用分光计测棱镜玻璃的折射率

学目1、使学生了解分光计的结构和原理，学会调节和使用分光计的方法。学目2、使学生掌握测量棱镜顶角和最小偏向角的方法。3、用最小偏向角法计算棱镜玻璃的折射率。1、分光计的调节2、最小偏向角的测量讲授、讨论、实验演示相结合4个学时一、前言分光计是种精确测量光线偏转角度的光学仪器，常用来测量广波的波长、棱镜的色散率等。分光计比较精密，调整部件较多，是一种具有代表性的基本光学仪器，熟练掌握分光计的调整和使用，对一般光学仪器具有普遍的参考和指导作用。分光计是折射率是介质材料光学性质的重要参量，测量的方法也很多，本实验通过测量三棱镜的顶角和最小偏向角来求出棱镜玻璃的折射率。二、实验仪器JJY型分光计，6.3V/220V变压器，手持照明放大镜，双面镜、三棱镜、低压汞灯及电源。三、实验原理图1光线在三棱镜中的折射图1光线在三棱镜中的折射角形，如图1所示，光线以入射角i投射到棱镜AB面1上，经棱镜两次折射后，以i角从AC面射出，出射光2线与入射光线的夹角称为偏向角。的大小随入射角i而改变。可以证明，当ii时，偏向角为极小值1 1 2 min称为棱镜的最小偏向角。它与棱镜的顶角A和折射率n之间有如下关系:•A.

sin m±n2AA四、实验内容及步骤望远履剖庫圆畫载檢合平行光営蚁筮G舞竺i： 望远履剖庫圆畫载檢合平行光営蚁筮G舞竺i： 挟址E：战莖口燼竺H空垃I图2分光计1—物镜2—分划板3—目镜4—小棱镜5—小电珠图3自准自目镜1、调节分光计(1)调节的要求分光计的调节要达到“三垂直”的几何要求和“三聚焦”的物理要求。“三垂直”是指载物台平面、望远镜的主光轴、平行光管的主光轴必须与分光计主轴垂直。“三聚焦”是指叉丝对目镜聚焦，即在目镜中能看到清晰的叉丝的像；望远镜对无穷远聚焦即平面镜返回清晰的绿十字的像；狭缝对平行光管物镜聚焦，即在望远镜中看到清晰的狭缝像。(2)调节的步骤参照图2,简要的介绍分光计的基本构造以及各部件的功能和调节方法。目测粗调“三垂直”。调叉丝对目镜聚焦。打开电源，让照明小灯照亮望远镜视场。旋转目镜同时眼睛从目镜中观察，直至看到叉丝变清晰，此时叉丝正好位于目镜的焦平面上。调望远镜对无穷远聚焦。调望远镜的主光轴与分光计主轴垂直。调载物台平面与分光计主轴垂直。狭缝对平行光管的物镜聚焦。调平行光管主光轴与分光计主轴垂直。2、 调节三棱镜的两个光学面平行于分光计主轴将三棱镜放置于载物台上，使其每一个角对准一个调平螺钉，并使其非光学面对准平行光管。采用“二分法”反复调节，直至AB、AC两面返回的绿十字像与调节用的叉丝重合，此时棱镜的两光学面就平行于分光计主轴。3、 用自准法测三棱镜的顶角。4、 测量三棱镜的最小偏向角5,omin入射光波长：九=546.1nm入射光波长：九=546.1nm分光计分度值：1'1.,2,3,4.父、3db】^.1b.In包・1b.出射方-fe3A.H.'2际31^3?臥躺.A射方橙自T6D.3L.1240.32.皿31?60.30/24Q.3l.J5Q.3Q.J24Q.S.j33.50.'38.49.J驚4#38.48.J38.48.33.47.38.49.埶丁,報加，38.43.3SA7..1转.寒d实验结果计算(1)三棱镜的顶角A二600(2)最小偏向角0.=38。49'min(3)棱镜玻璃的折射率1 a(3)棱镜玻璃的折射率n=叫(0min+A)/Sin乙=Sin2(38049'+600)/Sin300n二1.5187(4)不确定度的计算①求ua三棱镜的顶角直接取A二600，因此只要取A的B类不确定度分量，所以U-=U=丄三棱镜的顶角直接取A二600，因此只要取A的B类不确定度分量，所以U-=U=丄A=丄=0.00017radAB、:3了，3②求Uo-minUa=莒(0—0.)2/(5X4)=0.45'=0.00013radmin(i) mini=1—丄=0.00017rad<3U-=、］U2+U2=0.000214radomin AB③求U-nU-=^csc-n2 20A0+A(sinmincsc)2U2+cos2minU2 =0.000212 2A 2 omin④结果表达式n=n+U=1.5187+0.0003n六、注意事项1、在实验中，拿放光学器件时，要轻拿轻放，注意不要用手接触光学面。2、在转动望远镜时，不要直接转镜筒，而是转动望远镜下面的支架。3、在测量偏转角度时，一定要固定度盘和望远镜，让它们仪器转动。七、教学后记1、本实验操作步骤很多，操作难度较大，