三棱镜折射率的测量
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
实验内容——三棱镜顶角的测量
（1）将三棱镜放在载物平台上，放置的位置 如图所示，非光学面（BC）对向操作者自己， 两光学面所夹的顶角对准平行光源。 （2 ）旋转望远镜观察由 AB和AC两个光学面 反射出的像，当两边都找到像时，方可开始测 量。 （3）将望远镜的叉丝（竖线）对准左或右侧 的像，记录下两个游标的读数；再转动望远镜 对准另一侧的像，再次记录下两游标的读数， 代入公式（1）即可求出三棱镜的顶角。要求重 复三次测量，学生自设数据记录表。
j
1 j 1 ) (j 2 j 2 )] [(j 1 2 4
I
II
（1）
实验原理 ——极值法测最小偏向角
如图所示，观察光线偏向情况，判断折 射光线的出射方向。先用眼睛沿光线可 能的出射方向观察，微微转动刻度圆盘， 带动载物台，当观察到出射的彩色谱线 时，认定一种单色谱线，再继续使刻度 圆盘转动，注意此单色谱线出射时所对 应的偏向角的变化情况，选择能使偏向 角减小的方向缓慢转动载物圆台，当看 到该谱线移至某一位置后反向移动，说 明在逆转处即为最小偏向角的位置。则 最小偏向角出射光线与原光路（没有放 三棱镜时，望远镜直接对准入射光线的 位置）之间的夹角即为最小偏向角。设 I 最小偏向位置时两游标的读数为、，原 光路的为、，则有
A
B C
实 物 图
示意图
实验原理 ——反射法测三棱镜的顶角
图2为反射法测量三棱镜顶角的示意 图。将三棱镜放在载物台上，使平 行光管射出的光束投射到棱镜的两 个折射面上，从棱镜左面反射的光 可将望远镜转至Ⅰ处观察，使用望 远镜微调螺丝，使“╪”准线的中 心垂直线对准反射狭缝像，从两个 游标读出方位角读数 j1 和 j2 ，再将 望远镜转至Ⅱ处观测从棱镜左面反 射的狭缝像，又可分别读得方位角 读数 j1′和 j2′。由图 2 可知， 三棱镜的顶角为
j 2 )] [(j1 j1 ) (j 2 1 2
入射光束
方向
B A
圆台
转动
C出
δ
δmin
原光路方向
射光
束
' j12
最小 观察方 向 出射 偏向角 方向 II
（2）
实验原理 ——三棱镜折射率的测量
通过光的反射定律和折射定律可以求得棱镜折射率n
' j12
1 sin ( min ) sin i1 2 n 1 sin i2 sin 2
仪器介绍 ——请参考分光计的调节实验
平行光系统 望远镜系统 目镜系统 载物平台
可调狭缝：作 为发光物体 汞光源：可发 出多条分立谱 线的复色光源
游标尺：1‘
主尺：0.5°
变压器及照明 放大镜
仪器介绍 ——三棱镜
三棱镜如图1所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射 面，其夹角称为三棱角的顶角；BC为毛玻璃面；称为三棱角 的底面。
思考题
1、设计另外一种测量三棱镜顶角和最小偏向角的方法。
2、三棱镜的最小偏向角与什么有关？
THANKS!
（3）
式中i1，i2，min分别为某一单色光的入射角、折射角和最小偏向角 ，则为三棱镜的顶角。 II
I
实验内容——将分光计调节为可工作状态
分光计在测量前，必须经过仔细调整。为保证 入射光与刻度盘、载物平台相平行，使刻度盘上的读 数能正确反映出光线的偏转角，调整光学测角仪时要 求达到：望远镜调焦无穷远，能接受平行光；望远镜 和平行光管共轴，并均与光学测角仪中心轴相垂直； 平行光管出射平行光。 具体的调节参考分光计的调节实验讲义或参考资 料。
预习提示
1、三棱镜顶角和最小偏向角分别是用什么方法测量的？
2、测量时如何用正确的方法读双游标的数据？
3、设计项角及最小偏向角测量的原始数据记录表？
4、数据是如何处理计算的？
实验目的
测定三棱镜的顶角，观察三棱镜对汞灯的色 散现象； 测定玻璃三棱镜对各绿色光的折射率； 继续掌握分光计的调节方法； 学会测量结果不确定度的计算及表示方法。
A B1 B B3 B2 C
实验内容——三棱镜最小偏向角的测量
按照最小偏向角的测量原理中说先将三棱镜放置 好（参考最小偏向角的测量原理图中所示），再按 照测量原理中的方法找到最小偏向角的位置，将望 远镜的叉丝对准绿色谱线，记录下两个游标的读数， 重复三次；再将三棱镜拿下来，将望远镜直接对准 原光路的方向，记录下两游标的读数，代入公式 （ 2 ）计算出最小偏向角。要求重复三次测量，学 生自设数据记录表。 将所测量得的角度代入公式（3）即可计算出三棱 镜的折射率。测量结果要求用不确定度表示（具体 的数据处理方法参见数据处理参考资料）。
实验内容——三棱镜顶角的测量
（1）将三棱镜放在载物平台上，放置的位置 如图所示，非光学面（BC）对向操作者自己， 两光学面所夹的顶角对准平行光源。 （2 ）旋转望远镜观察由 AB和AC两个光学面 反射出的像，当两边都找到像时，方可开始测 量。 （3）将望远镜的叉丝（竖线）对准左或右侧 的像，记录下两个游标的读数；再转动望远镜 对准另一侧的像，再次记录下两游标的读数， 代入公式（1）即可求出三棱镜的顶角。要求重 复三次测量，学生自设数据记录表。
j
1 j 1 ) (j 2 j 2 )] [(j 1 2 4
I
II
（1）
实验原理 ——极值法测最小偏向角
如图所示，观察光线偏向情况，判断折 射光线的出射方向。先用眼睛沿光线可 能的出射方向观察，微微转动刻度圆盘， 带动载物台，当观察到出射的彩色谱线 时，认定一种单色谱线，再继续使刻度 圆盘转动，注意此单色谱线出射时所对 应的偏向角的变化情况，选择能使偏向 角减小的方向缓慢转动载物圆台，当看 到该谱线移至某一位置后反向移动，说 明在逆转处即为最小偏向角的位置。则 最小偏向角出射光线与原光路（没有放 三棱镜时，望远镜直接对准入射光线的 位置）之间的夹角即为最小偏向角。设 I 最小偏向位置时两游标的读数为、，原 光路的为、，则有
A
B C
实 物 图
示意图
实验原理 ——反射法测三棱镜的顶角
图2为反射法测量三棱镜顶角的示意 图。将三棱镜放在载物台上，使平 行光管射出的光束投射到棱镜的两 个折射面上，从棱镜左面反射的光 可将望远镜转至Ⅰ处观察，使用望 远镜微调螺丝，使“╪”准线的中 心垂直线对准反射狭缝像，从两个 游标读出方位角读数 j1 和 j2 ，再将 望远镜转至Ⅱ处观测从棱镜左面反 射的狭缝像，又可分别读得方位角 读数 j1′和 j2′。由图 2 可知， 三棱镜的顶角为
j 2 )] [(j1 j1 ) (j 2 1 2
入射光束
方向
B A
圆台
转动
C出
δ
δmin
原光路方向
射光
束
' j12
最小 观察方 向 出射 偏向角 方向 II
（2）
实验原理 ——三棱镜折射率的测量
通过光的反射定律和折射定律可以求得棱镜折射率n
' j12
1 sin ( min ) sin i1 2 n 1 sin i2 sin 2
仪器介绍 ——请参考分光计的调节实验
平行光系统 望远镜系统 目镜系统 载物平台
可调狭缝：作 为发光物体 汞光源：可发 出多条分立谱 线的复色光源
游标尺：1‘
主尺：0.5°
变压器及照明 放大镜
仪器介绍 ——三棱镜
三棱镜如图1所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射 面，其夹角称为三棱角的顶角；BC为毛玻璃面；称为三棱角 的底面。
思考题
1、设计另外一种测量三棱镜顶角和最小偏向角的方法。
2、三棱镜的最小偏向角与什么有关？
THANKS!
（3）
式中i1，i2，min分别为某一单色光的入射角、折射角和最小偏向角 ，则为三棱镜的顶角。 II
I
实验内容——将分光计调节为可工作状态
分光计在测量前，必须经过仔细调整。为保证 入射光与刻度盘、载物平台相平行，使刻度盘上的读 数能正确反映出光线的偏转角，调整光学测角仪时要 求达到：望远镜调焦无穷远，能接受平行光；望远镜 和平行光管共轴，并均与光学测角仪中心轴相垂直； 平行光管出射平行光。 具体的调节参考分光计的调节实验讲义或参考资 料。
预习提示
1、三棱镜顶角和最小偏向角分别是用什么方法测量的？
2、测量时如何用正确的方法读双游标的数据？
3、设计项角及最小偏向角测量的原始数据记录表？
4、数据是如何处理计算的？
实验目的
测定三棱镜的顶角，观察三棱镜对汞灯的色 散现象； 测定玻璃三棱镜对各绿色光的折射率； 继续掌握分光计的调节方法； 学会测量结果不确定度的计算及表示方法。
A B1 B B3 B2 C
实验内容——三棱镜最小偏向角的测量
按照最小偏向角的测量原理中说先将三棱镜放置 好（参考最小偏向角的测量原理图中所示），再按 照测量原理中的方法找到最小偏向角的位置，将望 远镜的叉丝对准绿色谱线，记录下两个游标的读数， 重复三次；再将三棱镜拿下来，将望远镜直接对准 原光路的方向，记录下两游标的读数，代入公式 （ 2 ）计算出最小偏向角。要求重复三次测量，学 生自设数据记录表。 将所测量得的角度代入公式（3）即可计算出三棱 镜的折射率。测量结果要求用不确定度表示（具体 的数据处理方法参见数据处理参考资料）。