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關(guān)于三棱鏡折射率的測(cè)量第1頁(yè),課件共14頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月預(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?
第2頁(yè),課件共14頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月實(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。第3頁(yè),課件共14頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月儀器介紹
——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第4頁(yè),課件共14頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月儀器介紹
——三棱鏡三棱鏡如圖1所示,AB和AC是透光的光學(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)物圖示意圖第5頁(yè),課件共14頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月實(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Ⅰ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Ⅱ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)III第6頁(yè),課件共14頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月實(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、,則有原光路方向第7頁(yè),課件共14頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月實(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,a則為三棱鏡的頂角。
第8頁(yè),課件共14頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月實(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。
第9頁(yè),課件共14頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月實(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(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。
第10頁(yè),課件共14頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月實(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(具體的數(shù)據(jù)處理方法參見數(shù)據(jù)處理參考資料)。
第11頁(yè),課件共14頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月思考題1、設(shè)計(jì)另外一種測(cè)量三棱鏡頂角和最小偏向角的方法。
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