2022年物理实验报告《测定三棱镜折射率》.docx

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1、2022物理实验报告测定三棱镜折射率【试验目的】利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率；【试验仪器】分光计，玻璃三棱镜，钠光灯。【试验原理】最小偏向角法是测定三棱镜折射率的基本方法之一，如图10所示，三角形 ABC 表示玻璃三棱镜的横截面，AB和 AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角a称为三棱镜的顶角；BC 为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。假设某一波长的光线 LD 入射到棱镜的 AB 面上，经过两次折射后沿 ER 方向射出，则入射线 LD 与出射线 ER&

2、#8197;的夹角   称为偏向角。图10 三棱镜的折射由图10中的几何关系，可得偏向角(3)因为顶角a满意 ，则(4)对于给定的三棱镜来说，角a是固定的， 随 和 而改变。其中 与 、 、 依次相关，因此 事实上是 的函数，偏向角 也就仅随 而改变。在试验中可视察到，当 改变时，偏向角 有一微小值，称为最小偏向角。理论上可以证明，当 时， 具有最小值。明显这时入射光和出射光的方向相对于三棱镜是对称的，如图11所示。您正阅读的文章由第一范文网www.diY整理，版权归原作者、原出处全部。图11 最小偏向角若用 表示最小偏向角，将 代入(4)式 得（5）或（6）因为

3、197; ，所以  ，又因为  ，则（7）依据折射定律 得，（8）将式（6）、（7）代入式（8）得：（9）由式（9）可知，只要测出入射光线的最小偏向角 及三棱镜的顶角 ，即可求出该三棱镜对该波长入射光的折射率n .【试验内容与步骤】1调整分光计按试验24一1中的要求与步骤调整好分光计。2调整平行光管(1)去掉双面反射镜，打开钠光灯光源。(2)打开狭缝，松开狭缝锁紧螺丝3。从望远镜中视察，同时前后移动狭缝装置2，直至狭缝成像清楚为止。然后调整狭缝宽度为1毫米左右（用狭缝宽度调整手轮 1 调整）。(3)调整平行光管的倾斜度。将狭缝转至水平，调整平行光

4、管光轴仰角调整螺丝29，使狭缝像与望远镜分划板的中心横线重合。然后将狭缝转至竖直方向，使之与分划板十字刻度线的竖线重合，并无视差。最终锁紧狭缝装置锁紧螺丝3。此时平行光管出射平行光，并且平行光管光轴与望远镜光轴重合。至此分光计调整完毕。3测三棱镜的折射率(1)将三棱镜置于载物台上，并使玻璃三棱镜折射面的法线与平行光管轴线夹角约为 60度。(2)视察偏向角的改变。用光源照亮狭缝，依据折射定律推断折射光的出射方向。先用眼睛（不在望远镜内）在此方向视察，可看到几条平行的彩色谱线，然后渐渐转动载物台，同时留意谱线的移动状况，视察偏向角的改变。顺着偏向角减小的方向，缓慢转动载物台，使偏向角接

5、着减小，直至看到谱线移至某一位置后将反向移动。这说明偏向角存在一个最小值（逆转点）。谱线移动方向发生逆转时的偏向角就是最小偏向角。1 用望远镜视察谱线。在细心转动载物台时，使望远镜始终跟踪谱线，并留意视察某一波长谱线的移动状况（各波长谱线的逆转点不同）。在该谱线逆转移动时，拧紧游标盘制动螺丝 27，调整游标盘微调螺丝 26，精确找到最小偏向角的位置。2 测量最小偏向角位置。转动望远镜支架 15 ，使谱线位于分划板的中心，旋紧望远镜支架制动螺丝 21，调整望远镜微调螺丝 18，使望远镜内的分划板十字刻度线的中心竖线对准该谱线

6、中心，从游标 1 和游标 2 读出该谱线折射光线的角度   和  。3 测定入射光方向。移去三棱镜，松开望远镜制动螺丝 21 ，移动望远镜支架 15 ，将望远镜对准平行光管，微调望远镜，将狭缝像精确地位于分划板的中心竖直刻度线上，从两游标分别读出入射光线的角度   和  。4 按 计算最小偏向角 （取肯定值）。5 重复步骤 16，可分别测出汞灯光谱中各谱线的最小偏向角 。6 按式（9）计算出三棱镜对各波长谱线的折射率。计算折射率 n 的数据表格3。【数据记录及处理】表3 测量最小偏向角  钠光波长（Å）次数 游标1 游标2第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页