分光计的调整和三棱镜折射率的测定

一、实验目的
1）了解分光计的结构和各部分的作用，学会分光计的调整和使用方法。

2）学会用最小偏向角法测定棱镜材料的折射率。

二、实验仪器
JJY-1 型分光计、光源（钠光灯或汞灯）、三棱镜、双面平面镜（如图 1 所示）
三、实验原理1、分光计的结构分光计由平行光管、望远镜、载物台、读数装置四个主要部分构成
1- 小灯2-分划板套筒3- 目镜4-目镜筒制动螺丝螺丝6- 望远镜镜筒7-夹持待测件弹簧片8-平行光管调节螺丝10-狭缝套筒制动螺丝11- 狭缝宽度调节螺丝螺丝13- 游标圆盘微调螺丝14-放大镜15-游标圆盘座18-刻度圆盘制动螺丝
19- 刻度圆盘微调螺丝台水平调节螺丝22-
载物台紧固螺丝
2、分光计各主要部件的结构及原理的介绍
平行光管：如图 3 所示。

5-望远镜倾斜度调节
9-平行光管倾斜度
游标圆盘制动
20- 载物小平台21-载物
阿贝式自准直望远镜：由物镜、目镜及分划板组成，如图 4 所
示。

载物小平台：载物小平台（简称载物台）是用来放置待测物件
的。

台面下方装有 3 个水平调节螺丝，用来调整台面的倾斜度。

4）读数装置：读数装置是由刻度圆盘、游标圆盘组成[ 如图5（a）所
示] 。

角度游标读数的方法与游标卡尺的读数方法相似，如图5（b）所示，其读数为
A 116
B 12'
A B 116 12'
测量时，要同时记下两游标指示的度数，然后算出每个游标两次读数的差，再取其平均值。

3、最小偏角法测折射率
一束平行单色光，入射AB面，经折射后从AC射出（如图6所示）, 入射光和出射光的夹角S称为偏向角。

当入射角i等于出射角i '时,
偏向角有最小值，称为最小偏向角，以min 表示。

m in
i r r r'
i'时，由折射定律得
故有
因此，只要测出三棱镜的顶角 A 和最小偏向角min ，就可算出棱 镜对单色钠光的折射率。

四、实验步骤 1、调整分光计
（1）任务和目的:
① 望远镜能够接收平行光（或调焦到无穷远处）。

② 平行光管能够发射平行光。

③ 望远镜的主光轴垂直于分光计。

故有
min
2i r
又因
r r' A
由（1）式和（2） 式得
由折射定律得
n
sini sin
A sin —
2
.A sin —
2
④平行光管主光轴与望远镜主光轴同轴等高。

2）步骤：
①粗调（目测判断）：使望远镜、平行光管和载物台面大致垂直于
中心轴。

②细调：调整望远镜适合观察平行光。

调节目镜，使视场中能清晰地看到“十”字形叉丝。

调节望远镜主光轴垂直于分光计的中心轴。

按图7（a）的方式，将双面镜置在载物台上。

找到“十”字斑的像后，调节望远镜中的叉丝套筒，消除视差，使在望远镜中能清晰地看到像。

采用渐近法（或称各自半调节法）调节，使得平面镜法线与望远镜主光轴平行，“十”字两光斑的反射像与“十”字形叉丝的上焦点重合（如图8）。

旋转载物台180 之后也能重合。

再将双面镜旋转90 ［如图7 （b）所示］，重复上述步骤。

③调节平行光管使之产生平行光并调节平行光管的主光轴垂直于分
光计主轴。

2、最小偏向角法测三棱镜玻璃折射率
(1)把三棱镜放在调整好的分光计上(图9)。

(2)找到最小偏向角，确定截止线位置。

(3)读出截止光所在角度位置。

移去三棱镜，再读出入射光所在角度位置。

上述两角位置相减就是要测的最小偏向角的值。

3、注意事项:
调节分光计时，没调好一步，调好的部件不要动。

测量时，游标盘一定要固定，望远镜和刻度盘一定要锁定。

转动三棱镜找最小偏向角，对每条折射光都应重复该过程。

两条黄色折射光靠的要近，为区分它们，可将狭缝调小些。

蓝
绿折射光较弱，看不到时，可将狭缝调大些。

五、实验数据
1、测三棱镜顶角
1 1
-2左-佐2右-佑J29.609 12023 12065 19 32668 11683
A -
58 42'
2
A sin 二 0.4969
2
作出n~ ^2曲线
1
2、测最小偏向角 min 2
2左-
1左
2右"佑
，计算出折射率n 。

1
1 6S 1 &7 5 1.67
166
1砧5
l.b5
1.645
1.M5
0.000 003
则斜率k=15668,截距b= n 与丄的函数关系为：n 15668丄1.6116
误差分析:
由于光线的问题和其他外界因素会影响光的传播方向;
测量最小偏向角时未将光束对准分划板中心轴;
未固定好游标盘;
读数时的误差。

1 &号 0 000006
六、课后习题1、当平光管的狭缝很宽时，对测量有什么影响？答：如果狭缝太宽,则在望远镜中难以看到狭缝清晰的图像, 而后面的测量要用到狭缝的成像，影响实验结果。

2、已调好望远镜光轴垂直仪器主轴。

若将平面镜取下后又放到载物台上（放的位置与拿下前的位置不同），发现两镜面又不垂直望远镜主光轴了，即反射像的位置有不正确了。

这是为什么？是否说明望远镜光轴还没调节好？答：不能说明望远镜光轴还没有调好.因为将平面镜取下后, 又放到载物台上（放的位置与拿下前的位置不同）, 这时平面镜已经不与仪器主轴平行了, 所以不能说明望远镜光轴还没有调好.
3、用自准法调节望远镜时，如果望远镜中十字孔在物镜焦点以内，则十字孔经平面镜反射回望远镜后的像将在何处？答：将平面镜里面的像看作实物处理, 即平面镜里有一个与镜子外面真实的物镜A 一样的透镜A"（镜子里外各有一个物镜和叉丝），这样
十字孔经平面镜反射回望远镜后的像” 其实就是镜子里的叉丝通过
A"和A两个透镜成的像，然后就可以用透镜成像公式来分析像的最终位置。

4、如何找到偏向角最小时的三棱镜位置？
答：以绿色光线为例，在载物台上转动三棱镜使绿色光线朝偏向角减小的方向移动，直到三棱镜沿着同方向转动时，该光线在某个位置不再向前移动而向相反的方向移动（即偏向角反而变大为止），则这个位置就是最小偏向角位置。

5、用汞灯做光源测定最小偏向角时，当测完黄光的最小偏向角后，能否不再转动载物台，只稍微移动望远镜即可测出其他波长的最小偏向角？是说明之。

答：不可以。

因为测其它光时，由于折射率不同，最小偏向角不同。