光的色散研究报告

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1、光的色散研究实验目的1．巩固调整和使用分光仪的方法2．掌握用分光仪测量棱镜的顶角的方法3．掌握用最小偏向角法测量棱镜的折射率4．学会用分光仪观察光谱，研究光的色散实验仪器分光仪、平面镜、三棱镜、高压汞灯实验原理1.光的色散和色散曲线光在物质中的传播速度v随波长l而改变的现象，称为色散。因为物质的折射率n可以表示为,式中c是真空中的光速。由上式可见，色散现象也表现为物质的折射率随波长的变化，即可以表示为下面的函数形式上式所表示的关系曲线，也就是折射率随波长的变化曲线，称为色散曲线。物质的折射率随波长变化的状况和程度，常用色

2、散率dn/dl来表征。2.玻璃三棱镜折射率的测量原理当一单色光经过三棱镜的面AB时发生折射。SD为入射光线，两次折射后沿ER方向出射。入射光线和出射光线的夹角叫偏向角，如图可见　所以图1因为顶角A相对于空气的折射率n有一定值，是的函数，因此实际上只随变化，当为某一个值时，达到最小，这最小的称为最小偏向角。由折射定律可知，这时，。因此，当时具有极小值。将、代入和则有，，，。AT1T2CB图2用分光仪测出三棱镜的顶角A和棱镜对某单色光的最小偏向角，就可以求出棱镜玻璃材料对空气的折射率n.这就是最小偏向角法。若入射光不是单色光

3、，当它入射到棱镜时，由于光波长的不同，折射率也平行光管望远镜转动方向图3不同，因此经过两次的折射后，原本的那束复色光会发生色散现象而出现不同波长的光谱。每一条光谱都可看作为一条单色光形成的光谱测量。3．用反射法测量棱镜顶角如图将棱镜顶角A置于载物台中心处，并使顶角A对着平行光管，先用眼睛直接观察，能否见到由AB、AC面反射的狭缝像。再转动望远镜至反射线T1的位置，使其叉丝的竖线对准像的中心。从分光计的两游标处记下读数，。然后，将望远镜转至T2位置，并记下相应的数据，。采取两个窗口使为了消除偏心差。棱镜的顶角4．最小偏向角

4、的测量方法测定棱镜的顶角后，把顶角A放到载物平台的中心，棱镜的磨沙面向外，使从平行光管出来的汞灯光能经过棱镜色散后形成光谱。先用眼睛直接观察平行光经过折射后的出射方向，再将望远镜移到该处，使在望远镜中能清楚地看到光谱。然后缓缓地转动平台，使光谱的偏向角逐渐减小，调节望远镜，使当平台转动时保证能看到光谱。当载物平台转到某一位置时谱线不随平台转动而移动，而且当继续转动平台谱线会向相反方向移动，也即偏向角反而增大。谱线移动改变的位置就是棱镜对该谱线的最小偏向角。反复转动平台，准确找到该位置，然后固定平台，转动望远，使十字叉丝的

5、竖线与光谱线重合，记录在该位置的游标读数和。移去三棱镜，再转动望远镜，使十字叉丝竖线对准平行光管的狭缝像，记录两游标的读数和。与望远镜的两个位置相应游标之差，即为最小偏向角。实验内容与步骤1.调节分光仪1目测粗调目测调整望远镜光轴、平行光管、载物台平面，三者大致垂直于分光计中心旋转轴。2望远镜的调焦，使之能接受平行光。具体步骤：1）目镜调焦A：通电照明B：旋转目镜调节手轮，调整目镜与分划板相对位置，使叉丝与小十字变清晰为止2）物镜调焦A：将载物台紧贴台基，置平面镜与台上，再使望远镜光轴大致垂直平面镜，平面镜放置时，其平面

6、与载物台下螺钉a2、a3连线垂直，如图B：调望远镜倾度调节螺钉，左右转动载物台，使之能看到十字反射像C：松开调焦锁紧螺母，前后调节目镜镜筒并调节分划板与物镜相对位置，使小十字及其反射像皆十分清晰为止图4D：消除视差—微调目镜系统。眼睛左右移动时，小十字反射像与叉丝无相对位移3）调节望远镜光轴及载物台面垂直于仪器中心转轴A：旋转载物台，使平面镜前后两面反射的十字反射像皆在视场内。仔细调望远镜倾度调节螺钉，使之前后两面都能看到十字反射像。设其中一反射像与上十字叉丝距离为hB：调节载物台下a2或a3两螺钉之一，使此h缩短为h/

7、2，再调望远镜倾度调节螺钉，使十字反射像与上十字叉丝重合C：旋转载物台，用“各半”调节法使另一反射面的十字反射像与“上十字叉丝”重合。2、3可能要反复调整数次，要细心、耐心D：将平面镜转动90度后放在载物台上。调节载物台下螺钉a1，使十字反射像与上十字叉丝重合。平面镜镜面正对载物台下螺钉a1，见图示图54）调整平行光管，使之发出平行光，并使其光轴垂直于仪器转轴A：点燃钠灯，均匀照亮狭缝，改变狭缝与平行光管透镜间距离，使狭缝在视场中清晰成像（呈清晰的狭缝像，且像与叉丝无视差）B：调节螺丝调整狭缝宽度，通过望远镜观察，使狭缝

8、宽约0.3mm，并使狭缝水平C：调节平行光管下的俯仰调节螺钉，使狭缝像对准叉丝水平中线，调整后转动狭缝与分划板垂直线重合，并固定2.测量三棱镜的顶角打开汞灯，用反射法测量三棱镜的顶角A，重复测量5次，求顶角及其平均值和不确定度。数据次数1233.测量不同光谱的最小偏向角测量汞灯各种光谱的最小偏向角，求各种光谱的最小偏