三棱镜折射率测量

1、关于三棱镜折射率的测量第1页，共14页，2022年，5月20日，15点15分，星期四预习提示1、三棱镜顶角和最小偏向角分别是用什么方法测量的？2、测量时如何用正确的方法读双游标的数据？3、设计项角及最小偏向角测量的原始数据记录表？4、数据是如何处理计算的？第2页，共14页，2022年，5月20日，15点15分，星期四实验目的测定三棱镜的顶角，观察三棱镜对汞灯的色散现象；测定玻璃三棱镜对各绿色光的折射率；继续掌握分光计的调节方法；学会测量结果不确定度的计算及表示方法。第3页，共14页，2022年，5月20日，15点15分，星期四仪器介绍 请参考分光计的调节实验汞光源：可发出多条分立谱线的复色光源

2、可调狭缝：作为发光物体平行光系统望远镜系统目镜系统载物平台游标尺：1主尺：0.5变压器及照明放大镜第4页，共14页，2022年，5月20日，15点15分，星期四仪器介绍 三棱镜 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a称为三棱角的顶角；BC为毛玻璃面；称为三棱角的底面。 实 物 图示意图第5页，共14页，2022年，5月20日，15点15分，星期四实验原理 反射法测三棱镜的顶角 图2为反射法测量三棱镜顶角的示意图。将三棱镜放在载物台上，使平行光管射出的光束投射到棱镜的两个折射面上，从棱镜左面反射的光可将望远镜转至处观察，使用望远镜微调螺丝，使“”准线的中心垂直线对准反

3、射狭缝像，从两个游标读出方位角读数j1和j2，再将望远镜转至处观测从棱镜左面反射的狭缝像，又可分别读得方位角读数 j1和j2。由图2可知，三棱镜的顶角为（1）III第6页，共14页，2022年，5月20日，15点15分，星期四实验原理 极值法测最小偏向角 （2）III如图所示，观察光线偏向情况，判断折射光线的出射方向。先用眼睛沿光线可能的出射方向观察，微微转动刻度圆盘，带动载物台，当观察到出射的彩色谱线时，认定一种单色谱线，再继续使刻度圆盘转动，注意此单色谱线出射时所对应的偏向角的变化情况，选择能使偏向角减小的方向缓慢转动载物圆台，当看到该谱线移至某一位置后反向移动，说明在逆转处即为最小偏向角

4、的位置。则最小偏向角出射光线与原光路（没有放三棱镜时，望远镜直接对准入射光线的位置）之间的夹角即为最小偏向角。设最小偏向位置时两游标的读数为、，原光路的为、，则有原光路方向第7页，共14页，2022年，5月20日，15点15分，星期四实验原理 三棱镜折射率的测量 III 通过光的反射定律和折射定律可以求得棱镜折射率n （3）式中i1，i2，dmin分别为某一单色光的入射角、折射角和最小偏向角，a则为三棱镜的顶角。 第8页，共14页，2022年，5月20日，15点15分，星期四实验内容将分光计调节为可工作状态 分光计在测量前，必须经过仔细调整。为保证入射光与刻度盘、载物平台相平行，使刻度盘上的读

5、数能正确反映出光线的偏转角，调整光学测角仪时要求达到：望远镜调焦无穷远，能接受平行光；望远镜和平行光管共轴，并均与光学测角仪中心轴相垂直；平行光管出射平行光。 具体的调节参考分光计的调节实验讲义或参考资料。 第9页，共14页，2022年，5月20日，15点15分，星期四实验内容三棱镜顶角的测量 （1）将三棱镜放在载物平台上，放置的位置如图所示，非光学面（BC）对向操作者自己，两光学面所夹的顶角对准平行光源。（2）旋转望远镜观察由AB和AC两个光学面反射出的像，当两边都找到像时，方可开始测量。（3）将望远镜的叉丝（竖线）对准左或右侧的像，记录下两个游标的读数；再转动望远镜对准另一侧的像，再次记录

6、下两游标的读数，代入公式（1）即可求出三棱镜的顶角。要求重复三次测量，学生自设数据记录表。 第10页，共14页，2022年，5月20日，15点15分，星期四实验内容三棱镜最小偏向角的测量 按照最小偏向角的测量原理中说先将三棱镜放置好（参考最小偏向角的测量原理图中所示），再按照测量原理中的方法找到最小偏向角的位置，将望远镜的叉丝对准绿色谱线，记录下两个游标的读数，重复三次；再将三棱镜拿下来，将望远镜直接对准原光路的方向，记录下两游标的读数，代入公式（2）计算出最小偏向角。要求重复三次测量，学生自设数据记录表。 将所测量得的角度代入公式（3）即可计算出三棱镜的折射率。测量结果要求用不确定度表示（具体的数据处理方法参见数据处理参考资料）。 第11页，共14页，2022年，5月20日，15点15分，星期四思考题1、设计另外一种测量三棱镜顶角和最小偏向角的方法。2、三棱镜的最小偏向角与什么有关？第12页，共14页