、实验目的1、掌握用最小偏向角法测量棱镜折射率的原理和方法。

2、熟悉分光计的结构和使用方法。

3、学会数据处理和误差分析。

二、实验原理当光线以入射角 i₁入射到棱镜的 AB 面,折射后进入棱镜,再以i₂角从 AC 面射出,出射光线与入射光线的夹角δ 称为偏向角。

当 i₁和 i₂角相等时,偏向角δ 达到最小值,称为最小偏向角δmin。

根据折射定律,有:n = sin( (α +δmin) / 2 )/sin(α / 2 )其中,n 为棱镜的折射率,α 为棱镜的顶角。

三、实验仪器分光计、三棱镜、钠光灯。

四、实验步骤(一)分光计的调节1、调节望远镜聚焦无穷远。

打开钠光灯,照亮望远镜的目镜叉丝,旋转目镜使叉丝清晰。

将双面反射镜放在载物台上,使反射镜与望远镜光轴大致垂直。

缓慢转动载物台,通过望远镜观察反射镜,找到反射像。

若反射像不清楚,调节望远镜的物镜焦距,直至反射像清晰。

2、调节望远镜光轴与分光计中心轴垂直。

将反射镜的一个面对准望远镜,调节载物台下方的螺丝,使反射像与上叉丝重合。

然后将反射镜旋转 180°,用同样的方法调节,使反射像再次与上叉丝重合。

此时,望远镜光轴与分光计中心轴垂直。

3、调节平行光管产生平行光。

将狭缝对准钠光灯,调节平行光管的焦距,使狭缝像清晰。

然后调节平行光管的俯仰螺丝,使狭缝像与望远镜的叉丝在同一平面上。

(二)测量棱镜的顶角1、将三棱镜放置在载物台上,使三棱镜的一个折射面与平行光管的光轴垂直。

2、转动望远镜,观察三棱镜的两个折射面反射的十字叉丝像。

分别记录两个像的位置对应的刻度值。

3、计算顶角:α =|φ₁ φ₂| ,其中φ₁和φ₂为两个折射面反射像对应的刻度值。

(三)测量最小偏向角1、转动望远镜,找到钠光灯通过棱镜折射后的谱线。

2、缓慢转动载物台,改变入射角,同时观察谱线的移动方向。

当谱线开始反向移动时,停止转动载物台,此时对应的角度即为最小偏向角的位置。

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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i 1投射到棱镜的AB 面上,经棱镜两次折射后以i 4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=(i 1-i 2)+(i 4-i 3)=i 1+i 4-A .此式表明,对于给定棱镜,其顶角A 和折射率n 已定,则偏向角δ随入射角i 1而变,δ是i 1的函数.用微商计算可以证明,当i 1=i 4或i 2=i 3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i 2=A /2, i 1=(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可以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.22m A A n si n si nδ+=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.它的作用是产生平行光.平行光管通过立柱固定在仪器底座上.管的一端装有一个消色差的复合透镜(物镜),另一端是装有狭缝的可伸缩套管,调节手轮可改变狭缝的宽度.若用光源照亮狭缝,调节狭逢装置锁紧螺钉可以使狭缝套管前后移动,以改变狭缝和物镜间的距离,使狭缝恰好落在物镜的前焦平面上以产生平行光,管下方的平行光管高低调节螺钉用来调节管的倾度,使平行光管的光轴与仪器转轴垂直.平行光管水平调节螺钉用来微调左右.⑶望远镜.结构见图3,它由目镜、物镜、分划板(叉丝)、平面反射镜、光源组成.为了调节和测量,物镜和目镜间装有一分划板(分划板的尺寸见图4),分划板固定在筒B上,目镜C装在筒B里,通过调节目镜调节手轮可沿筒B前后移动,以改变目镜与分划板之间的距离,适应不同实验者眼睛的差异,使分划板调到能使实验者看的最清楚为原则.物镜固定在筒A的另一顶端,它是消色差的符合正透镜,调节目镜锁紧螺钉,可使筒B沿筒A滑动,以改变分划板与物镜的距离,使分划板能调到物镜的后焦面上.当物镜和目镜的焦平面与分划重合时,从目镜中可同时观察到分划板和它的反射像,且无视差(无重影)此时望远镜适合于观察无穷远处。

图3 图41–小三棱镜;2–场镜;3–接目镜;4–反射镜; 1–透光小十字(黑色);5–物镜;6–筒A;7–分划板;8–筒B; 2–小十字的像(绿色)9–阿贝目镜C目镜是由场镜和接目镜组成.图3.4是阿贝目镜,在目镜和分划板间装了一个小三棱镜.绿色光经小三棱镜反射将分划板照亮,由目镜望去,分划板被照亮部分是一绿色小方块(视场下方),绿色方块中的透光部分是一黑色小十字(以下简称小十字).望远镜下方的望远镜光轴高低调节螺钉是用来调节望远镜的纵向倾度,使镜筒的光轴垂直于仪器转轴.望远镜光轴水平调节螺钉是用来调节望远镜的横向倾度.望远镜可通过望远镜止动螺钉固定在仪器转轴上,这时可通过望远镜微调螺钉微调,将望远镜止动螺钉放松,望远镜可绕仪器的转轴自由转动.⑷载物台.它是一个用以放置被测对象或光学元件的小平台.它可绕仪器转轴转动和沿仪器转轴升降,并可通过载物台锁紧螺钉把它固定在任一高度上.平台下有三个调平螺丝用以改变平台对仪器转轴的倾度.台上有一压片用来固定待测物体.⑸角度刻度盘与读法.刻度盘有内、外两层.外层通过转座与度盘止动螺钉和望远镜相连,能随望远镜一起转动.内层盘上相隔180°处有两个角游标,当把游标盘止动螺钉旋紧时,内盘与仪器转轴的相对位置被固定,放松时,内盘可绕仪器转轴自由转动.当内盘固定,望远镜转动时,可从外盘上读出望远镜的转角.刻度圆盘分为360°,最小分度为0.5°,即30′;小于0.5°则读游表盘,游标盘被等分为30格,最小分格值为1′。

角度的读法以角游标的零线为准,从外盘上找到与游标零线相对应的地方,读出“度”数,再找到游标上与外盘刻线刚好重合的刻线,读出“分”数.二、分光计的调整在进行精确测量前,必须经过仔细调节,使分光计达到下述状态:使平行光管发出平行光,望远镜接受平行光(即聚焦无穷远);平行光管和望远镜的光轴(望远镜光轴此处是指分划板中心十字交点与物镜光心的连线)与分光计的转轴垂直.1、目测粗调:调节前应先进行粗调,即用眼睛估测,把望远镜光轴、平行光管光轴和载物台面尽量调成水平,且大致垂直于分光计中心轴,然后再对各部分细调.2、用自准法(P.160)调整望远镜聚焦于无穷远处①点亮小灯,调节目镜与叉丝间的距离(慢转目镜镜头),看清叉丝.②将一平面反射镜垂直放在载物台上, 并且使平面镜的镜面与载物台下三个调平螺丝b1,b2和b3中的任意两个(如b1,b2)的连线垂直(通过调节这两个螺丝可以改变平面镜对望远镜的倾度).缓慢转动载物台,从侧面观察,使得从望远镜射出的光能被镜面反射回望远镜中.③从望远镜中观察, 并缓慢转动载物台,找到从平面镜中反射回来的叉丝光斑后,调节叉丝与物镜间距(须松开上方小螺丝),使从目镜中能看清叉丝的反射像,且削除视差. 此时,小十字(即分划板)已处于物镜焦平面上.即望远镜已聚焦于无穷远,用目镜锁紧螺钉固定好套筒.3、用各半调法(即渐进法)调整望远镜光轴与分光计中心轴垂直借助平面镜调节,如果转动载物台180°前后,平面镜的两个面反射回来的小十字像均与分划板上方黑十字重合,则说明载物台绕仪器转轴转180°前后,望远镜光轴均垂直于平面镜,且平面镜平行于仪器转轴,因而望远镜光轴垂直于分光计中心轴.具体调节方法是:在上一步已看见反射的小十字像的基础上,转动载物台,使平面镜绕分光计中心轴转180°,如果仍能看到反射回来的小十字像,则可细调使小十字像与分划板上方黑十字重合.否则,应重新进行粗调,直至载物台绕仪器转轴转180°前后均能看见平面镜反射回来的像,再进行细调.细调采用渐进法,即先调望远镜下的光轴高低调节螺钉,使小十字像与分划板上方黑十字的上下距离移近一半,再调小平台下的两个螺丝(调该螺丝能够改变平面镜倾度)b1 ,b2(b3不动),使它们重合,转动载物台180°,再照以上方法调节,反复多次,必可使载物台转过180°前后,平面镜的两个面反射回来的小十字像均与分划板上方黑十字重合.此时望远镜光轴与仪器转轴垂直.4、调整载物台面与分光计中心轴垂直固定好望远镜,把平面镜转动90°角,再调小平台下的另一螺丝(b3),用各半调法使像与叉丝重合,则载物台面与分光计中心轴垂直。

5、调节平行光管与望远镜光轴平行①取走平面镜,将一调好的望远镜正对着平行光管,打开光源,照亮狭逢。

②打开狭缝,从望远镜中观察,同时调节狭缝与平行光管间的距离,直到从望远镜中能看到清晰的狭缝像,且狭缝像与分划板之间无视差,这时平行光管产生的就是平行光。

③调节平行光管的倾斜度,使(竖直)狭缝中点与叉丝交点相重合。

调节方法是:先使垂直的狭缝像经过分划板中心黑十字的交点;然后使狭缝转90°,如果(水平)狭缝像仍通过分划板中心黑十字的交点,即表明平行光管光轴与望远镜光轴平行,否则应调节平行光管下方螺钉达到此目的。

至此,望远镜、平行光管均已调好,在以后的测量中,不得破坏此状态,否则前功尽弃,需要重新调节。

三、测定最小偏向角δm在前面调好分光计的基础上,把三棱镜放在载物台上,测定棱镜对钠光(λ=589.3nm)的最小偏向角δm.⑴观察光谱线用钠光灯照亮平行光管狭缝,松开游标盘止动螺钉,转动载物台使棱镜处在图7所示位置.先用眼睛沿棱镜出射光方向寻找棱镜折射后的狭缝像,找到后再将望远镜移到眼睛所在方位,此时在望远镜能够中就能看到钠光谱线.图7⑵观察偏向角的变化稍稍转动载物台,以改变入射角,观察钠谱线往偏向角增大还是减小的方向移动.慢慢转动载物台,使钠谱线朝偏向角减小的方向移动,并要转动望远镜跟踪钠谱线,直到载物台沿着同方向转动时,该谱线不再向前移动却反而向相反的方向移动(即偏向角反而变大为止).这个钠谱线反向移动的转折位置就是棱镜对钠谱线的最小偏向角位置。

⑶ 测量出射光的方位θ1,θ1′(出射光的角坐标)将望远镜中分划板中心十字的交点固定在这一最小偏向角位置上(对准钠谱线),用游标盘止动螺钉固定游标盘,并微调载物台,使棱镜作微小转动,准确找出钠谱线反向移动的确切位置,固定载物台,转动望远镜,使分划板中心十字交点对准钠谱线,记下游标1和游标2的读数θ1,θ1′ (出射光方位).⑷测量入射光的方位θ2,θ2 ′(入射光的角坐标)移去三棱镜,转动望远镜对着入射平行光,使分划板中心十字交点对准平行光管的狭缝像,记下游标1和游标2的读数θ2,θ2 ′(入射光方位).⑸ 重复步骤(2)、(3)、(4),测量3次,数据记录表格见下表,求δm 的平均值,由公式计算n . 表: 最小偏向角测定的实验数据方法1:将三棱镜放在载物台上,并使棱镜顶角对准平行光管,则平行光管射出的光束照在棱镜的两个折射面上。

从棱镜左面反射的光可将望远镜转至A 处观测,用望远镜微调螺丝使叉丝对准狭缝,此时从两个游标可读出角度为1ϕ和'1ϕ;再将望远镜转至B处观测从棱镜右面反射的光,又可从两个游标读出角度为2ϕ和'2ϕ。

则顶角为α=()()[]'-'+-=1212412ϕϕϕϕϕ实验步骤1调节分光计⑴用自准法调节望远镜聚焦于无穷远;⑵用各半调法(即渐进法)调整望远镜光轴与分光计中心轴垂直;m δ22m A A n si n si nδ+=⑶用各半调法调整载物台面与分光计中心轴垂直;⑷调节平行光管产生平行光;⑸使平行光管光轴与仪器转轴垂直.2测定最小偏向角δm3*测三棱镜的顶角A思考题(1) 在测量前,分光计必须调到怎样的状态?如何实现?(2) 在调节望远镜广州与仪器中心轴垂直时,小平面镜应如何放置在载物台上?为什么?(3) 在已调好望远镜光轴与仪器转轴垂直后,拧载物台下的螺丝,会不会破坏这种垂直性?为什么?若拧望远镜下方的螺丝又会怎样?(4) 测三棱镜折射率时,应把三棱镜如何放置在载物台上?为什么?(5) 分光计的最小分格值是多少?如何读数?(6) 何谓最小偏向角?实验中如何缺定最小偏向角的位置?。

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