三棱镜折射率的测量

关于三棱镜折射率的测量预习提示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，2024年2月25日，星期天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，2024年2月25日，星期天仪器介绍

——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，2024年2月25日，星期天仪器介绍

——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，2024年2月25日，星期天实验原理

——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Ⅰ处观察，使用望远镜微调螺丝，使“╪”准线的中心垂直线对准反射狭缝像，从两个游标读出方位角读数j1和j2，再将望远镜转至Ⅱ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，2024年2月25日，星期天实验原理

——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，2024年2月25日，星期天实验原理

——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，2024年2月25日，星期天实验内容——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，2024年2月25日，星期天实验内容——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，2024年2月25日，星期天实验内容——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，2024年2月25日，星期天思考题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