用分光计测三棱镜的折射率

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1、用分光计测三棱镜的折射率分光计是用来准确测量角度的仪器。光学实验中测角度的情况很多，如测量反射角、折射角、衍射角等。用分光计不仅可以间接测量光波的波长、还可以间接测量折射率和色散率等。本实验就是用分光计来间接测量三棱镜的折射率。一、教学目的1．学会调节使用分光计。2．测定三棱镜的折射率。 二、教学要求1．本实验三小时完成。2．掌握分光计的结构原理，掌握分光计的调整方法。3．掌握角游标原理和用分光计测角度的方法。4．观察复色光的色散现象。5．用自准法测定三棱镜的顶角，测定三棱镜对绿光λ=546nm的最小偏向角。6．计算出三棱镜对绿光的折射率，并对

2、结果进行评价，写出合格的实验报告。 三、三、教学重点和难点难点：望远镜系统的调节和最小偏向角的测定。重点：望远镜系统的调节和最小偏向角的测定。即难点内容亦是重点内容(用提问方式发挥学生主动性，配合讲解攻克难点)。 四、讲解内容1．提问：本实验的目的？（学生答）2．提问：本实验的重点和难点内容是什么？（教师答）3．提问：分光计由哪几部分组成？（学生答，教师根据投影胶片把各部分的调节止动螺钉作提示）回答：分光计一般由自准直望远镜，平行光管，载物台、读数装置和底座五大部分组成。4．读数装置为什么要设计成双游标？如何读数和计算？（学生回答后，教师补充或

3、根据胶片对照讲解）回答：在刻度盘同一直径的两端（相隔180°）各装一个游标，两个游标同时读数，然后算出每个游标两次读数之差，再取平均值。这个平均值即为望远镜（或载物台）所旋转过的角度。并消除了刻度盘上与分光计中心轴线之间由于制造带来的偏心差。读数举例：a、b游标读数相差：180°±3′望远镜初始位置读数：望远镜转过θ角后读数游标a、游标b、游标a、游标b335°5′155°2′95°7′275°6′差数：游标a：360°+95°7′—335°5′=120°2′游标b：275°6′—155°2′=120°4′转过的角度θ的平均值为：θ=1/2（1

4、20°2′+120°4′）=120°3′上述差数游标a可以这样理解：游标a开始位置为335°5′，转到360°0′（即0°）后再转至95°7′，故转过角度为120°2′。1．提问：分光计的调整有哪些要求？其检察的标准？（学生答，教师补充解释）回答：①几何要求：“三垂直”。即载物小平台的平面，望远镜的主光轴、平行光管的主光轴均必须与分光计的中心轴垂直。②物理要求：“三聚焦”。即叉丝对目镜聚焦，望远镜对无穷远聚焦，狭缝对平行光管物镜聚焦。③检验三垂直的标准：“四平行”。即载物小平台平面、望远镜的主光轴、平行光管的主光轴和读数刻度盘四者相互平行。④检

5、验三聚焦的标准：“三清晰”。即目镜中观察叉丝清晰，亮十字反回的像（绿十字）清晰，在望远镜中看到狭缝清晰。2．提问：即是重点又是难点内容的望远镜系统如何调整？（学生答，教师补充讲解）回答：①目测粗调②打开小灯调节目镜，看清叉丝。③在载物台上放双平面镜（位置如胶片图所示，为什么？），调节物镜（仰俯角和伸缩）和载物台（螺钉），使双平面镜两面有绿十字像并清晰、无视差，此时望远镜已聚焦无穷远。④调整望远镜的光轴与分光计转轴垂直。使双平面镜两面有绿十字像。再用“减半逐步逼近法”使望远镜的光轴与分光计的中心轴垂直（对照胶片讲解，必要时示范讲解），即叉丝的像与

6、调整叉丝完全重合。3．提问：平行光管如何调整？（学生答，教师补充讲解）回答：①用已调节好的望远镜作基准，调节平行光管下部仰俯螺钉，使其出射平行光。②调节平行光管的狭缝宽度（强调：不要损坏刀口！）③使平行光管光轴与分光计转轴垂直。使目镜中看到的水平和竖直的狭缝像均居中。4．提问：测三棱镜折射率的简单原理？（教师参照胶片图讲解）回答：只要测出某光的最小偏向角δmin和三棱镜顶角A，就可以算出三棱镜对该光的折射率。5．9． 提问：如何测三棱镜的项角A？（学生答，教师对照胶片图补充讲解）回答：测定方法有两种，一种是反射法，另一种是自准法。本实验要求用自

7、准法测三棱镜的顶角。按图放好三棱镜（为什么？）锁紧平台和度盘的固定螺丝，转动望远镜分别对准左、右两光学面，每次使绿十字像和叉丝重合，即望远镜和光学面垂直，记下左、右读数算出转角θ，则项角A=180°－θ。6．提问：如何测定三棱镜对绿光的的最小偏向角δmin？（学生答，教师补充讲解，必要时示范讲解）回答：第一步怎么做？（用汞灯或白炽灯照亮平行光管狭缝。）三棱镜怎么放？（三棱镜一折射面的法线与平行光管轴线夹角成大约60°）下一步怎么做？（观察偏向角的变化。）如何观察？（根据折射定律判断折射光的出射方向，先用眼睛在此方向观察，可看到几条平行的彩色谱线

8、，改用望远镜观察它们，在转动载物台的同时，用望远镜跟踪谱线，注意谱线的移动情况，观察偏向角的变化）。如何测定δmin？（选择偏向角减小的方向，细心转动