《用分光计测棱镜玻璃的折射率.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用分光计测棱镜玻璃的折射率.docx（5页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、用分光计测棱镜玻璃的折射率课 题 用分光计测棱镜玻璃的折射率 教 学 目 的 1、使学生了解分光计的结构和原理，学会调节和使用分光计的方法。 2、使学生掌握测量棱镜顶角和最小偏向角的方法。 3、用最小偏向角法计算棱镜玻璃的折射率。 重 难 点 1、分光计的调节 2、最小偏向角的测量 教 学 方 法 讲授、讨论、实验演示相结合 学 时 4个学时 一、前言 分光计是一种精确测量光线偏转角度的光学仪器，常用来测量广波的波长、棱镜 的色散率等。分光计比较精密，调整部件较多，是一种具有代表性的基本光学仪器， 熟练掌握分光计的调整和使用，对一般光学仪器具有普遍的参考和指导作用。 折射率是介质材料光学性质的
2、重要参量，测量的方法也很多，本实验通过测量三 棱镜的顶角和最小偏向角来求出棱镜玻璃的折射率。 二、实验仪器 JJY型分光计，6.3V/220V变压器，手持照明放大镜，双面镜、三棱镜、低压汞 灯及电源。 三、实验原理 三棱镜是分光仪器中的色散元件，其主截面是等腰三 角形，如图1所示，光线以入射角i1投射到棱镜AB面 上，经棱镜两次折射后，以i2角从AC面射出，出射光 线与入射光线的夹角d称为偏向角。d的大小随入射角 i1而改变。可以证明，当i1=i2时，偏向角为极小值dmin 图1 光线在三棱镜中的折射 称为棱镜的最小偏向角。它与棱镜的顶角A和折射率n之间有如下关系： sinA+dmin2 As
3、in2四、实验内容及步骤 n=1、调节分光计 调节的要求 分光计的调节要达到“三垂直”的几何要求和“三聚焦”的物理要求。“三垂直”是 指载物台平面、望远镜的主光轴、平行光管的主光轴必须与分光计主轴垂直。“三聚 焦”是指叉丝对目镜聚焦，即在目镜中能看到清晰的叉丝的像；望远镜对无穷远聚焦 即平面镜返回清晰的绿十字的像；狭缝对平行光管物镜聚焦，即在望远镜中看到清晰 的狭缝像。 调节的步骤 参照图，简要的介绍分光计的基本构造以及各部件的功能和调节方法。 目测粗调“三垂直”。 调叉丝对目镜聚焦。打开电源，让 照明小灯照亮望远镜视场。旋转目镜 同时眼睛从目镜中观察，直至看到叉 丝变清晰，此时叉丝正好位于目
4、镜的 焦平面上。 调望远镜对无穷远聚焦。 调望远镜的主光轴与分光计主轴垂直。 图2 分光计 调载物台平面与分光计主轴垂直。 狭缝对平行光管的物镜聚焦。 调平行光管主光轴与分光计主轴垂直。 、调节三棱镜的两个光学面平行于分光计主轴 将三棱镜放置于载物台上，使其每一个角对准一个调平螺钉，并使其非光学面对准平 行光管。采用“二分法”反复调节，直至AB、AC两面返回的绿十字像与调节用的 叉丝重合，此时棱镜的两光学面就平行于分光计主轴。 3、用自准法测三棱镜的顶角。 4、测量三棱镜的最小偏向角dmin。 五、数据表格及数据处理 1物镜 2分划板 3目镜 4小棱镜 5小电珠 图3 自准自目镜 入射光波长：
5、l=546.1nm 分光计分度值：1 实验结果计算 三棱镜的顶角A=600 最小偏向角dmin=38049 棱镜玻璃的折射率 不确定度的计算 求UA 三棱镜的顶角直接取A=600，因此只要取A的B类不确定度分量，所以 求Udmin 求Un 1A1n=sin(dmin+A)/sin=sin(38049+600)/sin300 222n=1.5187 11UA=UB=Dyi=0.00017rad 33UA=Sdmin=(di=152-d)/(54)=0.45=0.00013rad minmin(i)1UB=0.00017rad 3Udmin=UA2+UB2=0.000214rad 1AdminAd
6、min+A2Un=csc(sincsc)2UA2+cos2Udmin=0.00021 22222结果表达式 n=nUn=1.51870.0003 六、注意事项 1、在实验中，拿放光学器件时，要轻拿轻放，注意不要用手接触光学面。 2、在转动望远镜时，不要直接转镜筒，而是转动望远镜下面的支架。 3、在测量偏转角度时，一定要固定度盘和望远镜，让它们仪器转动。 七、教学后记 1、本实验操作步骤很多，操作难度较大，一定要注意边讲解边演示。 2、由于实验步骤太多，一般采取分步讲解，讲解完一个大的步骤以后，马上要求学 生操作，培养学生的动手能力。 3、实验报告填写时，要强调测量结果的标准化表达、不确定度的计算以及课后思考 题。
