用分光計測棱鏡玻璃的折射率

學目1、使學生了解分光計的結(jié)構和原理，學會調(diào)節(jié)和使用分光計的方法。學目2、使學生掌握測量棱鏡頂角和最小偏向角的方法。3、用最小偏向角法計算棱鏡玻璃的折射率。1、分光計的調(diào)節(jié)2、最小偏向角的測量講授、討論、實驗演示相結(jié)合4個學時一、前言分光計是種精確測量光線偏轉(zhuǎn)角度的光學儀器，常用來測量廣波的波長、棱鏡的色散率等。分光計比較精密，調(diào)整部件較多，是一種具有代表性的基本光學儀器，熟練掌握分光計的調(diào)整和使用，對一般光學儀器具有普遍的參考和指導作用。分光計是折射率是介質(zhì)材料光學性質(zhì)的重要參量，測量的方法也很多，本實驗通過測量三棱鏡的頂角和最小偏向角來求出棱鏡玻璃的折射率。二、實驗儀器JJY型分光計，6.3V/220V變壓器，手持照明放大鏡，雙面鏡、三棱鏡、低壓汞燈及電源。三、實驗原理圖1光線在三棱鏡中的折射圖1光線在三棱鏡中的折射角形，如圖1所示，光線以入射角i投射到棱鏡AB面1上，經(jīng)棱鏡兩次折射后，以i角從AC面射出，出射光2線與入射光線的夾角稱為偏向角。的大小隨入射角i而改變。可以證明，當ii時，偏向角為極小值1 1 2 min稱為棱鏡的最小偏向角。它與棱鏡的頂角A和折射率n之間有如下關系:?A.

sin m±n2AA四、實驗內(nèi)容及步驟望遠履剖庫圓畫載檢合平行光営蟻筮G舞竺i： 望遠履剖庫圓畫載檢合平行光営蟻筮G舞竺i： 挾址E：戰(zhàn)莖口燼竺H空垃I圖2分光計1—物鏡2—分劃板3—目鏡4—小棱鏡5—小電珠圖3自準自目鏡1、調(diào)節(jié)分光計(1)調(diào)節(jié)的要求分光計的調(diào)節(jié)要達到“三垂直”的幾何要求和“三聚焦”的物理要求?！叭怪薄笔侵篙d物臺平面、望遠鏡的主光軸、平行光管的主光軸必須與分光計主軸垂直?！叭劢埂笔侵覆娼z對目鏡聚焦，即在目鏡中能看到清晰的叉絲的像；望遠鏡對無窮遠聚焦即平面鏡返回清晰的綠十字的像；狹縫對平行光管物鏡聚焦，即在望遠鏡中看到清晰的狹縫像。(2)調(diào)節(jié)的步驟參照圖2,簡要的介紹分光計的基本構造以及各部件的功能和調(diào)節(jié)方法。目測粗調(diào)“三垂直”。調(diào)叉絲對目鏡聚焦。打開電源，讓照明小燈照亮望遠鏡視場。旋轉(zhuǎn)目鏡同時眼睛從目鏡中觀察，直至看到叉絲變清晰，此時叉絲正好位于目鏡的焦平面上。調(diào)望遠鏡對無窮遠聚焦。調(diào)望遠鏡的主光軸與分光計主軸垂直。調(diào)載物臺平面與分光計主軸垂直。狹縫對平行光管的物鏡聚焦。調(diào)平行光管主光軸與分光計主軸垂直。2、 調(diào)節(jié)三棱鏡的兩個光學面平行于分光計主軸將三棱鏡放置于載物臺上，使其每一個角對準一個調(diào)平螺釘，并使其非光學面對準平行光管。采用“二分法”反復調(diào)節(jié)，直至AB、AC兩面返回的綠十字像與調(diào)節(jié)用的叉絲重合，此時棱鏡的兩光學面就平行于分光計主軸。3、 用自準法測三棱鏡的頂角。4、 測量三棱鏡的最小偏向角5,omin入射光波長：九=546.1nm入射光波長：九=546.1nm分光計分度值：1'1.,2,3,4.父、3db】^.1b.In包?1b.出射方-fe3A.H.'2際31^3?臥躺.A射方橙自T6D.3L.1240.32.皿31?60.30/24Q.3l.J5Q.3Q.J24Q.S.j33.50.'38.49.J驚4#38.48.J38.48.33.47.38.49.埶丁,報加，38.43.3SA7..1轉(zhuǎn).寒d實驗結(jié)果計算(1)三棱鏡的頂角A二600(2)最小偏向角0.=38。49'min(3)棱鏡玻璃的折射率1 a(3)棱鏡玻璃的折射率n=叫(0min+A)/Sin乙=Sin2(38049'+600)/Sin300n二1.5187(4)不確定度的計算①求ua三棱鏡的頂角直接取A二600，因此只要取A的B類不確定度分量，所以U-=U=丄三棱鏡的頂角直接取A二600，因此只要取A的B類不確定度分量，所以U-=U=丄A=丄=0.00017radAB、:3了，3②求Uo-minUa=莒(0—0.)2/(5X4)=0.45'=0.00013radmin(i) mini=1—丄=0.00017rad<3U-=、］U2+U2=0.000214radomin AB③求U-nU-=^csc-n2 20A0+A(sinmincsc)2U2+cos2minU2 =0.000212 2A 2 omin④結(jié)果表達式n=n+U=1.5187+0.0003n六、注意事項1、在實驗中，拿放光學器件時，要輕拿輕放，注意不要用手接觸光學面。2、在轉(zhuǎn)動望遠鏡時，不要直接轉(zhuǎn)鏡筒，而是轉(zhuǎn)動望遠鏡下面的支架。3、在測量偏轉(zhuǎn)角度時，一定要固定度盤和望遠鏡，讓它們儀器轉(zhuǎn)動。七、教學后記1、本實驗操作步驟很多，操作難度較大，