物理實驗最小偏向角法測棱鏡的折射率

1、1實驗 最小偏向角法測棱鏡的折射率實驗目的 實驗目的：(1) 了解分光計的結構、作用和工作原理；(2) 掌握分光計的調(diào)節(jié)要求和調(diào)節(jié)方法；(3) 在分光計上用最小偏向角法測定三棱鏡的折射率．實驗儀器 實驗儀器：分光計，玻璃三棱鏡，平面反射鏡，鈉光燈源．實驗原理 實驗原理：將待測的光學玻璃制成三棱鏡，可用最小偏向角法測其折射率 n．測量原理見圖 1，光線 α 代表一束單色平行光，以入射角 i1 投射到棱鏡的 AB 面上，經(jīng)棱鏡兩次折射后以

2、i4 角從另一面 AC 射出來，成為光線 t .經(jīng)棱鏡兩次折射，光線傳播方向總的變化可用入射光線 α 和出射光線 t 延長線的夾角δ來表示，δ稱為偏向角 偏向角．由圖 1 可知 δ＝(i1－i2)＋(i4－i3)＝i1＋i4－A．此式表明，對于給定棱鏡,其頂角A 和折射率 n 已定，則偏向角δ隨入射角 i1 而變，δ是 i1 的函數(shù).用微商計算可以證明，當 i1＝i4 或i2＝i3 時，即入射光線 a 和出射光線 t 對稱地“站在”棱

3、鏡兩旁時，偏向角有最小值，稱為最小偏向角 最小偏向角，用δm 表示.此時，有 i2＝A/2， i1＝(A＋δm)/2，故 22mAAnsinsin ? ??用分光計測出棱鏡的頂角 A 和最小偏向角δm ,由上式可求得棱鏡的折射率 n． 圖 1實驗裝置：分光計是用來準確測量角度的儀器一、分光計的結構 一、分光計的結構利用分光計測量光線的偏折角，實際上是確定光線的傳播方向．只有平行光才具有確定的方向，調(diào)焦于無窮

4、遠的望遠鏡可以判定平行光的傳播方向．因此，分光計由平行光管、望遠鏡、載物臺、角度刻 分光計由平行光管、望遠鏡、載物臺、角度刻度盤和三腳底座五個主要部分構成 度盤和三腳底座五個主要部分構成．圖 2 是它的全貌．31–小三棱鏡；2–場鏡；3–接目鏡；4–反射鏡； 1–透光小十字（黑色） ；5–物鏡；6–筒 A；7–分劃板；8–筒 B； 2–小十字的像（綠色）9–阿貝目鏡 C

5、 目鏡是由場鏡和接目鏡組成．圖 3.４是阿貝目鏡，在目鏡和分劃板間裝了一個小三棱鏡．綠色光經(jīng)小三棱鏡反射將分劃板照亮，由目鏡望去，分劃板被照亮部分是一綠色小方塊(視場下方)，綠色方塊中的透光部分是一黑色小十字(以下簡稱小十字)．望遠鏡下方的望遠鏡光軸高低調(diào)節(jié)螺釘是用來調(diào)節(jié)望遠鏡的縱向傾度，使鏡筒的光軸垂直于儀器轉軸．望遠鏡光軸水平調(diào)節(jié)螺釘是用來調(diào)節(jié)望遠鏡的橫向傾度．望遠鏡可通過望遠鏡止動螺釘固定在儀器轉軸上，這時可

6、通過望遠鏡微調(diào)螺釘微調(diào)，將望遠鏡止動螺釘放松，望遠鏡可繞儀器的轉軸自由轉動．⑷ 載物臺 載物臺．它是一個用以放置被測對象或光學元件的小平臺．它可繞儀器轉軸轉動和沿儀器轉軸升降,并可通過載物臺鎖緊螺釘把它固定在任一高度上．平臺下有三個調(diào)平螺絲用以改變平臺對儀器轉軸的 平臺下有三個調(diào)平螺絲用以改變平臺對儀器轉軸的傾度 傾度．臺上有一壓片用來固定待測物體.⑸ 角度刻度盤與讀法 角度刻度盤與讀法．刻度盤有內(nèi)、外兩層．外層通過轉座與度盤止動螺釘和

7、望遠鏡相連,能隨望遠鏡一起轉動．內(nèi)層盤上相隔 180°處有兩個角游標，當把游標盤止動螺釘旋緊時，內(nèi)盤與儀器轉軸的相對位置被固定，放松時，內(nèi)盤可繞儀器轉軸自由轉動．當內(nèi)盤固定，望遠鏡轉動時，可從外盤上讀出望遠鏡的轉角．刻度圓盤分為 刻度圓盤分為 360 360°，最小分度為 °，最小分度為 0.5 0.5°，即 30′；小于 小于 0.5 0.5°則讀游表盤， °則讀游表盤，游標

8、盤被等分為30 格，最小分格值為 1′。角度的讀法以角游標的零線為準，從外盤上找到與游標零線相對應的地方，讀出“度”數(shù)，再找到游標上與外盤刻線剛好重合的刻線，讀出“分”數(shù). 二、分光計的調(diào)整 二、分光計的調(diào)整在進行精確測量前，必須經(jīng)過仔細調(diào)節(jié)，使分光計達到下述狀態(tài)：使平行光管發(fā)出平行光，望遠鏡接受平行光(即聚焦無窮遠)；平行光管和望遠鏡的光軸 平行光管和望遠鏡的光軸(望遠鏡光軸此處是指分劃板中心十字交點與物鏡光心的連線)與分光計的轉軸垂

9、直 與分光計的轉軸垂直.1、目測粗調(diào) 、目測粗調(diào)：調(diào)節(jié)前應先進行粗調(diào)，即用眼睛估測，把望遠鏡光軸、平行光管光軸和載物臺面盡量調(diào)成水平,且大致垂直于分光計中心軸，然后再對各部分細調(diào).2、用自準法（ 、用自準法（P.160 P.160）調(diào)整望遠鏡聚焦于無窮遠處 ）調(diào)整望遠鏡聚焦于無窮遠處①點亮小燈,調(diào)節(jié)目鏡與叉絲間的距離(慢轉目鏡鏡頭),看清叉絲.②將一平面反射鏡垂直放在載物臺上, 并且使平面鏡的鏡面與載物臺下三個調(diào)平螺絲 b1，b2 和

10、b3 中的任意兩個（如 b1，b2）的連線垂直(通過調(diào)節(jié)這兩個螺絲可以改變平面鏡對望遠鏡的傾度).緩慢轉動載物臺,從側面 側面觀察,使得從望遠鏡射出的光能被鏡面反射回望遠鏡中.③從望遠鏡中觀察, 并緩慢轉動載物臺,找到從平面鏡中反射回來的叉絲光斑后,調(diào)節(jié)叉絲與物鏡間距(須松開上方小螺絲),使從目鏡中能看清叉絲的反射像,且削除視差. 此時，小十字(即分劃板)已處于物鏡焦平面上．即望遠鏡已聚焦于無窮遠,用目鏡鎖緊螺釘固定好套筒.3、用各半調(diào)