物理實(shí)驗(yàn)最小偏向角法測(cè)棱鏡的折射率

1、1實(shí)驗(yàn) 最小偏向角法測(cè)棱鏡的折射率實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1) 了解分光計(jì)的結(jié)構(gòu)、作用和工作原理；(2) 掌握分光計(jì)的調(diào)節(jié)要求和調(diào)節(jié)方法；(3) 在分光計(jì)上用最小偏向角法測(cè)定三棱鏡的折射率．實(shí)驗(yàn)儀器 實(shí)驗(yàn)儀器：分光計(jì)，玻璃三棱鏡，平面反射鏡，鈉光燈源．實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)原理：將待測(cè)的光學(xué)玻璃制成三棱鏡，可用最小偏向角法測(cè)其折射率 n．測(cè)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(zhǎng)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(duì)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(jì)算可以證明，當(dāng) i1＝i4 或i2＝i3 時(shí)，即入射光線 a 和出射光線 t 對(duì)稱地“站在”棱

3、鏡兩旁時(shí)，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(shí)，有 i2＝A/2， i1＝(A＋δm)/2，故 22mAAnsinsin ? ??用分光計(jì)測(cè)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(shí)驗(yàn)裝置：分光計(jì)是用來準(zhǔn)確測(cè)量角度的儀器一、分光計(jì)的結(jié)構(gòu) 一、分光計(jì)的結(jié)構(gòu)利用分光計(jì)測(cè)量光線的偏折角，實(shí)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(yuǎn)的望遠(yuǎn)鏡可以判定平行光的傳播方向．因此，分光計(jì)由平行光管、望遠(yuǎn)鏡、載物臺(tái)、角度刻 分光計(jì)由平行光管、望遠(yuǎn)鏡、載物臺(tái)、角度刻度盤和三腳底座五個(gè)主要部分構(gòu)成 度盤和三腳底座五個(gè)主要部分構(gòu)成．圖 2 是它的全貌．31–小三棱鏡；2–場(chǎng)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(chǎng)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(gè)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(chǎng)下方)，綠色方塊中的透光部分是一黑色小十字(以下簡(jiǎn)稱小十字)．望遠(yuǎn)鏡下方的望遠(yuǎn)鏡光軸高低調(diào)節(jié)螺釘是用來調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的縱向傾度，使鏡筒的光軸垂直于儀器轉(zhuǎn)軸．望遠(yuǎn)鏡光軸水平調(diào)節(jié)螺釘是用來調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的橫向傾度．望遠(yuǎn)鏡可通過望遠(yuǎn)鏡止動(dòng)螺釘固定在儀器轉(zhuǎn)軸上，這時(shí)可

6、通過望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺釘微調(diào)，將望遠(yuǎn)鏡止動(dòng)螺釘放松，望遠(yuǎn)鏡可繞儀器的轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)．⑷ 載物臺(tái) 載物臺(tái)．它是一個(gè)用以放置被測(cè)對(duì)象或光學(xué)元件的小平臺(tái)．它可繞儀器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)和沿儀器轉(zhuǎn)軸升降,并可通過載物臺(tái)鎖緊螺釘把它固定在任一高度上．平臺(tái)下有三個(gè)調(diào)平螺絲用以改變平臺(tái)對(duì)儀器轉(zhuǎn)軸的 平臺(tái)下有三個(gè)調(diào)平螺絲用以改變平臺(tái)對(duì)儀器轉(zhuǎn)軸的傾度 傾度．臺(tái)上有一壓片用來固定待測(cè)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(zhuǎn)座與度盤止動(dòng)螺釘和

7、望遠(yuǎn)鏡相連,能隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)．內(nèi)層盤上相隔 180°處有兩個(gè)角游標(biāo)，當(dāng)把游標(biāo)盤止動(dòng)螺釘旋緊時(shí)，內(nèi)盤與儀器轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置被固定，放松時(shí)，內(nèi)盤可繞儀器轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)．當(dāng)內(nèi)盤固定，望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可從外盤上讀出望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)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(biāo)

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

9、直 與分光計(jì)的轉(zhuǎn)軸垂直.1、目測(cè)粗調(diào) 、目測(cè)粗調(diào)：調(diào)節(jié)前應(yīng)先進(jìn)行粗調(diào)，即用眼睛估測(cè)，把望遠(yuǎn)鏡光軸、平行光管光軸和載物臺(tái)面盡量調(diào)成水平,且大致垂直于分光計(jì)中心軸，然后再對(duì)各部分細(xì)調(diào).2、用自準(zhǔn)法（ 、用自準(zhǔn)法（P.160 P.160）調(diào)整望遠(yuǎn)鏡聚焦于無窮遠(yuǎn)處 ）調(diào)整望遠(yuǎn)鏡聚焦于無窮遠(yuǎn)處①點(diǎn)亮小燈,調(diào)節(jié)目鏡與叉絲間的距離(慢轉(zhuǎn)目鏡鏡頭),看清叉絲.②將一平面反射鏡垂直放在載物臺(tái)上, 并且使平面鏡的鏡面與載物臺(tái)下三個(gè)調(diào)平螺絲 b1，b2 和

10、b3 中的任意兩個(gè)（如 b1，b2）的連線垂直(通過調(diào)節(jié)這兩個(gè)螺絲可以改變平面鏡對(duì)望遠(yuǎn)鏡的傾度).緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái),從側(cè)面 側(cè)面觀察,使得從望遠(yuǎn)鏡射出的光能被鏡面反射回望遠(yuǎn)鏡中.③從望遠(yuǎn)鏡中觀察, 并緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái),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(shí)，小十字(即分劃板)已處于物鏡焦平面上．即望遠(yuǎn)鏡已聚焦于無窮遠(yuǎn),用目鏡鎖緊螺釘固定好套筒.3、用各半調(diào)