最小偏向角法測量單軸晶體的主折射率

1、最小偏向角法測量單軸晶體的主折射率一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、觀察晶體的自然雙折射現(xiàn)象，鞏固和掌握光在單軸品體中的傳播特點(diǎn);2、掌握用最小偏向角法測單軸品體主折射率的方法；3、學(xué)會自準(zhǔn)直分光計(jì)的調(diào)整和使用。二、實(shí)驗(yàn)器材：分光計(jì)一臺，汞燈、鈉燈各一具，LiNbo2棱鏡一個。三、測量原理：將待則晶體(本實(shí)驗(yàn)用LiNbo2)加工成一個光學(xué)棱鏡，使兩通光面均與光軸平行。如圖(1)所 示，一束由汞燈發(fā)射的自然光經(jīng)準(zhǔn)直后，垂直光軸入射于棱鏡會產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，o光和e光以不同綠黃藍(lán)的偏向角從棱鏡另側(cè)射出，通過望遠(yuǎn)鏡觀察到兩組光譜，對應(yīng)每一個入射波長有兩條譜線，又由于 光在晶體內(nèi)是垂直于光軸傳播，所以e光的折射率恰為主

2、折射,當(dāng)各條譜線處于對應(yīng)的最小偏向角6 min時，用下式便可算出各入射波長相應(yīng)圖（1）的折射率ne和no（式中A為棱鏡頂角）三、分光計(jì)的結(jié)構(gòu)簡介請參看大學(xué)物理。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、分光計(jì)的調(diào)整，測棱鏡頂角：（1）熟悉分光計(jì)的結(jié)構(gòu)后，將棱鏡置于載物臺上，并使棱鏡的三個面與 載物臺的三個調(diào)平螺釘（a，b，c）的相對位置如圖（2）所示，且調(diào)節(jié)螺釘使載 物臺大致水平。準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡：目的是將望遠(yuǎn)鏡中的十字分劃線調(diào)整到目鏡和物圖（2）鏡的焦平面上，也就是望遠(yuǎn)鏡對無窮遠(yuǎn)調(diào)焦。其方法是：先將望遠(yuǎn)鏡軸線 大致調(diào)水平。調(diào)好視度，使自目鏡中清晰看到十字分劃線。開亮照明燈泡。 轉(zhuǎn)動載物臺使棱鏡的一個光學(xué)面對準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡的管口

3、，從望遠(yuǎn)鏡中觀察，并 慢慢轉(zhuǎn)動載物臺使該光學(xué)面反射的光線進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡，此時視場中出現(xiàn)一亮 斑，前后調(diào)節(jié)高斯目鏡，使得到最清晰的亮十字像為止。（3）調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的軸線與載物臺的中心軸垂直：調(diào)節(jié)載物臺的調(diào)平螺釘（即 調(diào)棱鏡光學(xué)面的傾斜），使由棱鏡光學(xué)面反射回來的十字像與十字分劃線的 垂直距離減小一半，另一半由調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的俯仰螺釘，使十字像與十字分 劃線完全重合。再轉(zhuǎn)動分光計(jì)游標(biāo)盤（載物臺與之聯(lián)動），使棱鏡的另一通光 面對準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡作同樣調(diào)節(jié)。如此反復(fù)耐心地調(diào)整，直至兩通光面的反射像 都與十字分劃完全重合為止，這時望遠(yuǎn)鏡的軸線便和載物臺中心軸垂直， 以后不再作任何調(diào)動。（4）測量棱鏡頂角，由圖（3）知，Z

4、A=1800 a，測a的方法是：鎖緊 游標(biāo)盤，轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，先后對準(zhǔn)棱鏡的兩個通光面進(jìn)行微調(diào)，使反射的亮十 字像與望遠(yuǎn)鏡中的十字分劃線完全重合，先后記下刻度盤上的讀數(shù)l和t2, 則a =IT1T2Io測量三次，取平均值。注一：a是小于1800的角度，但由于轉(zhuǎn)向關(guān)系，可能讀數(shù)大于1800，這時。 便取讀數(shù)與3600之差的絕對值.注二：為了減少由儀器偏心引起的誤差，測量角度時，取該度盤上對徑方 向上的兩讀數(shù)，分別箅出角度后取平均。以下讀數(shù)操作均一樣。（5）調(diào)節(jié)平行光管：調(diào)節(jié)的內(nèi)容是水平、準(zhǔn)直、狹縫的垂直度和寬度。 其方法是，斷開望遠(yuǎn)鏡照明電流，取下載物臺上的棱鏡，開啟汞燈并照明平 行光管狹縫。將巳調(diào)

5、好的自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)平行光管，從目鏡中看到狹縫的 像，調(diào)節(jié)狹縫的前后位置和寬度，達(dá)到成細(xì)而亮的清晰的豎直像，再調(diào)節(jié)平 行光管俯仰螺釘，使狹縫像被望遠(yuǎn)鏡的十字分劃線水平線基本平分。圖（3）2、測量最小偏向角（1）、如圖（4）所示，將棱鏡置于載物臺上，使平行光由AB面入射，轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)C-鏡從棱鏡的另一側(cè)（AC面）觀察，再緩慢轉(zhuǎn)動游 標(biāo)盤（即增大i角），同時 使望遠(yuǎn)鏡作相應(yīng)轉(zhuǎn)動，當(dāng)BA卞C圖（4）ii角增大至一定角度時，從望遠(yuǎn)鏡中便可觀察到e光和o光的兩組光譜。d（2）、將望遠(yuǎn)鏡看著黃d色譜線，慢慢轉(zhuǎn)動游標(biāo)盤M（即改i變角），當(dāng)i改變到某一值時，譜線將折回，然后再仔細(xì)左右轉(zhuǎn)動游標(biāo)盤，準(zhǔn)確確定折回點(diǎn)的位

6、置，同時鎖緊游標(biāo)盤，用微調(diào)螺釘，使望遠(yuǎn)鏡的十字分劃線豎線精確對準(zhǔn)黃譜線，測出黃譜線的出射位置d（黃）。（黃）（黃）、鎖緊望遠(yuǎn)鏡與刻度盤螺釘，取下棱鏡，轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，使十字分劃線與平 行光管狹縫像重合，測得入射光的方向d0,則其對應(yīng)的最小偏向角便是：、類似上(2)、(3)步驟，測出其它五條譜線的最小偏向角.、重復(fù)測量二次，取其平均值。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理1、測量棱鏡頂角(A)次數(shù)TiT2aA1232測量最小偏向角(0 min)譜線序號光色測量次數(shù)ddo0mi n1黃122綠123蘭124黃125綠126蘭124、計(jì)算主折射率波長（A）5770 （黃光）5461 （綠光）4353 （蘭光）neno六、思考題1、如何設(shè)計(jì)棱鏡的頂角大?。?、對LiNbo3晶體，同一入射波長的o光最小偏向角大，還是e光最小