用分光計(jì)測(cè)量玻璃棱鏡折射率

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1、WORD格式可編輯實(shí)驗(yàn)題目用分光計(jì)測(cè)量玻璃棱鏡折射率【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、了解分光計(jì)的結(jié)構(gòu)并掌握調(diào)節(jié)和使用方法.2、掌握測(cè)定棱鏡角的調(diào)整技巧與方法.【實(shí)驗(yàn)儀器】1、待測(cè)三棱鏡2、鈉燈3、分光計(jì)(附變壓器、平面鏡、手持照明放大鏡)4、會(huì)聚透鏡【實(shí)驗(yàn)原理】1、自準(zhǔn)直法測(cè)量三棱鏡的頂角三棱鏡由兩個(gè)光學(xué)面和及一個(gè)毛玻璃面構(gòu)成.三棱鏡的頂角是指與的夾角.如圖所示,自準(zhǔn)直法就是使自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡光軸與面垂直,使三棱鏡面反射回來(lái)的小十字像位于準(zhǔn)線中央,并由分光計(jì)的度盤和游標(biāo)盤讀出這時(shí)望遠(yuǎn)鏡光軸相對(duì)于某一個(gè)方向的角位置;再把望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)到與三棱鏡自準(zhǔn)直法測(cè)三棱鏡頂角面垂直,由分光計(jì)的度盤和游標(biāo)盤

2、讀出這時(shí)望遠(yuǎn)鏡光軸相對(duì)于的角位置.于是,望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過(guò)的角度為,三棱鏡的頂角.由于制造上的原因,分光計(jì)帶有一定的偏心差,即分光計(jì)的主軸可能不在分度盤的圓心上,而略微偏離分度盤圓心.因此,望遠(yuǎn)鏡繞過(guò)的真實(shí)角度與分度盤上反映出的角度有偏差.為了消除這種誤差,分光計(jì)分度盤上設(shè)置了相隔的兩個(gè)讀數(shù)窗口與,而望遠(yuǎn)鏡讀數(shù)則由兩個(gè)窗口各自讀數(shù)的平均值來(lái)決定.其中，(1-1)2、三棱鏡最小偏向角的測(cè)量如圖所示,在三棱鏡中,入射光線與出射光線之間的夾角稱為棱鏡的偏向角,這個(gè)偏向角與光線的入射角有關(guān)從圖中可以看出,專業(yè)技術(shù)資料整理WORD格式可編輯,而,即最小偏向角原理圖(2-1)最小偏向角

3、即可以取到的最小值.由于出射角是入射角的函數(shù),因此偏向角實(shí)際上只隨變化,取(2-1)式對(duì)于的導(dǎo)數(shù),,當(dāng)時(shí),產(chǎn)生最小偏向角.此時(shí).又,取偏導(dǎo)得到,,于是,又,即,于是,整理后得到,即(2-2)易知,上式只有在的情況下才能成立.即,產(chǎn)生最小偏向角時(shí)入射角于出射角大小相同.由于偏向角僅是入射角的函數(shù),因此可以通過(guò)不斷改變?nèi)肷浣莵?lái)觀察出射光線的方向變化.在的上述變化過(guò)程中,出射光線也隨之向某一方向變化.當(dāng)變化到某一數(shù)值時(shí),出射光線的方向變化會(huì)發(fā)生停滯(因速度若要反向,比先逐漸減為零),并隨即發(fā)生反向移動(dòng).易知,在出射光線即將發(fā)生反向移動(dòng)的時(shí)刻就是最小偏向角所對(duì)應(yīng)的方位,只要

4、固定這時(shí)的入射角,測(cè)出所對(duì)應(yīng)的入射光線坐標(biāo),再測(cè)出出射光線的角坐標(biāo),既有,(2-3)3、用最小偏向角法測(cè)定玻璃棱鏡的折射率由折射定律可以得到,,將兩式相加,可以得到,和差化積,得,整理得到專業(yè)技術(shù)資料整理WORD格式可編輯(3-1)由(2-2)式知,產(chǎn)生最小偏向角時(shí),亦即,則上式可化簡(jiǎn)為,代入,可得(3-2)故,只要得到三棱鏡的頂角以及最小偏向角的取值,就可以得到三棱鏡的折射率.【實(shí)驗(yàn)步驟】1、分光計(jì)的調(diào)節(jié)①打開望遠(yuǎn)鏡叉絲照明燈和臺(tái)燈,并打開鈉燈預(yù)熱.②用眼睛估測(cè)并調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡高低傾斜螺絲和載物臺(tái)調(diào)平螺絲,將載物臺(tái)平面和望遠(yuǎn)鏡軸調(diào)節(jié)至接近水平.③將平面鏡倒扣于望遠(yuǎn)鏡上

5、,調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡焦距,使得視野中可以看到清晰的十字像.④取下平面鏡并置于載物臺(tái)上(平面鏡的放置方法如圖),松開游標(biāo)盤止動(dòng)螺絲與載物臺(tái)鎖緊螺絲,轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)盤,使望遠(yuǎn)鏡中可以看見由平面鏡反射回的十字像.⑤轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)盤,使得平面鏡轉(zhuǎn)過(guò),用望遠(yuǎn)鏡觀察,使視野中出現(xiàn)十字像.若無(wú)十字像,則反復(fù)調(diào)節(jié)載物臺(tái)調(diào)平螺絲與望遠(yuǎn)鏡光軸水平調(diào)節(jié)螺絲,使得平面鏡在與時(shí),望遠(yuǎn)鏡中都能夠出現(xiàn)清晰的十字像.平面鏡放置示意圖⑥將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)平面鏡的一面,在視野中看到十字像后,使用逐次逼近法調(diào)節(jié)分光計(jì).首先調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸水平調(diào)節(jié)螺絲使得十字叉絲的像與調(diào)整叉絲之間的偏離減小一半,再調(diào)節(jié)載物臺(tái)平面與平面鏡背對(duì)著的螺絲,使

6、叉絲像和調(diào)整叉絲重合.⑦旋轉(zhuǎn)內(nèi)盤以帶動(dòng)載物臺(tái)旋轉(zhuǎn),使望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)平面鏡的另一面,看到發(fā)射了的十字像后,再次調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸水平調(diào)節(jié)螺絲使得十字叉絲的像與調(diào)整叉絲之間的偏離減小一半,后調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)載物臺(tái)平面與平面鏡背對(duì)著的螺絲,使叉絲像和調(diào)整叉絲重合.⑧轉(zhuǎn)動(dòng)平面鏡與載物臺(tái)的相對(duì)位置,并在視野中看見反射回的十字像.調(diào)節(jié)載物臺(tái)上另外一個(gè)沒有調(diào)節(jié)過(guò)的螺絲,使得叉絲像和調(diào)整叉絲重合.由此,望遠(yuǎn)鏡與載望遠(yuǎn)鏡視野示意圖物臺(tái)調(diào)節(jié)完畢.⑨取下平面鏡并關(guān)閉望遠(yuǎn)鏡叉絲照明燈.調(diào)節(jié)鈉燈以及匯聚透鏡的位置,使得鈉燈光源射入平行光管內(nèi).⑩將已調(diào)好的望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)平行光管,此時(shí)可在視野中看見狹縫的像.調(diào)節(jié)平

7、行光管的焦距,使視野中可以看見清晰的狹縫,并適當(dāng)調(diào)窄狹縫(視野中約為).?轉(zhuǎn)動(dòng)狹縫至水平狀態(tài),將測(cè)量叉絲對(duì)準(zhǔn)視野中狹縫的像.專業(yè)技術(shù)資料整理WORD格式可編輯轉(zhuǎn)動(dòng)狹縫,觀察測(cè)量叉絲中間部分與狹縫的相對(duì)位置是否改變,若發(fā)生改變,則調(diào)節(jié)準(zhǔn)直管光軸水平調(diào)節(jié)螺絲與準(zhǔn)直管高低調(diào)節(jié)螺絲,并重復(fù)之前步驟,直到觀察測(cè)量叉絲中間部分與狹縫的相對(duì)位置不隨角度而變?yōu)橹?至此,分光計(jì)的調(diào)節(jié)已完畢.2、三棱鏡頂角的測(cè)量①旋緊載物臺(tái)鎖緊螺絲和游標(biāo)盤止動(dòng)螺絲并松開望遠(yuǎn)鏡止動(dòng)螺絲.將待測(cè)三棱鏡置于載物臺(tái)上,三棱鏡位置方便測(cè)量即可.②旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡至三棱鏡面,在視野中看見由三棱鏡反射回的十字像后,將