介質(zhì)折射率的測定

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1、用分光計測三棱鏡折射率的幾種方法摘要:本文首先介紹了分光計的調(diào)節(jié)與使用方法，然后介紹了用自準(zhǔn)直法測量棱鏡頂角的過程。得到頂角的度數(shù)后，詳細(xì)闡述了用最小偏向角法、略入射法和尋找偏向角隨入射角變化最大位置的方法來測量棱鏡折射率，并做了完善的數(shù)據(jù)處理、誤差分析和討論。對三棱鏡折射率的測量具有一定的參考意義。關(guān)鍵詞：折射率分光計最小偏向角掠入射在普通物理實驗中，測定介質(zhì)材料折射率常用的方法有兩類[1]：一類是幾何光學(xué)的方法，即根據(jù)折射定律，通過測定有關(guān)角度來得到折射率，如插針作圖法、最小偏向法、極限法、位移法、掠入法等。另一類是物理光學(xué)的方法，即根據(jù)光波通過介質(zhì)后，

2、其相位的變化或偏振狀態(tài)的變化來得到折射率，如布儒斯特角法、干涉法、衍射法等。本文介紹的方法主要使用的是最小偏向角法、掠入射法、尋找偏向角隨入射角變化最大位置的方法測量三棱鏡的折射率。實驗主要用到的儀器有分光計，雙平面玻璃，毛玻璃，光源為鈉燈。1.分光計的調(diào)整[2]為了精確測量角度，必須使待測角平面平行于刻度圓盤平面。由于制造儀器時已使刻度圓盤平面垂直于中心轉(zhuǎn)軸，因而也必須使待測角平面垂直于中心轉(zhuǎn)軸，為滿足此要求，測量前必須對分光計進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到三個要求：1）平行光管出射平行光2）望遠(yuǎn)鏡能接受平行光3）經(jīng)過待測光學(xué)元件的光線(如入射、折射、反射光線等)構(gòu)成的

3、平面應(yīng)與儀器的中心轉(zhuǎn)軸垂直，即要求:(a)平行光管光軸垂直于中心轉(zhuǎn)軸(b)望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于中心轉(zhuǎn)軸(c)待測元件的光學(xué)面應(yīng)平行于中心轉(zhuǎn)軸為保證這些條件，必須對分光計進(jìn)行下述調(diào)節(jié)。其中尤以望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)最為重要，其他調(diào)節(jié)均以望遠(yuǎn)鏡為準(zhǔn)。首先進(jìn)行目測粗調(diào)，使望遠(yuǎn)鏡、平行光管大致位于同一水平線上。然后對分光計進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，其先后步驟如下:將雙面鏡按左圖所示方位放置在載物臺上。這樣放置是出于這樣的考慮：若要調(diào)節(jié)平面鏡的俯仰，只需要調(diào)節(jié)載物臺下的螺絲或即可，而螺絲的調(diào)節(jié)與平面鏡的俯仰無關(guān)。(1)調(diào)整望遠(yuǎn)鏡光軸垂直與分光計的中心轉(zhuǎn)軸，使望遠(yuǎn)鏡軸線的回轉(zhuǎn)平面與刻度盤平面平行

4、。平行光管與望遠(yuǎn)鏡的光軸各代表入射光和出射光的方向。為了測準(zhǔn)角度，必須分別使它們的光軸與刻度盤平行?？潭缺P在制造時已垂直于分光計的中心軸。因此，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡與分光計的中心軸垂直時，就達(dá)到了與刻度盤平行的要求。具體調(diào)整方法為：平面鏡仍豎直置于載物臺上，使望遠(yuǎn)鏡分別對準(zhǔn)平面鏡前后兩鏡面，利用自準(zhǔn)法可以分別觀察到兩個亮十字的反射像。如果望遠(yuǎn)鏡的光軸與分光計的中心軸相垂直，而且平面鏡反射面又與中心軸平行，則轉(zhuǎn)動載物臺時，從望遠(yuǎn)鏡中可以兩次觀察到由平面鏡前后兩個面反射回來的亮十字像與分劃板準(zhǔn)線的上部十字線完全重合，如下圖所示。若望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計中心軸不垂直，平面鏡反射面

5、也不與中心軸相平行，則轉(zhuǎn)動載物臺時，從望遠(yuǎn)鏡中觀察到的兩個亮十字反射像必然不會同時與分劃板準(zhǔn)線的上部十字線重合，而是一個偏低，一個偏高，甚至只能看到一個。這時需要認(rèn)真分析，確定調(diào)節(jié)措施，切不可盲目亂調(diào)。重要的是必須先粗調(diào)：即先從望遠(yuǎn)鏡外面目測，調(diào)節(jié)到從望遠(yuǎn)鏡外側(cè)能觀察到兩個亮十字像；然后再細(xì)調(diào)：從望遠(yuǎn)鏡視場中觀察，當(dāng)無論以平面鏡的哪一個反射面對準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，均能觀察到亮十字時，如從望遠(yuǎn)鏡中看到準(zhǔn)線與亮十字像不重合，它們的交點在高低方面相差一段距離如圖(a)所示。此時調(diào)整望遠(yuǎn)鏡高低傾斜螺絲使差距減小為h/2，如圖(b)所示。再調(diào)節(jié)載物臺下的水平調(diào)節(jié)螺絲，消除另一半

6、距離，使準(zhǔn)線的上部十字線與亮十字線重合，如圖(c)所示。之后，再將載物臺旋轉(zhuǎn)180o，使望遠(yuǎn)鏡對著平面鏡的另一面，采用同樣的方法調(diào)節(jié)。如此反復(fù)調(diào)整，直至轉(zhuǎn)動載物臺時，從平面鏡前后兩表面反射回來的亮十字像都能與分劃板準(zhǔn)線的上部十字線重合為止。這時望遠(yuǎn)鏡光軸和分光計的中心軸相垂直，常稱這種方法為逐次逼近各半調(diào)整法。(2)調(diào)整平行光管，并使其光軸在望遠(yuǎn)鏡軸線回轉(zhuǎn)面內(nèi)，出射平行光。用前面已經(jīng)調(diào)整好的望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)平行光管。當(dāng)平行光管射出平行光時，則狹縫成像于望遠(yuǎn)鏡物鏡的焦平面上，在望遠(yuǎn)鏡中就能清楚地看到狹縫像，并與準(zhǔn)線無視差。①調(diào)整平行光管產(chǎn)生平行光。取下載物臺上的平面

7、鏡，關(guān)掉望遠(yuǎn)鏡中的照明小燈，用鈉燈照亮狹縫，從望遠(yuǎn)鏡中觀察來自平行光管的狹縫像，同時調(diào)節(jié)平行光管狹縫與透鏡間的距離，直至能在望遠(yuǎn)鏡中看到清晰的狹縫像為止，然后調(diào)節(jié)縫寬使望遠(yuǎn)鏡視場中的縫寬約為1mm。②調(diào)節(jié)平行光管的光軸與分光計中心軸相垂直。望遠(yuǎn)鏡中看到清晰的狹縫像后，轉(zhuǎn)動狹縫（但不能前后移動）至水平狀態(tài)，調(diào)節(jié)平行光管傾斜螺絲，使狹縫水平像被分劃板的中央十字線上、下平分，如圖（a）所示。這時平行光管的光軸已與分光計中心軸相垂直。再把狹縫轉(zhuǎn)至鉛直位置，并需保持狹縫像最清晰而且無視差，位置如圖(b)所示。(3)待測元件的調(diào)節(jié)，使經(jīng)過待測光學(xué)元件的光學(xué)面與中心轉(zhuǎn)軸平

8、行。將待測棱鏡如左圖所示位置放于載物平臺上，讓棱鏡的