折射法測(cè)定棱鏡折射率

1、關(guān)于折射法測(cè)定棱鏡折射率第一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?熟悉分光計(jì)的構(gòu)造以及調(diào)節(jié)和使用。學(xué)習(xí)確定最小偏向角的方法。學(xué)習(xí)測(cè)定棱鏡折射率的方法。第二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月實(shí)驗(yàn)原理及背景知識(shí)介紹： 折射率是描述物質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的物理量，折射率的大小與物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)，還與光的波長(zhǎng)有關(guān)。對(duì)于不同的物質(zhì)狀態(tài)，折射率的測(cè)量方法也不盡相同，而最小偏向角法是測(cè)定三棱鏡折射率的基本方法之一 。第三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月實(shí)驗(yàn)原理及背景知識(shí)介紹： 三棱鏡是由折射平面組成的光學(xué)系統(tǒng)。具體說來，它是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的不平行的折射平面圍成的透明介質(zhì)元件。它的主要

2、作用是使通過它的光線的行進(jìn)方向相對(duì)與原來的方向發(fā)生偏折。所以偏向角是它的主要特征量。如圖1 入射光線SD與出射光線 ES之間的夾角，稱 為光在三棱鏡截面內(nèi)的 偏向角。圖1 棱鏡折射示意圖第四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月實(shí)驗(yàn)原理及背景知識(shí)介紹：對(duì)于給定頂角 的三棱鏡， 隨 而變。在實(shí)驗(yàn)中可以觀察到當(dāng) 變化時(shí)，有一個(gè)最小值，稱為最小偏向角 。這時(shí)入射光的方向和出射光的方向是關(guān)于三棱鏡對(duì)稱的。當(dāng)偏向角達(dá)到最小值時(shí)，則三棱鏡的折射率為：第五張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：調(diào)節(jié)分光計(jì)（1）把望遠(yuǎn)鏡目鏡分劃板上的叉絲調(diào)節(jié)清晰； （2）把望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)到適合觀察平行光； （3）

3、把望遠(yuǎn)鏡的光軸調(diào)節(jié)到與儀器的主軸垂直； （4）把平行光管調(diào)節(jié)到能夠出射平行光； （5）把平行光管的光軸調(diào)節(jié)到與望遠(yuǎn)鏡共軸； （6）把狹縫調(diào)節(jié)成豎直狀態(tài)且寬度適中。第六張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：2、測(cè)定棱鏡的折射率則，棱鏡的折射率為：根據(jù)棱鏡折射的光路圖，放置好三棱鏡，旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)去尋找最小偏向角的位置并記錄 ，移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)入射光的位置并記錄 ，即可以計(jì)算棱鏡的最小偏向角：第七張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月實(shí)驗(yàn)步驟：一調(diào)節(jié)分光計(jì)。四記錄入射光的方位角二尋找最小偏向角。三記錄最小偏向角的方位角。五計(jì)算最小偏向角。六計(jì)算待測(cè)棱鏡的折射率。第八張，PPT共二十七頁

4、，創(chuàng)作于2022年6月一、 調(diào)節(jié)分光計(jì)1粗調(diào) （1）目測(cè)粗調(diào)使望遠(yuǎn)鏡光軸大致水平，并 粗調(diào)平行光管使其與望遠(yuǎn)鏡大致共軸。 （2）調(diào)節(jié)載物臺(tái)水平度調(diào)節(jié)螺絲使載物臺(tái) 臺(tái)面大致水平。第九張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 調(diào)節(jié)分光計(jì)2、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡（1）目鏡調(diào)焦目鏡調(diào)焦的目的是使眼睛通過目鏡能很清楚地看到目鏡中分劃板上的刻線和叉絲。調(diào)焦辦法：接通儀器電源，把目鏡調(diào)焦手輪旋出，然后一邊旋進(jìn)一邊從目鏡中觀察，直到分劃板刻線成像清晰，再慢慢地旋出手輪，至目鏡中刻線的清晰度將被破壞而未被破壞時(shí)為止（如圖3）。 遮光窗圖3 目鏡分劃板第十張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 調(diào)節(jié)分光計(jì)2、

5、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡（2）應(yīng)用自準(zhǔn)法對(duì)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦，使其適合觀察平行光 a、 接上電源，將分劃板照亮。 b、將雙面反射鏡放在載物臺(tái)上 （如圖4）。 c、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡府仰角螺釘，尋 找經(jīng)過平面鏡反射回來的的 綠十字，并前后移動(dòng)目鏡裝 置對(duì)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦，使綠十字 叉絲成像清晰（如圖5）。 圖4 雙面反射鏡的放置圖5 雙面反射鏡反射回來的綠十字第十一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 調(diào)節(jié)分光計(jì)2、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡（3）應(yīng)用各半調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的光軸 與儀器的主軸垂直。 a、望遠(yuǎn)鏡內(nèi)出現(xiàn)清晰的綠十字叉絲像，而與 分劃板上方的十字刻度線有一定的高度差 h（圖6 a）。 b、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸仰角調(diào)節(jié)螺絲，使高度差

6、h減小一半 （圖6b）。 c、再調(diào)節(jié)載物臺(tái)調(diào)平螺絲b或c，使高度差全 部消除（圖6c）。 圖6 各半調(diào)節(jié)法示意圖第十二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 調(diào)節(jié)分光計(jì)d、旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)，使雙面反射鏡轉(zhuǎn)過180， 重復(fù)各調(diào)一半法，使綠十字叉絲像如圖 6(c)所示。e、重復(fù)上述步驟，使經(jīng)雙面反射鏡兩個(gè)面反 射的的綠十字叉絲像均如圖 6(c)所示。第十三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 調(diào)節(jié)分光計(jì)3、調(diào)節(jié)平行光管（1）調(diào)節(jié)平行光管，使其適合觀察平行光調(diào)節(jié)平行光管上的狹縫裝置在平行光管軸線上的位置，直到狹縫的像最清晰，此時(shí)平行光管出射平行光，如圖7所示。圖7 平行光管出射平行光第十

7、四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 調(diào)節(jié)分光計(jì)3、調(diào)節(jié)平行光管（2）調(diào)節(jié)平行光管，使其與望遠(yuǎn)鏡共軸旋轉(zhuǎn)狹縫90o，使其與目鏡分劃板水平刻線平行，調(diào)節(jié)平行光管水平調(diào)節(jié)螺釘，使狹縫與目鏡視場(chǎng)中心的水平刻線重合，如圖8所示。圖8 平行光管與望遠(yuǎn)鏡共軸示意圖第十五張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 調(diào)節(jié)分光計(jì)3、調(diào)節(jié)平行光管（3）調(diào)節(jié)縫寬適中（0.5mm左右）旋轉(zhuǎn)狹縫90o，使其與目鏡分劃板豎直刻線平行，調(diào)節(jié)狹縫寬度調(diào)節(jié)手輪，使狹縫寬度適中，如圖9所示。圖9 狹縫寬度調(diào)節(jié)示意圖第十六張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、 尋找最小偏向角1、按照棱鏡折射光路圖放置好三棱

8、鏡：圖 棱鏡折射光路圖，BC為三棱鏡的底面為折射光線的偏向角第十七張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、尋找最小偏向角2、尋找折射光 用光源照亮狹縫，根據(jù)折射定律判斷折射光的出射方向，同時(shí)移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡觀察，可看到幾條平行的彩色譜線，即為折射光。 第十八張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、尋找最小偏向角3、觀察偏向角的變化 慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，同時(shí)注意譜線的移動(dòng)情況，觀察偏向角的變化。順著偏向角減小的方向，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，使偏向角繼續(xù)減小，直 至看到譜線移至某一位置后將反向移動(dòng) ，即 為最小偏向角的位置。第十九張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月三、測(cè)定最小偏向角的方向 轉(zhuǎn)動(dòng)望

9、遠(yuǎn)鏡支架，使綠色譜線位于分劃板的中央，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺絲，使望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的分劃板十字刻度線的中央豎線對(duì)準(zhǔn)該綠色譜線中央，從游標(biāo)“1”和游標(biāo)“2”讀出該折射光線的角度 。 第二十張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月四、測(cè)定入射光方向 移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡支架，將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)平行光管，微調(diào)望遠(yuǎn)鏡，將狹縫像準(zhǔn)確地位于分劃板的中央豎直刻度線上，從兩游標(biāo)讀出入射光線的角度 ，重復(fù)測(cè)量8次。第二十一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月五、計(jì)算最小偏向角 根據(jù)最小偏向角的方向 ，以及入射光的方向 ，即可計(jì)算最小偏向角：第二十二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月六、計(jì)算待測(cè)棱鏡的折射率n對(duì)于已知頂角 的三

10、棱鏡，測(cè)量出某種譜線的最小偏向角，即可計(jì)算該待測(cè)棱鏡對(duì)這種譜線的折射率為：第二十三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月實(shí)驗(yàn)完成 當(dāng)實(shí)驗(yàn)完成，所有實(shí)驗(yàn)相關(guān)原始數(shù)據(jù)（包括每一測(cè)量量的儀器示值誤差）都已按要求記錄在預(yù)習(xí)報(bào)告的三線表中后，可示意教師檢驗(yàn)自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。教師在檢查、核對(duì)完該同學(xué)的儀器狀態(tài)與數(shù)據(jù)無誤并簽字后，填寫好儀器使用登記表，整理好儀器，并收回椅子，方可離開實(shí)驗(yàn)室第二十四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月思考題：三棱鏡的折射率與哪些物理量有關(guān)？什么情況下會(huì)產(chǎn)生最小偏向角，對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷，折射率和光波長(zhǎng)的關(guān)系如何？在測(cè)量最小偏向角的過程中改變?nèi)忡R的狀態(tài)，對(duì)實(shí)驗(yàn)有沒有影響，為什么？第二十五張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月