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

2、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 S称为偏向角。可以证明，当光线对称通过三棱镜，即入射角i o等于出射角i。时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角3 min。

3、由图可知:S = (i-r ) + (i ' -r')A=r+r'(6-2 )(6-3 )可得:3 = (i+ i ' ) -A(6-4 )三棱镜顶角A是固定的，3随i和i 而变化，此外出射角i 也随入射角i而变化，所以偏 向角3仅是i的函数在实验中可观察到，当 i变化时，3有一极小值，称为最小偏向角.di'di令0，由式(6-4)得 di(6-5)再利用式(6-3 )和折射定律得到di' di' dr' drn cosr'(1)cosin cosrdi dr' dr dicosi'cosr'1 n

4、2sin2r.csc2 rn2tg2r/ 2 2cosr、1 n sin r'.csc2 r'n2tg2r'f22.1(1 n )tg r(6-7).1(1n2)tg2r'由式(6-5)可得：.1(1 n2)tg2r.1(1 n2 2 ,)tg rsini n si nr,sini' nsinr'(6-6)tgr tgr'因为r和r'都小于90°,所以有r =r'代入式（5）可得i = i'。 因此，偏向角3取极小值极值的条件为：r =r '或 i = i'（6-8）显然，这时单色光线对称

5、通过三棱镜，最小偏向角为3 min，这时由式（6-4 ）可得：3 min=2i - A由式（6-3 ）可得:A=2rA)A r2由折射定律式（6-6 ）,可得三棱镜对该单色光的折射率n为.1sin i nsin r由式（6-9）可知，只要测出三棱镜顶角算出三棱镜玻璃对该波长的入射光的折射率。sin （ min A）2（6-9 ）.Asin2A和对该波长的入射光的最小偏向角3 min,就可以计顶角A和对该波长的最小偏向角3 min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n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

6、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。AC 和 AB(2)接通目镜照明光源，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 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1和游标2的读数 2。再1和游标2的读数 2。同一游标两次读转动游标盘，再使 AB面正对望远镜，记下游标1的读数数误差11或

7、22，即是载物台转过的角度，而是A角的补角,A=.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，望远镜跟踪谱线运动，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1和2转至(2),记下读数1和2，有minAsin i1sinn2AAsin sin 根据22以及所得数据求出棱镜材料的折射率5、注意事项 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

8、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10° 45'20° 02'24° 29'1120° 47'140° 04'144° 30'2180° 43'200° 00'204° 27'2300° 48'320° 05'324°

9、31'1 11120° 02' 00120° 02' 00120° 01' 00120° 01' 40282 2120° 05' 00120° 05' 00120° 04' 00120° 04' 40281 d 1 2 21120° 03' 30120° 03' 30120° 02' 30120° 03' 1028由于 A= ,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.1122110° 55'59° 37'297° 43'246° 23'=51° 19' 00由 A 59° 56' 50得:sin i1.Asin2min sin2.A sin 2综上【误差分析】1. 本试验的仪器