三棱镜折射率的测定方法

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1、浙江师范大学学科论文题目分光计测三棱镜折射率专业物理学课程普通物理实验3教师许富洋组员翁振宇吴立足陈少明班级物理082学号081802320818023308180215编号二0一0年六月二日-11-分光计测三棱镜折射率摘要：介绍了光学仪器以及如何使用分光计来测量三棱镜的折射率，主要运用三种方法：最小偏向角发、掠入射法和任意偏向角法，具体分析了各种方法的步骤、注意事项和它们各自的优缺点，最后对实验得出的数据进行总结与分析。关键词：分光计；折射率；顶角；最小偏向角光在真空中的传播速度为c，在媒质中的传播速度u

2、总是小于c，其比值c/u称为该媒质的折射率n。实际上，折射率n也体现该材料的折光性能。而分光计是一种测量角度的精密仪器，如图。其基本原理是，让光线通过狭缝和聚焦透镜形成一束平行光线，经过光学元件的反射或折射后进入望远镜物镜并成像在望远镜的焦平面上，通过目镜进行观察和测量各种光线的偏转角度，从而得到光学参量例如折射率、波长、色散率、衍射角等。而在本次实验中，我们采用了最小偏向角发、掠入射法和任意偏向角法这三种方法来分别测量同一块三棱镜的折射率，比较它们之间的异同与优劣势，从而达到本次开放实验的目的，开阔了我们

3、的思维，增强了我们参与意识和主动性、创造性，提高了我们的学习兴趣。1测量方法1.1对分光计的进行调节（1）粗调调节载物台下方的三个小螺钉，尽量使载物台与刻度盘平行，调节望远镜和平行光管各自的仰角调节螺钉使它们的光轴与刻度盘平行。经过粗调，使得调整的范围大大缩小，提高实验的效率。（2）细调A.为了使眼睛通过目镜能够清楚地看到分划板上的刻线，先要对望远镜的目镜进行调焦，确保在后续的操作中能看到清晰的像；B.将分划板调到物镜焦平面上，使得能够把前面入射的平行光线聚焦在分划板上；-11-C.放置双面镜在载物台时让双

4、面镜置在某个螺钉上方，而且尽量使双面镜所在的面垂直平分另外两个螺钉的连线，这样在调解时，只需调节另外两个螺钉即可；D.望远镜的绿十字像对于双面镜的两个面的反射像在分划板上都有偏上或偏下的情况，即说明望远镜的不水平，我们可以运用二分之一调节法，偏上或偏下的距离的一半用两个螺钉来共同调节，另一半距离用望远镜仰角调节螺钉来调节，使得绿十字像与分划板重合，转过双面镜180°，用同样的方法调节，之后反复调整可以使得两个像在分划板十字的引导下向中间靠拢并趋于重合；E.通过上一步骤，其中两个螺钉已经调节水平了，这一步骤只

5、需调节另一个螺钉，把双面镜与螺钉的相对位置转动90°，用上述的方法即可；F.调节平行光管与载物台的转轴垂直，主要是调节平行光管水平调节螺钉和光管俯仰角调节螺钉以及平行光管狭缝控制螺钉。1.2顶角的测量（1）自准直法如下图所示，用两游标来计量位置，分别称为游标1和游标2，旋紧刻度盘下螺钉是望远镜和刻度盘固定不动转动游标盘，是棱镜AC面对望远镜，记下游标1的读数和游标2的读数。转动游标盘，再试AB面对望远镜，记下游标1的读数和游标2的读数。游标两次读数之差或者，就是载物台转过的角度，而且是角的补角。（2）棱脊分

6、束法一束平行光由顶角方向射入，在两光学面上分成两束反射光。测出两束反射光线之间的夹角，由几何角关系可得到顶角A为。-11-实验时，将待测棱镜放在分光计载物小平台上，使棱镜的折射棱正对平行光管，并接近载物台的中心位置，调节载物台面平面与分光计主轴垂直，锁紧载物台和游标盘，缓慢转动望远镜，用望远镜寻找经过棱镜两反射面反射回来的狭缝像，使狭缝像与分划板中心竖线重合。记录下望远镜所处位置分别为Ⅰ和Ⅱ时的两刻度盘读数φ、φ1'和φ2、φ2'，则望远镜分别处于Ⅰ和Ⅱ位置时光轴的夹角为：1.3最小偏向角法如下图，当光线以

7、入射角入射到三棱镜的面上后相继经过棱镜两个光学面折射后,以角从出射。出射光线和入射光线的夹角称为偏向角。对于给定三棱镜，偏向角的数值随入射角的变化而改变。当入射角为某值时(或者与相等时)，偏向角将达到最小值，称为最小偏向角，由几何关系和折射定，可得它与棱镜的顶角和折射率之间有如下关系：【1】-11-A.将待测三棱镜放在载物平台，调节平台到适当的高度，使得从平行光管发出的平行光只有少部分能从三棱镜的上方射入望远镜；B.调节三棱镜的位置使得平行光管的平行光以一定的角度入射到棱镜的面；C.在面上调节望远镜使得可以

8、接收并观察出射光线；D.缓慢双向调节三棱镜的位置以改变入射角的大小，当转到某一位置时，如果再往任意方向的微小转动都使得偏向角变大，那么这个位置的极限位置就是可以得到最小偏向角的三棱镜的位置，读出出射光线的方向角度；E.转动三棱镜，让入射平行光从另一面入射，在面接受出射光，重复上述步骤，读出入射光线的方向角度。【2】在实际操作中，由于是实验者动手实施的，最小偏向角法的的极限位置即拐点的定位比较难把握，只要有稍微的不