三棱鏡折射率的測(cè)量

1、三棱鏡折射率的測(cè)量 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)中心光學(xué)實(shí)驗(yàn)室1預(yù)習(xí)提示1、三棱鏡頂角和最小偏向角分別是用什么方法測(cè)量的？2、測(cè)量時(shí)如何用正確的方法讀雙游標(biāo)的數(shù)據(jù)？3、設(shè)計(jì)項(xiàng)角及最小偏向角測(cè)量的原始數(shù)據(jù)記錄表？4、數(shù)據(jù)是如何處理計(jì)算的？2實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定三棱鏡的頂角，觀察三棱鏡對(duì)汞燈的色散現(xiàn)象；測(cè)定玻璃三棱鏡對(duì)各綠色光的折射率；繼續(xù)掌握分光計(jì)的調(diào)節(jié)方法；學(xué)會(huì)測(cè)量結(jié)果不確定度的計(jì)算及表示方法。3儀器介紹 請(qǐng)參考分光計(jì)的調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)汞光源：可發(fā)出多條分立譜線的復(fù)色光源可調(diào)狹縫：作為發(fā)光物體平行光系統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)目鏡系統(tǒng)載物平臺(tái)游標(biāo)尺：1主尺：0.5變壓器及照明放大鏡4儀器介紹 三棱鏡 三棱鏡如圖1所示，AB和AC是透光的光

2、學(xué)表面，又稱折射面，其夾角a稱為三棱角的頂角；BC為毛玻璃面；稱為三棱角的底面。 實(shí) 物 圖示意圖5實(shí)驗(yàn)原理 反射法測(cè)三棱鏡的頂角 圖2為反射法測(cè)量三棱鏡頂角的示意圖。將三棱鏡放在載物臺(tái)上，使平行光管射出的光束投射到棱鏡的兩個(gè)折射面上，從棱鏡左面反射的光可將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)至處觀察，使用望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺絲，使“”準(zhǔn)線的中心垂直線對(duì)準(zhǔn)反射狹縫像，從兩個(gè)游標(biāo)讀出方位角讀數(shù)j1和j2，再將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)至處觀測(cè)從棱鏡左面反射的狹縫像，又可分別讀得方位角讀數(shù) j1和j2。由圖2可知，三棱鏡的頂角為（1）III6實(shí)驗(yàn)原理 極值法測(cè)最小偏向角 （2）III如圖所示，觀察光線偏向情況，判斷折射光線的出射方向。先用眼睛沿光線可

3、能的出射方向觀察，微微轉(zhuǎn)動(dòng)刻度圓盤，帶動(dòng)載物臺(tái)，當(dāng)觀察到出射的彩色譜線時(shí)，認(rèn)定一種單色譜線，再繼續(xù)使刻度圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，注意此單色譜線出射時(shí)所對(duì)應(yīng)的偏向角的變化情況，選擇能使偏向角減小的方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物圓臺(tái)，當(dāng)看到該譜線移至某一位置后反向移動(dòng)，說明在逆轉(zhuǎn)處即為最小偏向角的位置。則最小偏向角出射光線與原光路（沒有放三棱鏡時(shí)，望遠(yuǎn)鏡直接對(duì)準(zhǔn)入射光線的位置）之間的夾角即為最小偏向角。設(shè)最小偏向位置時(shí)兩游標(biāo)的讀數(shù)為、，原光路的為、，則有原光路方向7實(shí)驗(yàn)原理 三棱鏡折射率的測(cè)量 III 通過光的反射定律和折射定律可以求得棱鏡折射率n （3）式中i1，i2，dmin分別為某一單色光的入射角、折射角和最小偏向角，

4、a則為三棱鏡的頂角。 8實(shí)驗(yàn)內(nèi)容將分光計(jì)調(diào)節(jié)為可工作狀態(tài) 分光計(jì)在測(cè)量前，必須經(jīng)過仔細(xì)調(diào)整。為保證入射光與刻度盤、載物平臺(tái)相平行，使刻度盤上的讀數(shù)能正確反映出光線的偏轉(zhuǎn)角，調(diào)整光學(xué)測(cè)角儀時(shí)要求達(dá)到：望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦無窮遠(yuǎn)，能接受平行光；望遠(yuǎn)鏡和平行光管共軸，并均與光學(xué)測(cè)角儀中心軸相垂直；平行光管出射平行光。 具體的調(diào)節(jié)參考分光計(jì)的調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)講義或參考資料。 9實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三棱鏡頂角的測(cè)量 （1）將三棱鏡放在載物平臺(tái)上，放置的位置如圖所示，非光學(xué)面（BC）對(duì)向操作者自己，兩光學(xué)面所夾的頂角對(duì)準(zhǔn)平行光源。（2）旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡觀察由AB和AC兩個(gè)光學(xué)面反射出的像，當(dāng)兩邊都找到像時(shí)，方可開始測(cè)量。（3）將望遠(yuǎn)鏡的叉絲

5、（豎線）對(duì)準(zhǔn)左或右側(cè)的像，記錄下兩個(gè)游標(biāo)的讀數(shù)；再轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)另一側(cè)的像，再次記錄下兩游標(biāo)的讀數(shù)，代入公式（1）即可求出三棱鏡的頂角。要求重復(fù)三次測(cè)量，學(xué)生自設(shè)數(shù)據(jù)記錄表。 10實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三棱鏡最小偏向角的測(cè)量 按照最小偏向角的測(cè)量原理中說先將三棱鏡放置好（參考最小偏向角的測(cè)量原理圖中所示），再按照測(cè)量原理中的方法找到最小偏向角的位置，將望遠(yuǎn)鏡的叉絲對(duì)準(zhǔn)綠色譜線，記錄下兩個(gè)游標(biāo)的讀數(shù)，重復(fù)三次；再將三棱鏡拿下來，將望遠(yuǎn)鏡直接對(duì)準(zhǔn)原光路的方向，記錄下兩游標(biāo)的讀數(shù)，代入公式（2）計(jì)算出最小偏向角。要求重復(fù)三次測(cè)量，學(xué)生自設(shè)數(shù)據(jù)記錄表。 將所測(cè)量得的角度代入公式（3）即可計(jì)算出三棱鏡的折射率。測(cè)量結(jié)果要求用不確定度表示（具