分光计的调整测三棱镜折射率实验时间： 实验概述【实验目的及要求】1．了解分光计的结构及各组成部件的作用 2．熟悉分光计调整要求，掌握其调整技术 3. 学习棱镜顶角、最小偏向角的测量方法，测定玻璃三棱镜对汞绿光的折射率仪器及用具】分光计，平面反射镜，三棱镜，汞灯及其电源实验原理】介质的折射率可以用很多方法测定，在分光计上用最小偏向角法测定玻璃的折射率，可以达到较高的精度这种方法需要将待测材料磨成一个三棱镜如果测液体的折射率，可用表面平行的玻璃板做一个中间空的三棱镜，充入待测的液体，可用类似的方法进行测量当平行的单色光，入射到三棱镜的 AB 面，经折射后由另一面 AC 射出，如图 6-13 所示入射光线 LD 和 AB 面法线的夹角 i 称为入射角，出射光 ER 和 AC 面法线的夹角 i’称为出射角，入射光和出射光的夹角 δ 称为偏向角可以证明，当光线对称通过三棱镜，即入射角 i0 等于出射角 i0’时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角 δ min 由图 6-13 可知：δ =（i-r）+（i’-r’ ） （6-2）A=r+r’ （6-3）可得： δ =（i+i’ ）-A （6-4）三棱镜顶角 A 是固定的， δ 随 i 和 i’而变化，此外出射角 i’也随入射角 i 而变化，所以偏向角δ 仅是 i 的函数．在实验中可观察到，当 i 变化时， δ 有一极小值，称为最小偏向角．令 ，由式(6-4)得0d（6-5）1'di再利用式（6-3）和折射定律（6-6）,snir'sin'r得到rniidirridcos)1('cos''' 图 6-13 光 线 偏 向 角 示 意 图 ''cs'sin1co' 222rtgnrr(6-7) ')(2tg由式（6-5）可得： ')1(12rtgnrn't因为 r 和 r’都小于 90°， 所以有 r =r’ 代入式（5）可得 i =i'。
因此，偏向角 δ 取极小值极值的条件为：r =r’ 或 i =i' （6-8） 显然，这时单色光线对称通过三棱镜，最小偏向角为 δ min ，这时由式（6-4）可得： δ min=2i –A )(21min由式（6-3）可得： A=2r由折射定律式（6-6） ，可得三棱镜对该单色光的折射率 n 为（6-9）2si)(1simiArn由式（6-9）可知，只要测出三棱镜顶角 A 和对该波长的入射光的最小偏向角 δ min，就可以计算出三棱镜玻璃对该波长的入射光的折射率顶角 A 和对该波长的最小偏向角 δ min 用分光计测定折射率是光波波长的函数，对棱镜来说，随着波长的增大，折射率 n 则减少，如果是复色光入射，由于三棱镜的作用，入射光中不同颜色的光射出时将沿不同的方向传播，这就是棱镜的色散现象实验内容【实验过程】 （应包括主要实验步骤、观察到的现象、变化的规律以及相应的解释等）（1）按“实验 分光计的调整和棱镜顶角的测定”的要求对分光计进行调整使分光计达到以下三点要求：① 望远镜聚焦于无穷远处。
或称为适合于观测平行光② 望远镜和平行光管的光轴与分光计的中心轴线相互垂直③平行光管射出的光是平行光— — 即狭缝的位置正好处于平行光管物镜的焦平面处只有调整分光计符合上述三点要求，才能用它精密测量平行光线的偏转角度2）用自准法测量三棱镜顶角 A利用望远镜自身的平行光及阿贝自准系统来进行测量的，测量光路如图 6-14 所示，使望远镜光轴垂直于 AB 面 ,读出角度 θ M 和 θ N，再将望远镜垂直于 AC 面读出角度 θ ’M 和 θ ’N望远镜转过角度 )]()[(21''M由几何关系可得：三棱镜顶角 A=180o-φ .② 转动平台，用三棱镜的另一个面 AC 为入射面，重复以上步骤，记下此时两窗口读数 θ ’M 和θ ’N计算 n 的合成不确定度 un 并写出结果表达式 数据表格】 （画出数据表格，写明物理量和单位）【数据处理及结果】【讨论】指导教师评语及成绩【评语】成绩： 指导教师签名： 批阅日期：。