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1、第23卷第1期大学物理实验Vol.23No.12010年2月PHYSICALEXPERIMENTOFCOLLEGEFeb.2010文章编号:100722934(2010)0120041202关于测量三棱镜顶角的两种方法比较隗群梅(中国石油大学,东营257061)摘要:通过对自准法和平行光法测量三棱镜顶角的实验调节过程进行比较,对这两种方法测量的数据结果进行对比分析,得出实验中使用自准法测量顶角是一种测量精度和测量方法都更实用的方法。关键词:分光计;三棱镜;自准法;平行光法中图分类号:G642.423文献标识码:A三棱镜顶角的测量是研究三棱镜折色率及色散特性的重点和难点,顶角的
2、测量是否准确将直接影响最后的测量结果。实验中均采用JJY型分光计进行测量。分光计是精确测定光线偏转角度的仪器,本实验就是采用光线的偏转间接的测量三棱镜的顶角的。常用的方法有自准法和平行光图1自准法测量顶角法(也叫反射法)。其中:1两种测量方法的介绍1=H1-H10+H2-H2021.1自准法测量顶角的介绍如此重复测量多次(测量完一组数据,无需将当光点(物)处在凸透镜的焦平面上时,它发游标盘与刻度盘进行相对移动),先分别计算出各出的光线通过凸透镜后将形成一束平行光。若用次测量的角度平均值,然后求出顶角的最佳值。与主光轴垂直的平面镜将此平行光反射回去,反1.2平行光法测量顶角的介
3、绍平行光法:把三棱镜的顶角A重合或靠近载射光再次通过凸透镜后会聚于凸透镜的焦平面物台中心,并对准平行光管(见图2),使平行光管上,该会聚点将落在光点相对光轴的对称位置射出的一束平行光被三棱镜的两个光学面AB、上)))自准法。当三棱镜的两个折射面都达到自AC反射,将望远镜先后分别对准AB及AC面上准后,就可按照图1转动望远镜,先使望远镜的光的反射光,使狭缝像的中心落在分划板中间的十轴与棱镜AB面垂直(此时AB面反射的十字像字刻线的交点上,分别记下两边游标读数。由反应与分划板上方的十字刻线重合),固定望远镜记射定律和几何关系可以证明光线1、2的夹角为下两边游标的读数H1、H2,然
4、后再转动望远镜,使2A。设定光线1、2的两个游标读数分别为H1、H2其光轴与AC面垂直(AC面反射的十字像也应与和H10、H20,则:分划板上方的十字刻线重合),再固定望远镜,记1A==H1-H10+H2-H20下两边游标读数H10、H20,两次读数相减即得顶角24A的补角,从而得:这样重复测量多次(测量完一组数据,无需将游标A=180b-盘与刻度盘进行相对移动),先分别计算出各次测收稿日期:2009204216基金项目:中国石油大学(华东)教学实验技术改革项目42关于测量三棱镜顶角的两种方法比较量的角度平均值,然后求出顶角的最佳值。基本吻合。虽然用平行光法测量所得结果不确定
5、度的值相对自准法的不确定度要小,但自准法测量所得结果的相对误差比平行光法的相对误差更小,这就说明用自准法测量三棱镜顶角的准确度更高。原因是实验中自准法保证了三棱镜的光学面的光轴与分光计的中心轴垂直,确保实验条件的满足,而平行光法却没有。下面是先达到自准图2平行光法测量顶状态下的平行光法测量的数据。表3自准后的平行光法测量顶角的数据2测量数据的对比分析12345平均值H151b51c51b52c51b51c51b51c51b52c51b51c24d下面就对以上两种方法所测得的实验数据进H2231b51c231b51c231b50c231b50c231b50c231b50c24d
6、行对比分析。H10171b49c171b49c171b49c171b49c171b49c171b49cH20351b48c351b49c351b49c351b48c351b48c351b48c24d2.1自准法测量数据自准法测量数据见表1。将表2中的数据代入公式表1自准法测量顶角的数据1=H1-H10+H2-H20212345平均值H128b27b59c28b1c28b2c28b1c28b36d可得:=119b57c48d,A==59b58c54d,A=59b2H2208b207b59c208b207b59c207b58c207b59c12dH10148b1c148b2c14
7、8b2c148b148b148b1c58c54d?38d。H20328b1c328b2c328b1c328b1c328b2c328b1c24d将上面的结果与前面的两个结果比较可得出:平行光法测量结果的不确定度要小些,自准法将表1中的数据代入公式测量结果的相对误差要小些,而经过自准后的平1=H1-H10+H2-H202行光法测量的结果相对误差更小。分光计是一种可得:=120b1c24d,A=180b-=59b58c36d。精确测定光线偏转角度的光学仪器,其装置较精2.2平行光法测量数据密,结果较复杂,调节
