棱镜分光仪

【实验目的】

（1）       测量三棱镜的顶角及对不同波长光的最小偏向角。

（2）  计算三棱镜的折射率、色散率和角色散。

【实验仪器】

分光仪、三棱镜、平行双平面反射镜、钠灯、汞灯。

【实验原理】

     一束平行单色光，入射到三棱镜的一个面面，经过折射后由另一个面射出。如图所示，光的方向发生了变化，入射光和出射光行进方向间的夹角为偏向角。理论上可以证明，如果入射方向和出射方向处于三棱镜的对称位置上，偏向角达到极小值，此时的偏向角称为最小偏向角。

    1、棱镜折射率、顶角及最小偏向角的关系

    设棱镜的顶角为A，棱镜对波长的单色光的折射率为n，最小偏向角为，则有：

 

                                                                   

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一、   名称：用分光计测三棱镜顶角

二、   目的：

采用自准法测量三棱镜的顶角。

三、   器材：

1、    分光计

（1）望远镜  （2）载物台  （3）平行光管  （4）读数装置   （5）底座

四、   原理

图1是自准法测量三棱镜顶角的示意图，图中所示三棱镜是横截面为等边三角形的柱体。AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角A称为三棱角的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱角的底面。

实验中利用望远镜自身产生平行光，固定载物台（或固定望远镜），转动望远镜光轴（或转动载物台），先使棱镜AB面反射的十字像落在分划板上双十字叉丝上部的交点上（即望远镜光轴与三棱镜AB垂直），记下刻度盘对称游标的方位角读数。然后再转动望远镜（或载物台）使AC面反射的十字像与双十字叉丝的上交点重合（即望远镜光轴与AC面垂直），记下读数（注意与分别为同一游标窗口上读得的望远镜在位置和位置的方位角，而和则为另一游标窗口上读得的方位角），两次读数相减即得顶角A的补角。

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北京航空航天大学

基础物理实验研究性报告

实验题目：分光仪的调整及三棱镜顶角的测量

——实验地点：实3-216

Experimental topics: adjustment of the spectrometer and the measuring Prism corner

目录

内容摘要：... 2

A summary content: 2

关键词：... 2

引言... 2

一、实验仪器：... 3

分光仪介绍... 3

二、实验原理：... 4

1、分光仪的调整原理... 4

2、三棱镜顶角的测量原理... 5

三、主要步骤：... 5

1、分光仪的调整... 5

2、三棱镜顶角的测量... 6

四、数据记录及处理：... 6

五、讨论... 7

1.误差分析... 7

附：... 8

2.经验教训... 8

3.教学建议... 9

六、实验感想... 9

七、建议及改进... 10

八、参考文献... 10

 

内容摘要：

利用分光仪的调整原理以及三棱镜顶角测量原理测量三棱镜的顶角，在此过程中掌握分光仪的使用，学会用反射法测量三棱镜顶角。并且对实验数据进行分析，处理。最后总结实验中的收获与感想。

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参考报告

分光计测量三棱镜顶角

一、实验目的：

1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用；       

  2、学习分光计调节的要求和调节方法；         

3、测量三棱镜顶角；

     二、 仪器与用具：

1、分光计：（型号：JJY-Π型, 编号：99056400），最小刻度1'；

2、钠灯： （型号：GY-5, 编号：20020072）；

3、三棱镜棱角:60º±5′（材料：重火石玻璃，nD= 1.6475）；

4、双面反射镜，变压器(6.3V/220V)

      三、 预习报告：

 1、实验原理（力求简要）：

（1）分光计调整

总要求：望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。

分要求：有三个如下：

〈1〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）、其光轴与分光计中心轴垂直

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参考报告

分光计测量三棱镜顶角

一、实验目的：

1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用；       

  2、学习分光计调节的要求和调节方法；         

3、测量三棱镜顶角；

     二、 仪器与用具：

1、分光计：（型号：JJY-Π型, 编号：99056400），最小刻度1'；

2、钠灯： （型号：GY-5, 编号：20020072）；

3、三棱镜棱角:60º±5′（材料：重火石玻璃，nD= 1.6475）；

4、双面反射镜，变压器(6.3V/220V)

      三、 预习报告：

 1、实验原理（力求简要）：

（1）分光计调整

总要求：望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。

分要求：有三个如下：

〈1〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）、其光轴与分光计中心轴垂直

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分光计实验报告

【实验目的】

1、了解分光计的结构和工作原理

2、掌握分光计的调整要求和调整方法，并用它来测量三棱镜的顶角和最小偏向角。

3、学会用最小偏向角法测棱镜材料折射率

【实验仪器】

分光计，双面平面镜，汞灯光源、读数用放大镜等。

【实验原理】

1、调整分光计：

(1)调整望远镜：

ａ目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。

ｂ调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。

ｃ调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时，反射象落在上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。

(2)调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴：将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光。

2、三棱镜最小偏向角原理

介质的折射率可以用很多方法测定，在分光计上用最小偏向角法测定玻璃的折射率，可以达到较高的精度。这种方法需要将待测材料磨成一个三棱镜。如果测液体的折射率，可用表面平行的玻璃板做一个中间空的三棱镜，充入待测的液体，可用类似的方法进行测量。

当平行的单色光，入射到三棱镜的AB面，经折射后由另一面AC射出，如图7.1.2-8所示。入射光线LD和AB面法线的夹角i称为入射角，出射光ER和AC面法线的夹角i’称为出射角，入射光和出射光的夹角δ称为偏向角。

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实验名称：

用分光镜测三棱镜顶角

一、   实验目的

采用自准法测量三棱镜的顶角。

二、   实验器材

1、分光计

（1）望远镜  （2）载物台  （3）平行光管  （4）读数装置   （5）底座

2、双面反射镜

3、三棱镜

三、   实验原理

图1是自准法测量三棱镜顶角的示意图，图中所示三棱镜是横截面为等边三角形的柱体。AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角A称为三棱角的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱角的底面。

   实验中利用望远镜自身产生平行光，固定载物台（或固定望远镜），转动望远镜光轴（或转动载物台），先使棱镜AB面反射的十字像落在分划板上双十字叉丝上部的交点上（即望远镜光轴与三棱镜AB垂直），记下刻度盘对称游标的方位角读数。然后再转动望远镜（或载物台）使AC面反射的十字像与双十字叉丝的上交点重合（即望远镜光轴与AC面垂直），记下读数（注意与分别为同一游标窗口上读得的望远镜在位置和位置的方位角，而和则为另一游标窗口上读得的方位角），两次读数相减即得顶角A的补角。

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【实验目的】

1． 了解分光计的结构，学习分光计的调节和使用方法；

2． 利用分光计测定三棱镜的顶角；

【实验仪器】

分光计，双面平面反射镜，玻璃三棱镜。

【实验原理】

如图6所示，设要测三棱镜AB面和AC面所夹的顶角a，只需求出j即可，则a＝1800－j。

图6 测三棱镜顶角

【实验内容与步骤】

一、分光计的调整

（一）调整要求：

1．望远镜聚焦平行光，且其光轴与分光计中心轴垂直。

2．载物台平面与分光计中心轴垂直。

（二）望远镜调节

1．目镜调焦

目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能很清楚地看到目镜中分划板上的刻线和叉丝，调焦办法：接通仪器电源，把目镜调焦手轮12旋出，然后一边旋进一边从目镜中观察，直到分划板刻线成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破坏时为止。旋转目镜装置11，使分划板刻线水平或垂直。

2．望远镜调焦

望远镜调焦的目的是将分划板上十字叉丝调整到焦平面上，也就是望远镜对无穷远聚焦。其方法如下：将双面反射镜紧贴望远镜镜筒，从目镜中观察，找到从双面反射镜反射回来的光斑，前后移动目镜装置11，对望远镜调焦，使绿十字叉丝成像清晰。往复移动目镜装置，使绿十字叉丝像与分划板上十字刻度线无视差，最后锁紧目镜装置锁紧螺丝 10 .

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