三棱鏡折射率的測(cè)定方法

《三棱鏡折射率的測(cè)定方法》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、浙江師范大學(xué)學(xué)科論文題目分光計(jì)測(cè)三棱鏡折射率專業(yè)物理學(xué)課程普通物理實(shí)驗(yàn)3教師許富洋組員翁振宇吳立足陳少明班級(jí)物理082學(xué)號(hào)081802320818023308180215編號(hào)二0一0年六月二日-11-分光計(jì)測(cè)三棱鏡折射率摘要：介紹了光學(xué)儀器以及如何使用分光計(jì)來測(cè)量三棱鏡的折射率，主要運(yùn)用三種方法：最小偏向角發(fā)、掠入射法和任意偏向角法，具體分析了各種方法的步驟、注意事項(xiàng)和它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)與分析。關(guān)鍵詞：分光計(jì)；折射率；頂角；最小偏向角光在真空中的傳播速度為c，在媒質(zhì)中的傳播速度u總是小于c，其比值c/u稱為該媒質(zhì)的折射率n。

2、實(shí)際上，折射率n也體現(xiàn)該材料的折光性能。而分光計(jì)是一種測(cè)量角度的精密儀器，如圖。其基本原理是，讓光線通過狹縫和聚焦透鏡形成一束平行光線，經(jīng)過光學(xué)元件的反射或折射后進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡物鏡并成像在望遠(yuǎn)鏡的焦平面上，通過目鏡進(jìn)行觀察和測(cè)量各種光線的偏轉(zhuǎn)角度，從而得到光學(xué)參量例如折射率、波長(zhǎng)、色散率、衍射角等。而在本次實(shí)驗(yàn)中，我們采用了最小偏向角發(fā)、掠入射法和任意偏向角法這三種方法來分別測(cè)量同一塊三棱鏡的折射率，比較它們之間的異同與優(yōu)劣勢(shì)，從而達(dá)到本次開放實(shí)驗(yàn)的目的，開闊了我們的思維，增強(qiáng)了我們參與意識(shí)和主動(dòng)性、創(chuàng)造性，提高了我們的學(xué)習(xí)興趣。1測(cè)量方法1.1對(duì)分光計(jì)的

3、進(jìn)行調(diào)節(jié)（1）粗調(diào)調(diào)節(jié)載物臺(tái)下方的三個(gè)小螺釘，盡量使載物臺(tái)與刻度盤平行，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡和平行光管各自的仰角調(diào)節(jié)螺釘使它們的光軸與刻度盤平行。經(jīng)過粗調(diào)，使得調(diào)整的范圍大大縮小，提高實(shí)驗(yàn)的效率。（2）細(xì)調(diào)A.為了使眼睛通過目鏡能夠清楚地看到分劃板上的刻線，先要對(duì)望遠(yuǎn)鏡的目鏡進(jìn)行調(diào)焦，確保在后續(xù)的操作中能看到清晰的像；B.將分劃板調(diào)到物鏡焦平面上，使得能夠把前面入射的平行光線聚焦在分劃板上；-11-C.放置雙面鏡在載物臺(tái)時(shí)讓雙面鏡置在某個(gè)螺釘上方，而且盡量使雙面鏡所在的面垂直平分另外兩個(gè)螺釘?shù)倪B線，這樣在調(diào)解時(shí)，只需調(diào)節(jié)另外兩個(gè)螺釘即可；D.望遠(yuǎn)鏡的綠十字像對(duì)于

4、雙面鏡的兩個(gè)面的反射像在分劃板上都有偏上或偏下的情況，即說明望遠(yuǎn)鏡的不水平，我們可以運(yùn)用二分之一調(diào)節(jié)法，偏上或偏下的距離的一半用兩個(gè)螺釘來共同調(diào)節(jié)，另一半距離用望遠(yuǎn)鏡仰角調(diào)節(jié)螺釘來調(diào)節(jié)，使得綠十字像與分劃板重合，轉(zhuǎn)過雙面鏡180°，用同樣的方法調(diào)節(jié)，之后反復(fù)調(diào)整可以使得兩個(gè)像在分劃板十字的引導(dǎo)下向中間靠攏并趨于重合；E.通過上一步驟，其中兩個(gè)螺釘已經(jīng)調(diào)節(jié)水平了，這一步驟只需調(diào)節(jié)另一個(gè)螺釘，把雙面鏡與螺釘?shù)南鄬?duì)位置轉(zhuǎn)動(dòng)90°，用上述的方法即可；F.調(diào)節(jié)平行光管與載物臺(tái)的轉(zhuǎn)軸垂直，主要是調(diào)節(jié)平行光管水平調(diào)節(jié)螺釘和光管俯仰角調(diào)節(jié)螺釘以及平行光管狹縫控制螺釘。

5、1.2頂角的測(cè)量（1）自準(zhǔn)直法如下圖所示，用兩游標(biāo)來計(jì)量位置，分別稱為游標(biāo)1和游標(biāo)2，旋緊刻度盤下螺釘是望遠(yuǎn)鏡和刻度盤固定不動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)盤，是棱鏡AC面對(duì)望遠(yuǎn)鏡，記下游標(biāo)1的讀數(shù)和游標(biāo)2的讀數(shù)。轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)盤，再試AB面對(duì)望遠(yuǎn)鏡，記下游標(biāo)1的讀數(shù)和游標(biāo)2的讀數(shù)。游標(biāo)兩次讀數(shù)之差或者，就是載物臺(tái)轉(zhuǎn)過的角度，而且是角的補(bǔ)角。（2）棱脊分束法一束平行光由頂角方向射入，在兩光學(xué)面上分成兩束反射光。測(cè)出兩束反射光線之間的夾角，由幾何角關(guān)系可得到頂角A為。-11-實(shí)驗(yàn)時(shí)，將待測(cè)棱鏡放在分光計(jì)載物小平臺(tái)上，使棱鏡的折射棱正對(duì)平行光管，并接近載物臺(tái)的中心位置，調(diào)節(jié)載物臺(tái)面平

6、面與分光計(jì)主軸垂直，鎖緊載物臺(tái)和游標(biāo)盤，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，用望遠(yuǎn)鏡尋找經(jīng)過棱鏡兩反射面反射回來的狹縫像，使狹縫像與分劃板中心豎線重合。記錄下望遠(yuǎn)鏡所處位置分別為Ⅰ和Ⅱ時(shí)的兩刻度盤讀數(shù)φ、φ1'和φ2、φ2'，則望遠(yuǎn)鏡分別處于Ⅰ和Ⅱ位置時(shí)光軸的夾角為：1.3最小偏向角法如下圖，當(dāng)光線以入射角入射到三棱鏡的面上后相繼經(jīng)過棱鏡兩個(gè)光學(xué)面折射后,以角從出射。出射光線和入射光線的夾角稱為偏向角。對(duì)于給定三棱鏡，偏向角的數(shù)值隨入射角的變化而改變。當(dāng)入射角為某值時(shí)(或者與相等時(shí))，偏向角將達(dá)到最小值，稱為最小偏向角，由幾何關(guān)系和折射定，可得它與棱鏡的頂角和折射率之間有

7、如下關(guān)系：【1】-11-A.將待測(cè)三棱鏡放在載物平臺(tái)，調(diào)節(jié)平臺(tái)到適當(dāng)?shù)母叨?，使得從平行光管發(fā)出的平行光只有少部分能從三棱鏡的上方射入望遠(yuǎn)鏡；B.調(diào)節(jié)三棱鏡的位置使得平行光管的平行光以一定的角度入射到棱鏡的面；C.在面上調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡使得可以接收并觀察出射光線；D.緩慢雙向調(diào)節(jié)三棱鏡的位置以改變?nèi)肷浣堑拇笮?，?dāng)轉(zhuǎn)到某一位置時(shí)，如果再往任意方向的微小轉(zhuǎn)動(dòng)都使得偏向角變大，那么這個(gè)位置的極限位置就是可以得到最小偏向角的三棱鏡的位置，讀出出射光線的方向角度；E.轉(zhuǎn)動(dòng)三棱鏡，讓入射平行光從另一面入射，在面接受出射光，重復(fù)上述步驟，讀出入射光線的方向角度。【2】在實(shí)際

8、操作中，由于是實(shí)驗(yàn)者動(dòng)手實(shí)施的，最小偏向角法的的極限位置即拐點(diǎn)的定位比較難把握，只要有稍微的不