分光計(jì)的調(diào)整和三棱鏡折射率的測(cè)定

1、分光計(jì)的調(diào)整和三棱鏡折射率的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 了解分光計(jì)的結(jié)構(gòu)和各部分的作用，學(xué)會(huì)分光計(jì)的調(diào)整和使用 方法。(2)學(xué)會(huì)用最小偏向角法測(cè)定棱鏡材料的折射率。二、實(shí)驗(yàn)儀器JJY-1型分光計(jì)、光源(鈉光燈或汞燈)、三棱鏡、雙面平面鏡(如圖1所示)三、實(shí)驗(yàn)原理1、分光計(jì)的結(jié)構(gòu)分光計(jì)由平行光管、望遠(yuǎn)鏡、載物臺(tái)、讀數(shù)裝置四個(gè)主要部分構(gòu)成1-小燈 2-分劃板套筒 3-目鏡 4-目鏡筒制動(dòng)螺絲 5-望遠(yuǎn)鏡傾斜度調(diào)節(jié) 螺絲6-望遠(yuǎn)鏡鏡筒 7-夾持待測(cè)件彈簧片 8-平行光管 9-平行光管傾斜度 調(diào)節(jié)螺絲 10-狹縫套筒制動(dòng)螺絲 11-狹縫寬度調(diào)節(jié)螺絲12-游標(biāo)圓盤制動(dòng)螺絲13-游標(biāo)圓盤微調(diào)螺絲 14-放大鏡

2、 15-游標(biāo)圓盤 16-刻度圓盤 17-底 座18-刻度圓盤制動(dòng)螺絲 19-刻度圓盤微調(diào)螺絲 20-載物小平臺(tái) 21-載物 臺(tái)水平調(diào)節(jié)螺絲 22-載物臺(tái)緊固螺絲2、分光計(jì)各主要部件的結(jié)構(gòu)及原理的介紹/K(1)平 行 光 管： 如 圖 316圖2 JJY-儂分光計(jì)的外形和結(jié)陶?qǐng)DW H.1，平行光管會(huì)聚透道圖3 汨亍光苣如圖(2)阿貝式自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡：由物鏡、目鏡及分劃板組成, /K。目鏡視物目領(lǐng)圖4阿貝式自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(3)載物小平臺(tái)：載物小平臺(tái)(簡(jiǎn)稱載物臺(tái))是用來(lái)放置待測(cè)物件 的。臺(tái)面下方裝有3個(gè)水平調(diào)節(jié) 螺絲，用來(lái)調(diào)整臺(tái)面的傾斜度。(4)讀數(shù)裝置：讀數(shù)裝置是由刻 度圓盤、游標(biāo)圓盤組成如圖5(a)

3、 所示。角度游標(biāo)讀數(shù)的方法與游 標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法相似，如圖5(b)所示，其讀數(shù)為A 116B 12'A B 116 12'測(cè)量時(shí)，要同時(shí)記下兩游標(biāo) 指示的度數(shù)，然后算出每個(gè)游標(biāo) 兩次讀數(shù)的差，再取其平均值。 3、最小偏角法測(cè)折射率一束平行單色光，入射AB面， 經(jīng)折射后從AC射出(如圖6所 示)，入射光和出射光的夾角5 稱為偏向角。當(dāng)入射角i等于出 射角i '時(shí)，偏向角有最小值，稱為最小偏向 角，以min表不。i r i' r'當(dāng)i i'時(shí)，由折射定律得故有min(1)又因故有(2)r r' AA r 2由（1）式和（2）式得minAsin

4、i §"由折射定律得n2(3)sinr sind2因此，只要測(cè)出三棱鏡的頂角 A和最小偏向角min,就可算出棱 鏡對(duì)單色鈉光的折射率。四、實(shí)驗(yàn)步驟 1、調(diào)整分光計(jì)（1）任務(wù)和目的：望遠(yuǎn)鏡能夠接收平行光（或調(diào)焦到無(wú)窮遠(yuǎn)處）。平行光管能夠發(fā)射平行光。望遠(yuǎn)鏡的主光軸垂直于分光計(jì)。平行光管主光軸與望遠(yuǎn)鏡主光軸同軸等高。（2）步驟：粗調(diào)（目測(cè)判斷）：使望遠(yuǎn)鏡、平行光管和載物臺(tái)面大致垂直于 中心軸。細(xì)調(diào)：調(diào)整望遠(yuǎn)鏡適合觀察平行光。調(diào)節(jié)目鏡，使視場(chǎng)中能清晰地看到“十”字形叉絲。調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡主光軸垂直于分光計(jì)的中心軸。按圖7 （a）的方式，將雙面鏡置在載物臺(tái)上。找到“十”字斑的 像后，調(diào)節(jié)望

5、遠(yuǎn)鏡中的叉絲套筒，消除視差，使在望遠(yuǎn)鏡中能清晰地 看到像。采用漸近法（或稱各自半調(diào)節(jié)法）調(diào)節(jié)，使得平面鏡法線與 望遠(yuǎn)鏡主光軸平行，“十”字兩光斑的反射像與“十”字形叉絲的上 焦點(diǎn)重合（如圖8）。旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)180之后也能重合。再將雙面鏡旋 轉(zhuǎn)90 如圖7 （b）所示,重復(fù)上述步驟。調(diào)節(jié)平行光管使之產(chǎn)生平行光并調(diào) 節(jié)平行光管的主光軸垂直于分光計(jì)主 軸。2、最小偏向角法測(cè)三棱鏡玻璃折射率(1)把三棱鏡放在調(diào)整好的分光計(jì)上(圖9(2)找到最小偏向角，確定截止線位 置。(3)讀出截止光所在角度位置。移去三 棱鏡，再讀出入射光所在角度位置。上 述兩角位置相減就是要測(cè)的最小偏向角 的值。3、注意事項(xiàng)：(1)

6、調(diào)節(jié)分光計(jì)時(shí)，沒(méi)調(diào)好一步，調(diào)好 的部件不要?jiǎng)印?2)測(cè)量時(shí)，游標(biāo)盤一定要固定，望遠(yuǎn) 鏡和刻度盤一定要鎖定。(3)轉(zhuǎn)動(dòng)三棱鏡找最小偏向角，對(duì)每條折射光都應(yīng)重復(fù)該過(guò)程。(4)兩條黃色折射光靠的要近，為區(qū)分它們，可將狹縫調(diào)小些。藍(lán) 綠折射光較弱，看不到時(shí)，可將狹縫調(diào)大些。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1、測(cè)三棱鏡頂角12左P 150 2329.6 09右326 68206.5 1921 A -58 42'22、測(cè)最小偏向角 min296 0g 12023 2065 19 32668 116832右- 1右，計(jì)算出折射率no黃1黃2綠藍(lán)綠菸 mt.紫入射光左39 17'39 27'38.5 13

7、'3836.5 10'35.5 7'90右219 12'219 11'218.5 16'218216.5 13'215.5 9'270m in50 51'50 5551 155253 1954 23n1.65031.65031.65421.66151.6746P 1.6843(nm)579.2577.8546.2511.87472.55435.7589.41""2" -62.983 10 -62.995 10_ _ _-63.353 10一-63.815 10-64.478 10-65.265

8、 102.880 10A sin 0.496921作出n 6由線N則斜率 k=15668,截距 b=1.6116n與J2的函數(shù)關(guān)系為：n 15668工1.6116誤差分析：(1)由于光線的問(wèn)題和其他外界因素會(huì)影響光的傳播方向；(2)測(cè)量最小偏向角時(shí)未將光束對(duì)準(zhǔn)分劃板中心軸；(3)未固定好游標(biāo)盤；(4)讀數(shù)時(shí)的誤差。六、課后習(xí)題1、當(dāng)平光管的狹縫很寬時(shí)，對(duì)測(cè)量有什么影響？答：如果狹縫太寬，則在望遠(yuǎn)鏡中難以看到狹縫清晰的圖像，而后面的 測(cè)量要用到狹縫的成像，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2、已調(diào)好望遠(yuǎn)鏡光軸垂直儀器主軸。若將平面鏡取下后又放到載物 臺(tái)上(放的位置與拿下前的位置不同)，發(fā)現(xiàn)兩鏡面又不垂直望遠(yuǎn)鏡 主光

9、軸了，即反射像的位置有不正確了。這是為什么？是否說(shuō)明望遠(yuǎn) 鏡光軸還沒(méi)調(diào)節(jié)好？答：不能說(shuō)明望遠(yuǎn)鏡光軸還沒(méi)有調(diào)好.因?yàn)閷⑵矫骁R取下后，又放到載 物臺(tái)上(放的位置與拿下前的位置不同)，這時(shí)平面鏡已經(jīng)不與儀器 主軸平行了，所以不能說(shuō)明望遠(yuǎn)鏡光軸還沒(méi)有調(diào)好.3、用自準(zhǔn)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡時(shí)，如果望遠(yuǎn)鏡中十字孔在物鏡焦點(diǎn)以內(nèi)，則十字孔經(jīng)平面鏡反射回望遠(yuǎn)鏡后的像將在何處？答：將平面鏡里面的像看作實(shí)物處理，即平面鏡里有一個(gè)與鏡子外面 真實(shí)的物鏡A一樣的透鏡A"(鏡子里外各有一個(gè)物鏡和叉絲)，這樣“十字孔經(jīng)平面鏡反射回望遠(yuǎn)鏡后的像” 其實(shí)就是鏡子里的叉絲通過(guò) A"和A兩個(gè)透鏡成的像，然后就可以用透鏡成像公式來(lái)分析像的最終 位置。4、如何找到偏向角最小時(shí)的三棱鏡位置？答：以綠色光線為例，在載物臺(tái)上轉(zhuǎn)動(dòng)三棱鏡使綠色光線朝偏向角減 小的方向移動(dòng)，直到三棱鏡沿著同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該光線在某個(gè)位