分光计测玻璃折射率实验报告

西安理工大学实验报告

实验目的：

1．了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法；

2．掌握测定棱镜角的方法；

3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。

实验仪器：

分光计（JJY型1’），双面镜，钠灯，三棱镜。

实验原理：

三棱镜如图1 所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。

图1三棱镜示意图

1．反射法测三棱镜顶角

如图2 所示，一束平行光入射于三棱镜，经过AB面和AC面反射的光线分别沿和方位射出，和方向的夹角记为，由几何学关系可知：

………(1)

图2反射法测顶角

2．最小偏向角法测三棱镜玻璃的折射率

假设有一束单色平行光LD入射到棱镜上，经过两次折射后沿ER方向射出，则入射光线LD与出射光线ER间的夹角称为偏向角，如图3所示。

图3最小偏向角的测定

转动三棱镜，改变入射光对光学面AC的入射角，出射光线的方向ER也随之改变，即偏向角发生变化。沿偏向角减小的方向继续缓慢转动三棱镜，使偏向角逐渐减小；当转到某个位置时，若再继续沿此方向转动，偏向角又将逐渐增大，此位置时偏向角达到最小值，测出最小偏向角。可以证明棱镜材料的折射率与顶角及最小偏向角的关系式为

…………(2)

实验中，利用分光镜测出三棱镜的顶角及最小偏向角，即可由上式算出棱镜材料的折射率。

实验步骤与内容：

1．分光计的调整(上个实验已经给出,不再赘述)

2．测量

在正式测量之前，请先弄清你所使用的分光计中下列各螺丝的位置：①控制望远镜（连同刻度盘）转动的制动螺丝；②控制望远镜微动的螺丝。

(1)用反射法测三棱镜的顶角

如图2 所示，使三棱镜的顶角对准平行光管，开启钠光灯，使平行光照射在三棱镜的AC、AB面上，旋紧游标盘制动螺丝，固定游标盘位置，放松望远镜制动螺丝，转动望远镜（连同刻度盘）寻找AB面反射的狭缝像，使分划板上竖直线与狭缝像基本对准后，旋紧望远镜螺丝，用望远镜微调螺丝使竖直线与狭缝完全重合，记下此时两对称游标上指示的读数、。转动望远镜至AC面进行同样的测量得、。可得

三棱镜的顶角为

重复测量三次取平均。

(2)棱镜玻璃折射率的测定

分别放松游标盘和望远镜的制动螺丝，转动游标盘（连同三棱镜）使平行光射入三棱镜的AC面，如图3 所示。转动望远镜在AB面处寻找平行光管中狭缝的像。然后向一个方向缓慢地转动游标盘（连同三棱镜）在望远镜中观察狭缝像的移动情况，当随着游标盘转动而向某个方向移动的狭缝像，正要开始向相反方向移动时，固定游标盘。轻轻地转动望远镜，使分划板上竖直线与狭缝像对准，记下两游标指示的读数，记为、；然后取下三棱镜，转动望远镜使它直接对准平行光管，并使分划板上竖直线与狭缝像对准，记下对称的两游标指示的读数，记为、，可得

………(3)

重复测量三次求平均。用上式求出棱镜的折射。

数据处理与实验总结

由

得

= (-+-)=

=（-+-）=

由（2）式可知

得n=1.52

第二篇：用分光计测三棱镜玻璃的折射率

全息照相及其应用

徐登伟网络工程（1）班 090602138

摘要：光的位相是随位置变化的，因此，光波的振动和减弱也随位置而变化。这样，在两束光的交叠处就产生强弱相间的干涉条纹。条纹的分布情况反映了合成光波的位相在不同位置的变化情况。

Abstract: a.

Light with the phase change of position is, therefore, of the waves of light vibration and abate also vary from place to place. So, in the two light beams fold place produce weak alternate with the interference fringes. Stripe distribution of synthesis of the waves of light reflects the phase in different locations of the changing situation.

关键字：全息照相技术，干涉，衍射

引言：光是一种电磁波，它的全部信息包含:振幅(反映物体上各点发出的光的强弱，决定像的强度)，位相(反映物体上各点在空间的相对位置，决定像的形状)和频率(反映光的颜色)。普通照相是根据透镜成象的原理，使物体成象在感光底片上，把物体的形象记录下来。目前，已应用于精密测量、无损探伤、空气动力学、高速摄影、全息显微术、信息处理和信息储存等许多领域。

一．原理：根据惠更斯-菲涅耳原理。全息照相是以光的干涉、衍射等物理光学的规律为基础，借助于参考光记录光波的振幅与位相的全部信息，在记录介质上得到的不是物体的像，而是只有在高倍显微镜下才能观察得到的细密条纹。

（一）、波前的全息记录

利用干涉的方法记录物体散射的光波在某一个波前平面上的复振幅分布，这就是波前的全息记录。

用单色的激光光源照射物体，物体因漫反射而发出物光波，波场每一点的振幅和相位都是空间坐标的函数，物光波的全部信息包括相位和振幅两个方面，但是所有的记录介质都只对光强有响应，所以必须把位相的信息转换成强度的变化才能记录下来，常用的转换法是干涉法。因此，为了记录物光波在照相底板上每一点振幅与位相的全部信息，我们用同一激光光源的另一部分直接照射到底板上。这个光波称为参考光，它的振幅和位相也是空间坐标的函数。

（二）、全息再现

波前再现的理论依据是衍射原理，照明光波经过全息图衍射后出现一个复杂的光波场。

制成的全息图上透明区域允许光通过的成分多一些，阴暗区域允许光通过的成分少一些，具体的振幅透过率（即透射光的振幅与照相光的振幅之比）t=

（则t为一般复数）由曝光量E决定的。

（三）.特点

1．片上的花纹与被摄物体无任何相似之处，在相干光束的照射下，物体图像却能如实重现。

2．立体感很明显，如某些隐藏在物体背后的东西，只要把头偏移一下，也可以看到。视差效应很明显。

3．全息图打碎后，只要任取一小片，照样可以用来重现物光波。犹如通过小窗口观察物体那样，仍能看到物体的全貌。这是因为全息图上的每一个小的局部都完整地记录了整个物体的信息（每个物点发出的球面光波都照亮整个感光底片，并与参考光波在整个底片上发生干涉，因而整个底片上都留下了这个物点的信息）。当然，由于受光面积减少，成像光束的强度要相应地减弱；而且由于全息图变小，边缘的衍射效应增强而必然会导致像质的下降。

由于具有这些特点，全息照相术现在已经得到了广泛的应用。如前面提到的全息信息存储和全息干涉分析就是分别应用了所述的第三和第四个特点。

四、应用

（一）、制作全息光学元件

根据全息原理可制成全息光栅、全息透镜、全息滤波片、全息扫描器等多种光学器件。它们的共同优点是重量轻，因为全都是一种薄系统；且可以在同一张底片上记录多个全息图，得到空间重叠的全息光学元件。

（二）、全息干涉计量

全息干涉计量是全息照相最早最主要的应用。它能实现高精度非接触性无损测量，比一般光学干涉计量有很多优点。具有三维性质，使用全息技术可以从不同视角，通过干涉量度去考察一个形状复杂的物体。，全息干涉计量可以对一个物体在两个不同时刻的状态进行对比，这就可以探测物体在段时间内发生的任何改变。由于这些优点，使全息干涉计量分析在无损检测、微应力应变测量、形状和等高线的测绘、振动分析、高速飞行体的冲击波和迅速流体的流速场描绘等多种领域中得到应用。

（三）、全息术其它方面应用

利用全息照相可以进行显微放大。不仅如此，还能有效地提高电子显微镜的分辨本领，扩大视场深度。

利用体全息图的角度选择性和颜色选择性，可以在一张全息图中贮存许多景物信息。这只要在拍摄每一景物时，把全息底片的位置转动一下就行。同样，在再现时，只需将全息图放在激光束中转动，就能把各景物互不干扰地相继显现出来。人们正在根据体全息图的这种特性研制新型的立体电影和立体电视。

大型全息图既可展示轿车、卫星以及各种三维广告，亦可采用脉冲全息术再现人物肖像、结婚纪念照。小型全息图可以戴在颈项上形成美丽装饰，它可再现人们喜爱的动物，多彩的花朵与蝴蝶。迅猛发展的模压彩虹全息图，既可成为生动的卡通片、贺卡、立体邮票，也可以作为防伪标识出现在商标、证件卡、银行信用卡，甚至钞票上。装饰在书籍中的全息立体照片，以及礼品包装上闪耀的全息彩虹，使人们体会到21世纪印刷技术与包装技术的新飞跃。

（五）参考文献
〔1〕《大学物理实验》中国矿业大学出版社.2009.2
〔2〕光学〔Ｍ〕.北京大学出版社.1999.9
〔3〕波动与光学〔Ｍ〕.清华大学出版社.2001.1

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