最新最小偏向角法測棱鏡的折射率

1、收集J：網(wǎng)絡(luò).如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員田除A圖1實(shí)驗七最小偏向角法測棱鏡的折射率實(shí)驗?zāi)康模?1) 了解分光計的結(jié)構(gòu)、作用和工作原理：(2) 掌握分光汁的調(diào)節(jié)要求和調(diào)節(jié)方法：(3) 在分光訃上用最小偏向角法測左三棱鏡的折射率.實(shí)驗儀器：分光計，玻璃三棱鏡，平面反射鏡，鈉光燈源.實(shí)驗原理：將待測的光學(xué)玻璃制成三棱鏡，可用最小偏向角法測英折射率”.測量原理見圖1,光線"代表一束 單色平行光，以入射角必投射到棱鏡的曲面上，經(jīng)棱鏡兩次折射后以山角從另一而月Q射出來，成為光線 r 經(jīng)棱鏡兩次折射，光線傳播方向總的變化可用入射光線"和岀射光線上延長線的夾角/來表示，/稱為偏向角.由圖1可知1

2、=) += 2；+ i-A.此式表明，對于給左棱鏡，英頂角川和折射率n已泄，則偏向角方隨入射角Z而變，$是久的函數(shù). 用微商計算可以證明，當(dāng)a或iz=iz時，即入射光線a和岀射光線t對稱地“站在”棱鏡兩旁時，偏向角有最小值，稱為最小偏向角,用幾表示.此時，有 i：=A/2,=(月+ 幾)/2,sin八+仏 故 ”=4- sm 2用分光訃測出棱鏡的頂角A和最小偏 向角久，由上式可求得棱鏡的折射率乩 實(shí)驗裝置：分光計是用來準(zhǔn)確測量角度的儀器一、分光計的結(jié)構(gòu)利用分光訃測量光線的偏折角，實(shí)際上是確左光線的傳播方向.只有平行光才具有確左的方向，調(diào)焦 于無窮遠(yuǎn)的望遠(yuǎn)鏡可以判左平行光的傳播方向.因此，分光計

3、由平行光管.望遠(yuǎn)鏡、載物臺、角度刻度盤 和三腳底座五個主要部分構(gòu)成圖2是它的全貌.1-狹縫裝置：2-狹縫裝置鎖緊螺釘；3-平行光管部件；4 -制動架（二）；5-載物臺：6-載物臺條平 螺釘：7-載物臺鎖緊螺釘：8-望遠(yuǎn)鏡部件；9-目鏡鎖緊螺釗1 10-阿貝式自準(zhǔn)值目鏡：11目鏡視度 調(diào)節(jié)手輪;12 -望遠(yuǎn)鏡光軸高低調(diào)節(jié)螺釘;13 -望遠(yuǎn)鏡光軸水平調(diào)節(jié)鎖釘;14-支臂；15-望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺 釘：16-刻度盤止動螺釘；17 底座：18望遠(yuǎn)鏡止動螺釘：19-平行光管準(zhǔn)直鏡；20-壓片：21 度 盤：22-游標(biāo)盤：23 -立柱；24-游標(biāo)盤微調(diào)螺釘；25-游標(biāo)盤止動螺釘；26 -平行光管光軸水平調(diào)肖螺

4、釘：27-平行光管高低調(diào)節(jié)螺釘;28 -狹縫寬度調(diào)節(jié)手輪.（1）三腳底座它是整個分光汁的底座，底座中心有沿鉛直方向的轉(zhuǎn)軸套，望遠(yuǎn)鏡和刻度盤可繞該軸轉(zhuǎn) 動.（2）平行光管它的作用是產(chǎn)生平行光.平行光管通過立柱固立在儀器底座上.管的一端裝有一個消色 差的復(fù)合透鏡（物鏡），另一端是裝有狹縫的可伸縮套管，調(diào)節(jié)手輪可改變狹縫的寬度.若用光源照亮狹縫, 調(diào)節(jié)狹逢裝宜鎖緊螺釘可以使狹縫套管前后移動，以改變狹縫和物鏡間的距離，使狹縫恰好落在物鏡的前 焦平面匕以產(chǎn)生平行光，管下方的平行光管髙低調(diào)盯螺釘用來調(diào)肖管的傾度，使平行光管的光軸與儀器轉(zhuǎn) 軸垂直平行光管水平調(diào)肖螺釘用來微調(diào)左右.（3）望遠(yuǎn)鏡.結(jié)構(gòu)見圖3,它

5、由目鏡、物鏡、分劃板収絲）、平而反射鏡、光源組成.為了調(diào)節(jié)和測量, 物鏡和目鏡間裝有一分劃板（分劃板的尺寸見圖4）,分劃板固定在筒萬上，目鏡C裝在筒萬里，通過調(diào)節(jié) 目鏡調(diào)節(jié)手輪可沿筒萬前后移動，以改變目鏡與分劃板之間的距離，適應(yīng)不同實(shí)驗者眼睛的差異，使分劃 板調(diào)到能使實(shí)驗者看的最淸楚為原則.物鏡固左在簡A的另一頂端，它是消色差的符合正透鏡，調(diào)節(jié)目鏡 鎖緊螺釘，可使筒萬沿簡月滑動，以改變分劃板與物鏡的距離，使分劃板能調(diào)到物鏡的后焦而上.當(dāng)物鏡 和目鏡的焦平面與分劃重合時，從目鏡中可同時觀察到分劃板和它的反射像，且無視差（無重影）此時望 遠(yuǎn)鏡適合于觀察無窮遠(yuǎn)處。1-小三棱鏡：2 -場鏡：3 -接目

6、鏡：4-反射鏡；1-透光小十字（黑色）：5 -物鏡：6-筒A： 7 -分劃板：8 -筒B：2 -小十字的像（綠色）9阿貝目鏡C目鏡是由場鏡和接目鏡組成.圖3. 4是阿貝目鏡，在目鏡和分劃板間裝了一個小三棱鏡.綠色光經(jīng)小 三棱鏡反射將分劃板照亮，由目鏡望去，分劃板被照亮部分是一綠色小方塊（視場下方），綠色方塊中的透 光部分是一黑色小十字（以下簡稱小十字）.望遠(yuǎn)鏡下方的望遠(yuǎn)鏡光軸髙低調(diào)卩螺釘是用來調(diào)卩望遠(yuǎn)鏡的縱向傾度，使鏡簡的光軸垂直于儀器轉(zhuǎn) 軸.望遠(yuǎn)鏡光軸水平調(diào)節(jié)螺釘是用來調(diào)肖望遠(yuǎn)鏡的橫向傾度.望遠(yuǎn)鏡可通過望遠(yuǎn)鏡止動螺釘固左在儀器轉(zhuǎn) 軸上，這時可通過望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺釘微調(diào)，將望遠(yuǎn)鏡止動螺釘放松，望遠(yuǎn)

7、鏡可繞儀器的轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動.（4）載物臺.它是一個用以放苣被測對象或光學(xué)元件的小平臺.它可繞儀器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動和沿儀器轉(zhuǎn)軸升 降，并可通過載物臺鎖緊螺釘把它固左在任一高度上.平臺下有三個調(diào)平螺絲用以改變平臺對儀器轉(zhuǎn)軸的 傾度.臺上有一壓片用來固定待測物體.（5）角度刻度盤與讀法.刻度盤有內(nèi)、外兩層.外層通過轉(zhuǎn)座與度盤止動螺釘和望遠(yuǎn)鏡相連，能隨望遠(yuǎn) 鏡一起轉(zhuǎn)動.內(nèi)層盤上相隔180°處有兩個角游標(biāo)，當(dāng)把游標(biāo)盤止動螺釘旋緊時，內(nèi)盤與儀器轉(zhuǎn)軸的相對 位置被固左，放松時，內(nèi)盤可繞儀器轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動.當(dāng)內(nèi)盤固左，望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動時，可從外盤上讀出望遠(yuǎn)鏡 的轉(zhuǎn)角.刻度圓盤分為360。，最小分度為0.5°

8、 ,即30'；小于0.5°則讀游表盤，游標(biāo)盤被等分為30 格，最小分格值為1。角度的讀法以角游標(biāo)的零線為準(zhǔn)，從外盤上找到與游標(biāo)零線相對應(yīng)的地方，讀出“度”數(shù)，再找到游標(biāo)上與外盤刻線剛好重合的刻線，讀出“分”數(shù).二、分光計的調(diào)整在進(jìn)行精確測量前，必須經(jīng)過仔細(xì)調(diào)肖，使分光計達(dá)到下述狀態(tài)：使平行光管發(fā)岀平行光，望遠(yuǎn)鏡接 受平行光（即聚焦無窮遠(yuǎn)）：平行光管和望遠(yuǎn)鏡的光軸（望遠(yuǎn)鏡光軸此處是指分劃板中心十字交點(diǎn)與物鏡光 心的連線）與分光計的轉(zhuǎn)軸垂直.1、目測粗調(diào)：調(diào)右前應(yīng)先進(jìn)行粗調(diào)，即用眼睛估測，把望遠(yuǎn)鏡光軸、平行光管光軸和載物臺而盡量 調(diào)成水平，且大致垂直于分光計中心軸，然后再對各部分

9、細(xì)調(diào).2、用自準(zhǔn)法（P.160）調(diào)整望遠(yuǎn)鏡聚焦于無窮遠(yuǎn)處 點(diǎn)亮小燈，調(diào)節(jié)目鏡與叉絲間的距離（慢轉(zhuǎn)目鏡鏡頭），看淸叉絲. 將一平而反射鏡垂直放在載物臺上，并且使平而鏡的鏡而與載物臺下三個調(diào)平螺絲厶，乙和厶中的 任意兩個（如氐&）的連線垂直（通過調(diào)節(jié)這兩個螺絲可以改變平而鏡對望遠(yuǎn)鏡的傾度）.緩慢轉(zhuǎn)動載物臺， 從側(cè)面觀察，使得從望遠(yuǎn)鏡射出的光能被鏡面反射回望遠(yuǎn)鏡中. 從望遠(yuǎn)鏡中觀察，并緩慢轉(zhuǎn)動載物臺，找到從平而鏡中反射回來的叉絲光斑后，調(diào)節(jié)叉絲與物鏡間 距（須松開上方小螺絲），使從目鏡中能看淸叉絲的反射像，且削除視差.此時，小十字（即分劃板）已處于物 鏡焦平而上.即望遠(yuǎn)鏡已聚焦于無窮遠(yuǎn)，用目

10、鏡鎖緊螺釘固定好套簡.3、用各半調(diào)法（即漸進(jìn)法）調(diào)整望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計中心軸垂直借助平面鏡調(diào)饑如果轉(zhuǎn)動載物臺180°前后，平面鏡的兩個而反射回來的小十字像均與分劃板上方黑 十字重合，則說明載物臺繞儀器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)180°前后，望遠(yuǎn)鏡光軸均垂直于平而鏡，且平而鏡平行于儀器轉(zhuǎn) 軸，因而望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于分光汁中心軸.具體調(diào)節(jié)方法是：在上一步已看見反射的小十字像的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)動載物臺，使平面鏡繞分光計中心軸 轉(zhuǎn)180° ,如果仍能看到反射回來的小十字像，則可細(xì)調(diào)使小十字像與分劃板上方黑十字重合.否則，應(yīng) 重新進(jìn)行粗調(diào)，直至載物臺繞儀器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)180°前后均能看見平而鏡反射

11、回來的像，再進(jìn)行細(xì)調(diào).細(xì)調(diào)采用漸進(jìn)法，即先調(diào)望遠(yuǎn)鏡下的光軸髙低調(diào)盯螺釘，使小十字像與分劃板上方黑十字的上下距離 移近一半，再調(diào)小平臺下的兩個螺絲（調(diào)該螺絲能夠改變平面鏡傾度）b （厶不動），使它們重合，轉(zhuǎn) 動載物臺180° ,再照以上方法調(diào)節(jié)，反復(fù)多次，必可使載物臺轉(zhuǎn)過180°前后，平而鏡的兩個而反射回 來的小十字像均與分劃板上方黑十字重合.此時望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器轉(zhuǎn)軸垂直.4、調(diào)整載物臺面與分光計中心軸垂直固定好望遠(yuǎn)鏡，把平而鏡轉(zhuǎn)動90°角，再調(diào)小平臺下的另一螺絲（厶），用各半調(diào)法使像與叉絲重合, 則載物臺而與分光計中心軸垂直。5、調(diào)節(jié)平行光管與望遠(yuǎn)鏡光軸平行 取走

12、平面鏡，將一調(diào)好的望遠(yuǎn)鏡正對著平行光管，打開光源，照亮狹逢。 打開狹縫，從望遠(yuǎn)鏡中觀察，同時調(diào)肖狹縫與平行光管間的距離，直到從望遠(yuǎn)鏡中能看到淸晰的狹 縫像，且狹縫像與分劃板之間無視差，這時平行光管產(chǎn)生的就是平行光。 調(diào)節(jié)平行光管的傾斜度，使（豎直）狹縫中點(diǎn)與叉絲交點(diǎn)相重合。調(diào)節(jié)方法是:先使垂直的狹縫像 經(jīng)過分劃板中心黑十字的交點(diǎn)；然后使狹縫轉(zhuǎn)90° ,如果（水平）狹縫像仍通過分劃板中心黑十字的交 點(diǎn)，即表明平行光管光軸與望遠(yuǎn)鏡光軸平行，否則應(yīng)調(diào)節(jié)平行光管下方螺釘達(dá)到此目的。至此，望遠(yuǎn)鏡、平行光管均已調(diào)好，在以后的測量中，不得破壞此狀態(tài)，否則前功盡棄，需要重新調(diào) 節(jié)。三、測定最小偏向角

13、幾在前而調(diào)好分光計的基礎(chǔ)上，把三棱鏡放在載物臺上，測定棱鏡對鈉光（人=5893nm）的最小偏向角 幾.觀察光譜線用鈉光燈照亮平行光管狹縫，松開游標(biāo)盤止動螺釘，轉(zhuǎn)動載物臺使棱鏡處在圖7所示位置.先用眼睛 沿棱鏡出射光方向?qū)ふ依忡R折射后的狹縫像，找到后再將望遠(yuǎn)鏡移到眼睛所在方位，此時在望遠(yuǎn)鏡能夠中 就能看到鈉光譜線.（2）觀察偏向角的變化稍稍轉(zhuǎn)動載物臺，以改變?nèi)肷浣牵^察鈉譜線往偏向角增大還是減小的方向移動.慢慢轉(zhuǎn)動載物臺，使鈉譜線朝偏向角減小的方向移動，并要轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡跟蹤鈉譜線，直到載物臺沿著同方向轉(zhuǎn)動時，該譜線 不再向前移動卻反而向相反的方向移動（即偏向角反而變大為止）.這個鈉譜線反向移動的轉(zhuǎn)

14、折位置就是棱 鏡對鈉譜線的最小偏向角位置。（3）測量出射光的方位久，0：（岀射光的角坐標(biāo)）將望遠(yuǎn)鏡中分劃板中心十字的交點(diǎn)固左在這一最小偏向角位置上（對準(zhǔn)鈉譜線），用游標(biāo)盤I上動螺釘固 定游標(biāo)盤，并微調(diào)載物臺，使棱鏡作微小轉(zhuǎn)動，準(zhǔn)確找岀鈉譜線反向移動的確切位置，固左載物臺，轉(zhuǎn)動 望遠(yuǎn)鏡，使分劃板中心十字交點(diǎn)對準(zhǔn)鈉譜線，記下游標(biāo)1和游標(biāo)2的讀數(shù)化，化'（出射光方位）.測量入射光的方位么，化'（入射光的角坐標(biāo)）移去三棱鏡，轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡對著入射平行光，使分劃板中心十字交點(diǎn)對準(zhǔn)平行光管的狹縫像，記下游標(biāo) 1和游標(biāo)2的讀數(shù) 化，Oz '（入射光方位）. 重復(fù)步驟（2）、（3）、（4）

15、,測疑3次，數(shù)據(jù)記錄表格見下表，求 久的平均值,由公式 A + On sm計算a2 .A sm 2表：最小偏向角測定的實(shí)驗數(shù)據(jù)游標(biāo)1讀數(shù)游標(biāo)2讀次sm2"（出射光坐標(biāo)）0：（入射光坐標(biāo)）$m=九一化0 J （岀射光坐標(biāo)）仇'（入射光坐標(biāo)）="一佻'123平均值四、測定棱鏡的頂角方法1:將三棱鏡放在載物臺上，并使棱鏡頂角對準(zhǔn)平行光管，則平行光管射出的光束照在棱鏡的兩個折射而上。從棱鏡左而反射的光可將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)至A處觀測，用望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺絲使叉絲對準(zhǔn)狹縫，此時從兩個游標(biāo)可讀出角度為0和再將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)至B處觀測從棱鏡右而反射的光，又可從兩個游標(biāo)讀出角度為0。和（p；。則頂角為a =：號=+血2 一0 ）+仏 一©1實(shí)驗步驟1調(diào)節(jié)分光計用自準(zhǔn)法調(diào)盯望遠(yuǎn)鏡聚焦于無窮遠(yuǎn):用各半調(diào)法（即漸進(jìn)法）調(diào)整望遠(yuǎn)鏡光軸與分光汁中心軸垂直:用各半調(diào)法調(diào)整載物臺面與分光訃中心軸垂直；調(diào)節(jié)平行光管產(chǎn)生平行光；使平行光管光軸與儀器轉(zhuǎn)軸垂直.2測