实验练习二 三棱镜折射率的测定

实验练习二 三棱镜折射率的测定

【实验目的】

1、了解分光计的结构及其基本原理； 2、学习分光计的调节方法；

3、测定三棱镜顶角，观察三棱镜对汞灯的色散现象； 4、测定玻璃三棱镜对汞绿光或钠光的折射率。

【实验仪器】JJY型分光计，汞灯或钠灯，平面反射镜，三棱镜

【实验原理】

。一束单色光以i1角入射到AB面上，经棱镜两次折射后，从AC面射出来，出射角为i2入射光和出射光之间的夹角称为偏向角。当棱镜顶角A一定时，偏向角的大小随入射

时，为最小(证明略)。这时的偏向角称为最小偏向角，记角i1的变化而变化。而当i1i2为min。

图11-2-1 测三棱镜折射率光路图 图11-2-2 最小偏向角测量示意图

由图2-1中几何关系得到

i1'

A 2A (11-2-1) 2min2i1i1'i11i1(minA)

2设棱镜材料折射率为n，根据折射定律，则

sini1nsini1'nsinA 2sini12 (11-2-2) AAsinsin22由此可知，要求得棱镜材料的折射率n，必须测出其顶角A和最小偏向角min。折射率是光波波长的函数非单色光源（如汞

故 n灯）发出的光，经过三棱镜折射以后，其中各单色光成分会有不同的偏向角，出射光形成色散光谱线。偏向角可以分别测量。一般折射率常用钠黄光而言，记做nD。

sinminA【实验内容】

1、 分光计的调节（调节要求和方法见前述） 图11-2-3 三棱镜色散

2、 用自准直法或反射法测三棱镜的顶角A，测量四次(原理和方法见前述) 3、 测量低压汞灯出射光谱线中绿光的最小偏向角

1）将平行光管狭缝对准汞光源，并使三棱镜、望远镜和平行光管处于如图2-2所示相对位置，即可在望远镜中彩色光谱线（即狭缝的单色像）。调节缝宽，使光谱线细而清晰地成像在望远镜分划板平面上。

2）轻轻转动载物台(改变入射角)，在望远镜中将看到谱线跟着动。使谱线往δ减小的方向移动(向顶角A方向移动)。望远镜要跟踪光谱线转动，直到棱镜继续转动，而谱线开始要反向移动(即偏向角反而变大)为止。这个反向移动的转折位置，就是光线以最小偏向角射出的方向。固定载物台，再使望远镜微动，使其分划板上的中心竖线对准其中的那条绿谱线(546.1mm)。记下此时两游标处的读数（（1、2），取下三棱镜(载物台保持不动)，转动望远镜对准平行光管，以确定入射光的方向，再记下两游标处的读数（3、4）。 3）按min均值。

13142，计算最小偏向角，重复测量四次，计算出min的平2【数据处理与分析】

1、 列表记录所有测量数据，表格请自拟。

2、 将测出的顶角A和最小偏向角min平均值代入（2）式，求出绿光的折射率n绿。 附：不确定度计算公式如下：

A5Ai S(AA)i25122 ASA仪

5i S(i)251 2S2仪 nAnAAAA1A1Acosminsinsinmincos222222A Asin22A1cosmin22 Asin2nn2n(n)2A(n) Enn100% nnnn 【思考题】

1） 分光仪分划板的叉丝竖线清晰应该如何调节？ 要看清反射的“＋”字又如何调节？ 2） 如何调节分光仪使望远镜的主轴与载物台的中心轴垂直？ 3） 如何调节平行光管与望远镜共轴？

4） 顶角如何测量?

5） 如何确定最小偏向角的出射方位?