掠入射法測(cè)量三棱鏡的折射率

掠入射法測(cè)量三棱鏡的折射率l=J實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻亓?xí)分光儀的結(jié)構(gòu)，并掌握分光儀調(diào)節(jié)和使用方法學(xué)習(xí)用掠入射法測(cè)定三棱鏡的折射率實(shí)驗(yàn)儀器分光儀，鈉光燈，毛玻璃，三棱鏡實(shí)驗(yàn)原理掠入射法屬于比較測(cè)量，雖然測(cè)量準(zhǔn)確度較低，被測(cè)折射率的大小收到限制，對(duì)于固體材料也需要制成試件，但是，掠入射法具有操作方便迅速、環(huán)境條件要求低的特點(diǎn)。采用掠入射法測(cè)量棱鏡折射率，如下圖所示，用單色面擴(kuò)展光源（鈉光燈前加一塊毛玻璃）照射到棱鏡AB面上。當(dāng)擴(kuò)展光源出射的光線(xiàn)從各個(gè)方向射向AB面時(shí)，以90°入射的光線(xiàn)1的內(nèi)折射角最大為，’max，其出射角最小為i'min；入射角小于90°的，折射角必小于i'max，2 1 2出射角必大于『in；大于90°的入射光線(xiàn)不能進(jìn)入棱鏡。這樣，在AC面用望遠(yuǎn)鏡觀察時(shí)，將出現(xiàn)半明半暗的視場(chǎng)（如下圖所示）。明暗視場(chǎng)的交線(xiàn)就是入射角為\=90°的光線(xiàn)的出射方向。1 .. 1由折射定律可知折射率n二一，即sini=一sin?2 maxn由幾何知識(shí)可以得到：i2max+i2=A即i'=A-i2 2maxsini' sini' sini'而n= 1min= 1min = 1min sinisin(A-i)sinAcosi-cosAsinisini'1min sinA?：1-(1)2-cosA?—TOC\o"1-5"\h\z\n n—sini'.=sinA?Jn2-1-cosA'cosA+sini' 、 .—^n=ii( )2+1sinA從此可以看出，只要測(cè)得i1'min和頂角A就可求得該三棱鏡的折射率，而ijmin就是入射角i=90。時(shí)明暗視場(chǎng)分界線(xiàn)方位與法線(xiàn)方位的夾角

B毛戰(zhàn)昭B毛戰(zhàn)昭實(shí)驗(yàn)步驟1對(duì)分光計(jì)的進(jìn)行調(diào)節(jié)粗調(diào)調(diào)節(jié)載物臺(tái)下方的三個(gè)小螺釘，盡量使載物臺(tái)與刻度盤(pán)平行，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡和平行光管各自的仰角調(diào)節(jié)螺釘使它們的光軸與刻度盤(pán)平行。經(jīng)過(guò)粗調(diào)，使得調(diào)整的范圍大大縮小，提高實(shí)驗(yàn)的效率。細(xì)調(diào)為了使眼睛通過(guò)目鏡能夠清楚地看到分劃板上的刻線(xiàn)，先要對(duì)望遠(yuǎn)鏡的目鏡進(jìn)行調(diào)焦，確保在后續(xù)的操作中能看到清晰的像；將分劃板調(diào)到物鏡焦平面上，使得能夠把前面入射的平行光線(xiàn)聚焦在分劃板上；放置雙面鏡在載物臺(tái)時(shí)讓雙面鏡置在某個(gè)螺釘上方，而且盡量使雙面鏡所在的面垂直平分另外個(gè)螺釘?shù)倪B線(xiàn)，這樣在調(diào)解時(shí)，只需調(diào)節(jié)另外兩個(gè)螺釘即可；

望遠(yuǎn)鏡的綠十字像對(duì)于雙面鏡的兩個(gè)面的反射像在分劃板上都有偏上或偏下的情況，即說(shuō)明望遠(yuǎn)鏡的不水平，我們可以運(yùn)用二分之一調(diào)節(jié)法，偏上或偏下的距離的一半用兩個(gè)螺釘來(lái)共同調(diào)節(jié)，另一半距離用望遠(yuǎn)鏡仰角調(diào)節(jié)螺釘來(lái)調(diào)節(jié)，使得綠十字像與分劃板重合，轉(zhuǎn)過(guò)雙面鏡180°，用同樣的方法調(diào)節(jié)，之后反復(fù)調(diào)整可以使得兩個(gè)像在分劃板十字的引導(dǎo)下向中間靠攏并趨于重合；通過(guò)上一步驟，其中兩個(gè)螺釘已經(jīng)調(diào)節(jié)水平了，這一步驟只需調(diào)節(jié)另一個(gè)螺釘，把雙面鏡與螺釘?shù)南鄬?duì)位置轉(zhuǎn)動(dòng)90°，用上述的方法即可；調(diào)節(jié)平行光管與載物臺(tái)的轉(zhuǎn)軸垂直，主要是調(diào)節(jié)平行光管水平調(diào)節(jié)螺釘和光管俯仰角調(diào)節(jié)螺釘以及平行光管狹縫控制螺釘2測(cè)量步驟原來(lái)的掠入射法實(shí)驗(yàn)中明暗視場(chǎng)的分界線(xiàn)就是90°入射光線(xiàn)的出射線(xiàn)，但由于擴(kuò)展光源輻射進(jìn)棱鏡的入射角度i具有一定的范圍，因此在AC出射面觀察出射光時(shí)，可看到入射角11 1滿(mǎn)足imin<i<90。的入射光線(xiàn)產(chǎn)生的各種方向的出射光形成一個(gè)亮區(qū)；i>90。的入射光11 111線(xiàn)被毛面BC面擋住不能進(jìn)入棱鏡而在出射面形成暗區(qū);在i<imin的區(qū)域由于沒(méi)有光線(xiàn)進(jìn)入棱鏡，在出射面相應(yīng)的區(qū)域形成暗區(qū)。結(jié)果望遠(yuǎn)鏡中出現(xiàn)的視場(chǎng)如圖（a）所示，為一亮柱，存在著兩條明暗分界線(xiàn)。11如果我們順時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)，隨著入射光線(xiàn)角度的不斷增大，如圖（b）所示，能夠進(jìn)入到棱鏡的光線(xiàn)不斷減少；2線(xiàn)的入射角增大到約90°，一線(xiàn)的入射角大于90°；入射角大于2線(xiàn)的其他光線(xiàn)，由于角度不斷增大且大于90°，因此被BC面擋住不能進(jìn)入棱鏡;角度小于2線(xiàn)的光線(xiàn)，其入射角的不斷增大，出射光線(xiàn)的出射角不斷減小。隨著出射光線(xiàn)的減少和出射角的減小，導(dǎo)致出射角最大的光線(xiàn)與最小的光線(xiàn)之間的夾角不斷減小，從AC面射出光線(xiàn)的角度范圍不斷地收窄，因此望遠(yuǎn)鏡中觀察到的亮柱不斷地收窄，如圖（b）所示。若進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)，使光源只有入射角約90°的入射角射入棱鏡，其他入射光線(xiàn)的角度增大到大于90°，被BC面擋住不能進(jìn)入棱鏡，這時(shí)棱鏡的出射面只剩下90°掠入射的出射線(xiàn)，觀察到的視場(chǎng)將由亮柱進(jìn)一步收窄成為一條清晰的細(xì)亮線(xiàn)，如圖（c）所示，此亮線(xiàn)即為原來(lái)明暗