分光计实验报告()

1、【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，并用它来测豈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】U调整分光计：(1)调整望远镜：a目镜调焦：淸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图71

2、.2-8三梭镜最小偏向 角原理图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/怡面，经折射 后由另一面胚射出，如图7. 1. 2-8所示。入射光线LD 和/矽面法线的夹角，称为入射角，出射光胡和AC面 法线的夹角r称为出射角，入射光和出射光的夹角占 称为偏向角。可以证明，当光线对称通过三棱镜，即入射角乙等于出射角乙时，入射光和出射光之间的 夹角最小，称为最小偏向角6

3、由图7. 1.2-8可知：可得：6= (/-r) + (厂十)(6-2)用严”(6-3)“(厂)-A(6-4)三棱镜顶角力是固定的，/随,和,，而变化，此外出射角r也随入射角，而变化，所以偏 向角5仅是，的函数在实验中可观察到，当f变化时，有一极小值，称为最小偏向角.令=0,由式(6-4)得 didi再利用式（6-3）和折射定律sin i = n sin r得到dididrdrncosrz ,、 cosz=x x =x(-l)xdidrdrdicosz*ncosrcosr*71 -n2 sin2 r _ yjcsc2 r-n2tg2r cosr71 -n2 sin2 r* yjcsc2 r-n

4、2tg2r*Jl + (l )/gbJl+(l-2)/g2 尸(6-5)(6-6)(6-7)由式(6-5)可得：Jl + (1 /)/g2p=Jl + ( 一)/g2”因为尸和”都小于。,所以有厂二”代入式（5）可得i =/因此，偏向角5取极小值极值的条件为：r =r 或 i =7z（6-8）显然，这时单色光线对称通过三棱镜，最小偏向角为、这时由式（6-4）可得：几沪2, -Aj = g（5min + A）由式（6-3）可得：A=2rAr = 2由折射定律式（6-6）,可得三棱镜对该单色光的折射率为sinzn =sin r(6-9)sin*9min + A)sin 2由式（6-9）可知，只要测

5、出三棱镜顶角M和对该波长的入射光的最小偏向角 九就可以计算出三棱镜玻璃对该波长的入射光的折射率。顶角月和对该波长的最小偏向角氐弘用分光计测定。 折射率是光波波长的函数，对棱镜来说，随着波长的增大，折射率”则减少，如果是复色光入射, 由于三棱镜的作用，入射光中不同颜色的光射出时将沿不同的方向传播，这就是棱镜的色散现象。【实验内容】1、调节分光计（调整方法见原理部分）2. 调节三棱镜使三棱镜光学侧面垂直望远镜光轴.三棱镜光学侧面也是一个光的反射平面。（1）调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜图7.1,2-10测梭镜頂角A放到平台上，使镜三边与台下三螺钉的连线所成 三边互相垂直。（2）接通目镜照明光

6、源，遮住从平行光管来的 光，转动载物台，在望远镜中观察从侧面AC和 AB返回的十字像，只调节台下三螺钉，使其反射像都落在上十子线处。3测量顶角A：转动游标盘，使棱镜AC正对望远镜记下游标1的读数G和游标2的读数&2。再转动游标盘，再使AB面正对望远镜，记下游标1的读数和游标2的读数&；。同一游标两次读 数误差同一创或懊一砌，即是载物台转过的角度，而是A角的补角,A =兀一重复操作两次，记下数据。4 测量三棱镜的最小偏向角。（具体原理看实验原理）（1）平行光管狭缝对准前方水银灯。（2）把载物台及望远镜转至（1）处，找出水银灯光谱。（3）转动载物台，使谱线往偏向角减小的方向移动，望远镜跟琮谱线运动

7、，直到谱线开始逆转为 止，固定载物台。谱线对准分划板。（4）记下读数q和&2转至（2）,记下读数和&；,有sin 几n + Asin；!=.Asin 根据211测最小侬向角方法图 7.1.2-掲求出棱镜材料的折射率5.注意事项2Asin 2以及所得数 转动载物台，都是指转动游标盘带动载物台一起转动。 狭缝宽度1mm左右为宜，宽了测量误差大，太窄光通量小。狭缝易损坏，尽量少调。调节时要 边看边调，动作要轻，切忌两缝太近。光学仪器螺钉的调节动作要轻柔，锁紧螺钉也是指锁住即可，不可用力，以免损坏器件。【数据处理】1 顶角的测量及处理:角度/分组123平均值标准差q0 4520 0224 29120

8、47140 04144 30180 43200 00204 27z300 48320 05324 31120 02 00120 02 00120 01 00120 01z 4028”120 05 00120 05 00120 04 00120 04 4028”+側一&;| +怏一创120 03 30120 03 30120 027 30120 03 1028”由于A=/r ，可得： A = 59 56 502.用最小偏向角法测棱镜材料折射率 测量次数为一次.qo2&；110 5559 37z297 43246 232由刁= 59 56 50得：几n j恂-久田&2-&；卜51。00sin/.A sin sin 2n=综上【误差分析】1.本试验的仪器为分光计精确度高，但是读数存在认为因素，会造成