实验一  分光计的调整测三棱镜折射率

实验时间：  2011.3.17          

 

第二篇：实验报告分光计

【实验名称】分光计

【目的要求】

1.       了解分光计的结构, 作用和工作原理;

2.       掌握分光计的调节要求, 方法和使用规范;

3.       用分光计测定三棱镜的顶角;

4.       用掠入射法测定玻璃的折射率;

5.       用三棱镜的最小偏向角法测定玻璃的折射率.

【仪器用具】

【3号仪器】分光计, 玻璃三棱镜, 钠光灯, 平面反射镜, 毛玻璃.

【实验原理】

1.测定玻璃三棱镜的顶角

当三棱镜主载面与仪器转轴垂直时, 由光路图可知, 当入射光沿垂直AB, AC方向入射时, 其夹角. 故顶角. 为消除偏心差提高精度, 我们读两次数, 则有:

.......................................................... .

2.用掠入射法测定玻璃的折射率

用单色光(钠黄光)照射顶角为 A的三棱镜, 入射角为 i, 经两次折射后以Φ角射出. 则根据下页图, 由折射定律我们有:

其中n_o为空气折射率, 可近似为1; n为玻璃折射率.

由r和r’的几何关系得到:

掠入射时, 因此我们有折射率的公式:

.............................................................................. .

3.用三棱镜的最小偏向角法测定玻璃的折射率

如图所示,光线经三棱镜折射产生偏向角, 当光路关于棱镜中截面对称时,  δ最小, 为δ_m,.设顶角A, 空气折射率为.

则:

.............................................................................. .

【实验内容】

1.调光路

a)调节望远镜聚焦于无穷远.旋转望远镜目镜可使分划瓣上“”刻线清晰. 调节镜筒可使平面镜反射回来的“＋”在分划板上成像清晰. 此时望远镜聚焦于无穷远.

b)调节望远镜光轴垂直于仪器转轴.调节载物台调平螺钉及望远镜仰角调节螺钉, 最终使平面镜转动180°前后反射回来的“＋”都与“”刻线上面的那个“＋”重合. 调节时可先使平面镜与三个螺钉中的两个的连线共面, 调节第三个螺钉, 完成后将平面镜转90°再次调节, 此时不应再动望远镜的仰角螺丝.

c)调节平行光管产生平行光. 粗调平行光管使其与望远镜共轴,对准光源后再细调, 使狭缝的像清晰并与“”刻线中的竖线平行.

d)调节平行光管仰角螺丝使狭缝的像在目镜中关于中线对称. 则平行光管光轴与转轴垂直.

2.测三棱镜顶角

将三棱镜置于载物台上, 使其一侧面与望远镜光轴垂直. 调节载物台平面使棱镜面反射回来的“＋”与“”刻线上的上面那个“＋”重合. 再转动载物台至另一镜面同样调节. 反复调节使“＋”始终落与“”刻线的上面那个“＋”. 读出两次望远镜垂直于镜面时的刻度.

3.掠入射法测玻璃折射率

目测使光源光线与棱镜一面平行. 在光源前加毛玻璃得到单色扩展光源. 旋转望远镜观察折射光, 当刻线与折射光明暗分界线重合时记录刻度值. 再使望远镜垂直棱镜寻找法线刻度值.

4.测最小偏向角

将平行光管对准光源, 望远镜与平行光管位置关于棱镜对称. 从目镜观察折射光, 旋转棱镜对观察折射光在目镜中的移动, 当其向一边移动达到极值时固定棱镜, 再旋转望远镜使期中“” 刻线中线对准折射光. 记录此时刻度值. 保持平行光管不动, 旋转望远镜直接观察平行光, 记录刻度值.

【实验数据】

1.三棱镜顶角A.

三棱镜顶角A测量数据

其中的值由公式得到. 由于刻度盘有时绕过的方向不同, 有时测得的是A有时是, 由计算得:

2.掠入射法测得的折射率n.

掠入射法测得的折射率n数据

代入公式,计算得玻璃折射率:

3.最小偏向角法测得的折射率n.

三棱镜的最小偏向角法测定玻璃的折射率n数据

代入公式,计算得玻璃折射率:

【分析与讨论】

虽然实验课本里一再强调光路的平行对实验的影响多么多么重要, 但是在真的动手做起来的时候, 却发现没有多少人真的那么认真的对待这个问题. 每个分项目都要重新调节一次光路的平行, 可见实际上是没有一次为真正平行的, 而只是某个侧面上接近平行而已. 另外第三号实验仪器的位置不太好, 在寻找明暗分界线的时候是在是一种折磨, 最后竟然还要走到桌子缝里才能看到.