最小偏向角法測(cè)量單軸晶體的主折射率

1、最小偏向角法測(cè)量單軸晶體的主折射率 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?l、觀察晶體的自然雙折射現(xiàn)象，鞏固和掌握光在單軸晶體中的傳播特點(diǎn)； 2、掌握用最小偏向角法測(cè)單軸晶體主折射率的方法； 3、學(xué)會(huì)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(tái)，汞燈、鈉燈各一具，LiNbo2棱鏡一個(gè)。 三、測(cè)量原理：A 將待則晶體(本實(shí)驗(yàn)用LiNbo2)加工成一個(gè) 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，垂直光軸綠黃入射于棱鏡會(huì)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(guò)望遠(yuǎn)鏡觀察到兩藍(lán)組光譜，對(duì)應(yīng)每一個(gè)入射波長(zhǎng)有兩條譜線，又由于光在晶體內(nèi)是垂直于光軸傳播

2、，所以e光的折射率恰為主折射ne，當(dāng)各條譜線處于對(duì)應(yīng)的最小偏向角min時(shí),用下式便可算出各入射波長(zhǎng)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(jiǎn)介 請(qǐng)參看«大學(xué)物理»。 四、實(shí)驗(yàn)步驟： l、分光計(jì)的調(diào)整，測(cè)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(tái)上，并使棱鏡的三個(gè)面與載物臺(tái)的三個(gè)調(diào)平螺釘(a，b，c)的相對(duì)位置如圖(2)所示，且調(diào)節(jié)螺釘使載物臺(tái)大致水平。(2) cbaABCcba 、ba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(duì)無(wú)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，

3、使自目鏡中清晰看到十字分劃線。開(kāi)亮照明燈泡。轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)使棱鏡的一個(gè)光學(xué)面對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡的管口，從望遠(yuǎn)鏡中觀察，并慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)使該光學(xué)面反射的光線進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡，此時(shí)視場(chǎng)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(tái)的中心軸垂直：調(diào)節(jié)載物臺(tái)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(lái)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(dòng)分光計(jì)游標(biāo)盤(pán)(載物臺(tái)與之聯(lián)動(dòng))，使棱鏡的另一通光面對(duì)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(shí)望遠(yuǎn)鏡的軸線便和

4、載物臺(tái)中心軸垂直，以后不再作任何調(diào)動(dòng)。(4)測(cè)量棱鏡頂角，由圖（3）知，A=1800 ，測(cè)的方法是：鎖緊游標(biāo)盤(pán)，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，先后對(duì)準(zhǔn)棱鏡的兩個(gè)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(pán)上的讀數(shù)T1和T2，則=|T1T2|。測(cè)量三次，取平均值。注一：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(shí)。便取讀數(shù)與3600之差的絕對(duì)值注二：為了減少由儀器偏心引起的誤差，測(cè)量角度時(shí)，取該度盤(pán)上對(duì)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(kāi)望遠(yuǎn)鏡照明電流，取下

5、載物臺(tái)上的棱鏡，開(kāi)啟汞燈并照明平行光管狹縫。將巳調(diào)好的自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡對(duì)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(cè)量最小偏向角 （1）、如圖(4)所示，將棱鏡 置于載物臺(tái)上，使平行光 由AB面入射，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)C圖（4）BAC 鏡從棱鏡的另一側(cè)(AC 面)觀察，再緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)游 標(biāo)盤(pán)(即增大i角)，同時(shí) 使望遠(yuǎn)鏡作相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)i i角增大至一定角度時(shí)， 從望遠(yuǎn)鏡中便可觀察到ed0 光和o光的兩組光譜。d(2)、將望遠(yuǎn)鏡看著黃色譜線，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)盤(pán)M(即改i變角)，當(dāng)i改變到某一

6、值時(shí)，譜線將折回，然后再仔細(xì)左右轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)盤(pán)，準(zhǔn)確確定折回點(diǎn)的位置，同時(shí)鎖緊游標(biāo)盤(pán)，用微調(diào)螺釘，使望遠(yuǎn)鏡的十字分劃線豎線精確對(duì)準(zhǔn)黃譜線，測(cè)出黃譜線的出射位置d(黃)。(3) （黃）（黃） 、鎖緊望遠(yuǎn)鏡與刻度盤(pán)螺釘，取下棱鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使十字分劃線與平行光管狹縫像重合，測(cè)得入射光的方向d0，則其對(duì)應(yīng)的最小偏向角便是： (4)、類(lèi)似上(2)、(3)步驟，測(cè)出其它五條譜線的最小偏向角(5)、重復(fù)測(cè)量二次，取其平均值。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理 l、測(cè)量棱鏡頂角(A)次數(shù)T1T2A1 2 3 2測(cè)量最小偏向角(min)譜線序號(hào)光色測(cè)量次數(shù)dd0min1黃1 2 2綠1 2 3蘭1 2 4黃1 2 5綠1 2 6蘭1 2 4、計(jì)算主折射率波長(zhǎng)（Å）5770（黃光）5461（綠光）4353（蘭光）ne no 六、思考題 、1、如何設(shè)計(jì)棱鏡的頂角大小?2、對(duì)LiNbo3晶體，同一入射波長(zhǎng)的o光最小偏向角大，