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、實驗?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； 2、掌握用最小偏向角法測單軸晶體主折射率的方法； 3、學(xué)會自準(zhǔn)直分光計的調(diào)整和使用。 二、實驗器材： 分光計一臺，汞燈、鈉燈各一具，LiNbo2棱鏡一個。 三、測量原理：A 將待則晶體(本實驗用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，垂直光軸綠黃入射于棱鏡會產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，o光和e光以不同綠黃藍的偏向角從棱鏡另側(cè)射出，通過望遠鏡觀察到兩藍組光譜，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

2、，所以e光的折射率恰為主折射ne，當(dāng)各條譜線處于對應(yīng)的最小偏向角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、分光計的結(jié)構(gòu)簡介 請參看«大學(xué)物理»。 四、實驗步驟： l、分光計的調(diào)整，測棱鏡頂角：(1) 熟悉分光計的結(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。(2) cbaABCcba 、ba準(zhǔn)直望遠鏡：目的是將望遠鏡中的十字分劃線調(diào)整到目鏡和物圖（2）鏡的焦平面上，也就是望遠鏡對無窮遠調(diào)焦。其方法是：先將望遠鏡軸線大致調(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)望遠鏡的管口，從望遠鏡中觀察，并慢慢轉(zhuǎn)動載物臺使該光學(xué)面反射的光線進入望遠鏡，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，這時望遠鏡的軸線便和

4、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，A=1800 ，測的方法是：鎖緊游標(biāo)盤，轉(zhuǎn)動望遠鏡，先后對準(zhǔn)棱鏡的兩個通光面進行微調(diào)，使反射的亮十字像與望遠鏡中的十字分劃線完全重合，先后記下刻度盤上的讀數(shù)T1和T2，則=|T1T2|。測量三次，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。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，斷開望遠鏡照明電流，取下

5、載物臺上的棱鏡，開啟汞燈并照明平行光管狹縫。將巳調(diào)好的自準(zhǔn)直望遠鏡對準(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，達到成細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C圖（4）BAC 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 使望遠鏡作相應(yīng)轉(zhuǎn)動，當(dāng)i i角增大至一定角度時， 從望遠鏡中便可觀察到ed0 光和o光的兩組光譜。d(2)、將望遠鏡看著黃色譜線，慢慢轉(zhuǎn)動游標(biāo)盤M(即改i變角)，當(dāng)i改變到某一

6、值時，譜線將折回，然后再仔細左右轉(zhuǎn)動游標(biāo)盤，準(zhǔn)確確定折回點的位置，同時鎖緊游標(biāo)盤，用微調(diào)螺釘，使望遠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)。(3) （黃）（黃） 、鎖緊望遠鏡與刻度盤螺釘，取下棱鏡，轉(zhuǎn)動望遠鏡，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： (4)、類似上(2)、(3)步驟，測出其它五條譜線的最小偏向角(5)、重復(fù)測量二次，取其平均值。五、實驗數(shù)據(jù)及處理 l、測量棱鏡頂角(A)次數(shù)T1T2A1 2 3 2測量最小偏向角(min)譜線序號光色測量次數(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、計算主折射率波長（Å）5770（黃光）5461（綠光）4353（蘭光）ne no 六、思考題 、1、如何設(shè)計棱鏡的頂角大小?2、對LiNbo3晶體，同一入射波長的o光最小偏向角大，