反射法和自准法测三棱镜顶角的比较.pdf

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1、第27卷第5期大学物理实验V01．27No．52014年1O月PHYSICALEXPERIMENTOFC0LLEGE0et．2014文章编号：1007。2934(2014)05—0057—03反射法和自准法测三棱镜顶角的比较圣宗强，李成龙(安徽理工大学，安徽淮南233001)摘要：通过对反射法和自准法测量三棱镜顶角的比较，从测量的准确程度以及实验过程中操作容易程度来看，自准法更适合测量三棱镜顶角。关键词：分光计；反射法；自准法中图分类号：04—33文献标志码：A分光计是光学实验的基本仪器之一，其设计构思非常精巧，许多光学仪器的基本结构也是以分光计为基础的。分光计调整与

2、应用是大学物理实验的重点和难点，其调整的思想、方法与技巧在光学仪器的调整中具有一定的代表性。分光计也图1反射法测三棱镜顶角光路图称测角仪，是一种精确测量光线偏转角度的仪器。许多利用光的反射、折射、衍射、干涉和偏振原理射出的平行光在三棱镜的两个光学面AB和AC分的实验，其相关物理量的测量都能归结为对角度别反射，移动望远镜至AB面一侧，慢慢转动望远的测量。因此分光计有着广泛的应用，可用来测镜镜筒，使其能接受到AB面上的反射来的平行量三棱镜的顶角、最小偏向角、折射率、光波波长、光，这时在目镜里就能看到狭缝的像，此像为一道色散率、光栅常数等。细亮线。移动望远镜镜筒使此亮线落在

3、分划板中三棱镜顶角的测量是分光计的一个基本应间的十字刻线的交点上，分别记下两边游标读数，用，在大学物理实验中都会开设此实验。顶角测记为0和0。再将望远镜镜筒移到AC面一侧，量的准确与否也直接关系到三棱镜折射率及色散同样也可找到一道亮线，再分别记下两边游标读率的测量结果。分光计测量三棱镜顶角常用的有数，记为0。和0。。由反射定律和几何关系可以两种方法：反射法和自准法。其中反射法又叫做证明：2Z_A。1平行光法或分裂光束法。其中我们将细致地比较而=÷(10一0。。l+l0一0加{)，贝0：这两种方法，从测量的准确性以及实验的可操作1性来讨论两种方法的优劣。文中第一部分简要

4、介4=÷(10一0。l+l02—0加I)(1)叶绍两种方法测三棱镜顶角的原理。第二部分对这对顶角厶4进行多次测量后求平均值，求出顶角两种方法做一个细致的比较。最后是总结。的最佳值。自准法测三棱镜顶角光路图见图2。1反射法和自准法测三棱镜顶角中的分光计为常用的JJY型分光计。反射法测三棱镜顶角光路图见图1。A三棱镜的AB和AC面是光学面，BC面是毛图2自准法测三棱镜顶角光路图面。将三棱镜的顶角A对准平行光管，平行光管收稿日期：2014．05—17基金项目：安徽省高校省级自然科学基金项目(KJ2012A083)通讯联系人反射法和自准法测三棱镜顶角的比较转动望远镜镜筒，使望

5、远镜的光轴与AB面垂arcsinl(sinA／R)a]直，这时AB面反射回来的十字像应与分划板上方式中：R为载物台中心到分划板的距离，a为三棱的十字刻线重合。记下两边游标的读数0。和：，镜中心偏离载物台中心的距离。然后再转动望远镜，使其光轴与AC面垂直，这时而用自准法测量时对三棱镜的放置位置没有AC面反射回来的十字像也应与分划板上方的十反射法放置位置那么严格。因而自准法也不会引字刻线重合，再记下两边游标读数0。。和：。。由起上述的这些误差。几何关系可以证明厶4=180一。而=(4)从公式1可得到用反射法测顶角的不确1定度为：÷(10一0。l+{0：一0。1)，贝0：△

6、A：(△口)+(aO2)+(aO0)+(△％)(3)4／_A=180。一÷(10一0ol+l一020})(2)二而从从公式2可得到用自准法测顶角的不确定对顶角厶4进行多次测量后求平均值，求出顶角度为：的最佳值。(△)+(△)+(△日。)+(△加)(4)2两种方法测三棱镜顶角的比较假设测量各角度坐标的不确定度相等，则从上面两式可得出用反射法测顶角的不确定度只有下面我们从测量的精度及测量的可操作性两自准法的一半，也即用反射法更准确。然而事实个方面比较这两种测量三棱镜顶角的方法。并非如此。用发射法测量时由于平行光管发出的(1)对于l，型分光计其调整要求为：①望光束被分割成两

7、部分，在AB和AC面测量时每次远镜能接受平行光，即要求望远镜调焦无穷远；②只有一部分光束起作用，因此对成像质量有一定平行光管能发射平行光；③望远镜和平行光管的的影响，使得测量的准确度下降。另外由于用发光轴与仪器中心转轴垂直，待测元件的光学面平射法测量时，平行光是斜着射向AB和AC面，反行于中心转轴。用反射法时这三个要求必须都要射时要发生波面畸变，这也使发射法的准确度受满足，而用自准法时则可省去第二个要求。对于到影响。从上面的分析可知，并不能仅仅根据上测量同一个物理量来说，操作步骤越少则测量误面两式就得出用反射法测顶角更加准确的结论。差越小，测量结果也