用分光計(jì)測定三棱鏡的折射率

1、.用分光計(jì)測定三棱鏡的折射率一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 加深對分光計(jì)結(jié)構(gòu)、作用及工作原理的了解，熟練掌握分光計(jì)的調(diào)節(jié)方法；2、握測量棱鏡玻璃折射率的方法，并用最小偏向角法測定三棱鏡的折射率。二、實(shí)驗(yàn)原理 分光計(jì)的結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)方法及工作原理，我們已在其它實(shí)驗(yàn)中作了介紹,這里不再贅述。下面介紹最小偏向角法測棱鏡玻璃的折射率。 將待測的光學(xué)玻璃制成三棱鏡，測量原理見圖1。一束單色平行光以入射角投射到棱鏡面AB上，經(jīng)棱鏡兩次折射后以角從AC面射出，成為光線，則入射光與出射光的夾角成為偏向角。其大小為：即因?yàn)槔忡R已經(jīng)給定，所以頂角A和折射率n已確定不變，所以偏向角是的函數(shù)，隨入射角而變。轉(zhuǎn)動三棱鏡，改變?nèi)肷涔鈱鈱W(xué)

2、面AB的入射角，出射光線的方向也隨之改變，即偏向角發(fā)生變化。沿偏向角減小的方向繼續(xù)緩慢轉(zhuǎn)動三棱鏡，使偏向角逐漸減??；當(dāng)轉(zhuǎn)到某個位置時(shí)，若再繼續(xù)沿此方向轉(zhuǎn)動，偏向角又將逐漸增大，偏向角在此位置達(dá)到最小值，稱為最小偏向角，用表示。用微商算法可以證明，當(dāng)（或）時(shí)，偏向角有最小值，此時(shí)有，根據(jù)折射定律，三棱鏡的折射率為 實(shí)驗(yàn)中，利用分光計(jì)測出三棱鏡的頂角及最小偏向角，即可由上式算出棱鏡材料的折射率n。三、實(shí)驗(yàn)儀器 JJY型1分光計(jì)，玻璃三棱鏡，水銀燈，平面反射鏡四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、調(diào)節(jié)分光計(jì)（1） 調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡聚焦于無窮遠(yuǎn)。（2） 調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計(jì)轉(zhuǎn)軸垂直。（3） 調(diào)節(jié)平行光管產(chǎn)生平行光。（4） 調(diào)節(jié)

3、平行光管光軸與分光計(jì)轉(zhuǎn)軸垂直。2、調(diào)節(jié)三棱鏡并測量三棱鏡頂角A (1)棱鏡的主截面與望遠(yuǎn)鏡光軸平行，注意三棱鏡在活動平臺上的放置方法。 (2)測量棱鏡的頂角A。3、測定最小偏向角 本實(shí)驗(yàn)中，我們采用水銀燈作為光源，在上述調(diào)好望遠(yuǎn)鏡和三棱鏡的基礎(chǔ)上，測定棱鏡對水銀綠譜線（）的最小偏向角。（1）用水銀燈照亮平行光管的狹縫，轉(zhuǎn)動游標(biāo)盤（連同載物臺），使待測棱鏡處在如圖2示的位置上。轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡至棱鏡出射光的方向，觀察折射后的狹縫像，此時(shí)在望遠(yuǎn)鏡中就能看到水銀光譜線（狹縫單色像）。將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)綠譜線。（2）慢慢轉(zhuǎn)動游標(biāo)盤，改變?nèi)肷浣牵棺V線往偏向角減小的方向移動，同時(shí)轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡跟蹤綠譜線。當(dāng)游標(biāo)盤轉(zhuǎn)到某

4、一位置，綠譜線不再向前移動而開始向相反方向移動時(shí)，也就是偏向角變大，那么這個位置就是譜線移動方向的轉(zhuǎn)折點(diǎn),此即棱鏡對該譜線的最小偏向角的位置。 （3）將望遠(yuǎn)鏡的豎直叉絲對準(zhǔn)綠譜線，微調(diào)游標(biāo)盤，使棱鏡作微小轉(zhuǎn)動，準(zhǔn)確找到譜線開始反向的位置，然后固定游標(biāo)盤，同時(shí)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺釘，使豎直叉絲對準(zhǔn)綠譜線的中心，記錄望遠(yuǎn)鏡在此位置時(shí)的左、右游標(biāo)的讀數(shù)、。（4）取下三棱鏡，游標(biāo)盤固定不動，將望遠(yuǎn)鏡（連同刻度盤）轉(zhuǎn)到入射光線的方向，讓豎直叉絲對準(zhǔn)白色狹縫像，記下相應(yīng)的左、右游標(biāo)的讀數(shù)、。由此可以確定出最小偏向角，即 (5) 重復(fù)測幾次，求的平均值。4、計(jì)算三棱鏡玻璃的折射率n利用測得的頂角A及最小偏向角，

5、根據(jù)公式計(jì)算棱鏡玻璃的折射率n及其標(biāo)準(zhǔn)偏差。數(shù)據(jù)記錄及處理：記錄次數(shù)綠譜線位置白色光位置最小偏向角123平均值五、注意事項(xiàng) 1、所有光學(xué)儀器的光學(xué)面均不能用手擦拭，應(yīng)該用鏡頭紙輕輕揩擦。三棱鏡、平面鏡應(yīng)妥善放置，以免損壞。 2、分光計(jì)是較精密的光學(xué)儀器，不允許在制動螺釘鎖緊時(shí)強(qiáng)行轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡或游標(biāo)盤等，也不要隨意擰動狹縫。 3、在讀數(shù)前務(wù)必檢查分光計(jì)的幾個制動螺釘是否鎖緊，以防讀數(shù)過程中，望遠(yuǎn)鏡或游標(biāo)盤轉(zhuǎn)動，這樣取得的數(shù)據(jù)不可靠。 4、測量中應(yīng)正確使用望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動的微調(diào)螺絲，以便提高工作效率和測量準(zhǔn)確度。使用微調(diào)螺釘時(shí)，應(yīng)保證相應(yīng)的制動螺釘在松弛狀態(tài)。 5、在游標(biāo)讀數(shù)過程中，由于望遠(yuǎn)鏡可能位于任何方位，故處理數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注意望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動過程中是否過了刻度零點(diǎn)。6、讀數(shù)時(shí)，左、右游標(biāo)不要弄混。六、思考討論1、何謂最小偏向角？在實(shí)驗(yàn)中如何確定最小偏向角的位置？2、分光計(jì)為什么要調(diào)整為望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計(jì)轉(zhuǎn)軸軸相垂直？如果兩者不垂直對測量結(jié)