《分光计的调节及棱镜折射率的测定》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分光计的调节及棱镜折射率的测定（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、红河学院物理实验报告实验代码及名称分光计的调节及棱镜折射率的测量实验日期2009-9-15指导师 王晟宇环境温度学号200802050220姓名 顾怀斌 班级08物理2班同组人 王选海实验目的：1了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法；2. 掌握测定棱镜角的方法；3. 用偏向角法测定棱镜玻璃的折射率（不用最小偏向角测量）实验仪器：分光计，双面镜，钠灯，三棱镜。实验原理、主要步骤、实验数据、数据处理及讨论：1.实验原理三棱镜如图-1所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角二称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。?1.1 ?棱脊分束法测三棱镜顶角如图-2所示，一束平
2、行光入射于三棱镜，经过AB面和AC面反射的光线分别沿 T1和T2方位射出，T1和T2方向的视数分别为：1和，由几何学关系可知:图-21.2棱镜折射率的测量，由于我们实验室用的三棱镜的切面为正三角形所以h = 60二角我们利用分光计可以测出如图-3所示。二角即为偏向角。射棱镜的折射率为图-3.A = 60根据原理图可得入射角n，空气的折射率为1则sini厂 nsinhsini2 二 nsini2,9 = i =仃i )+ 仃i )2 11 2 2F_l_ F由上面的方程组可得棱镜的折射率为sin J - cosh sin i172.sin i1sin2 i1 i2 二 i12实验的主要步骤2.1
3、分光计的调节在进行调整前，应先熟悉所使用的分光计中各螺丝的位置：? 目镜调焦（看清分划板准线）手轮；望远镜调焦（看清物体）调节手轮（或螺丝）： 调节望远镜高低倾斜度的螺丝；控制望远镜（连同刻度盘）转动的制动螺丝；调整载物台水平状态的螺丝；控制载物台转动的制动螺丝；调整平行光管上狭缝宽度的螺丝；调整平行光管高低倾斜度的螺丝；平行光管调焦的狭缝套筒制动螺丝。（1）目测粗调。将望远镜、载物台、平行光管用目测粗调成水平，并与中心轴垂直（粗调是后面进行细调的前提和细调成功的保证）。（2）用自准法调整望远镜，使其聚焦于无穷远。调节目镜调焦手轮，直到能够清楚地看到分划板 ”准线为止。?接上照明小灯电源，打开
4、开关，可在目镜视场中看到如图-4所示的“准线”和带有绿色小十字的窗口。反射像-# -# -(a)图-4目镜视场?将双面镜按图-5所示方位放置在载物台上。这样放置是出于这样的考虑：若要调节平面镜的俯仰，只需要调节载物台下的螺丝ai或a2即可，而螺丝a3的调节与平面镜的俯仰无关。图-5平面镜的放置? 沿望远镜外侧观察可看到平面镜内有一亮十字，轻缓地转动载物台，亮十字也随之转动。但若用望远镜对着平面镜看，往往看不到此亮十字， 这说明从望远镜射出的光没有被平面镜反射到望远镜中。我们仍将望远镜对准载物台上的平面镜，调节镜面的俯仰，并转动载物台让反射光返 回望远镜中，使由透明十字发出的光经过物镜后（此时从
5、物镜出来的光还不一定是平行光）再经平面镜反射，由物镜再次聚焦，于是在分划板上形成模糊的像斑（注意：调节是否顺利,以上步骤是关键)。然后先调物镜与分划板间的距离，再调分划板与目镜的距离使从目镜中既能看清准线，又能看清亮十字的反射像。注意使准线与亮十字的反射像之间无视差，如有视差，则需反复调节，予以消除。如果没有视差，说明望远镜已聚焦于无穷远。?(3)调整望远镜光轴，使之与分光计的中心轴垂直。?平行光管与望远镜的光轴各代表入射光和出射光的方向。为了测准角度，必须分别使它们的光轴与刻度盘平行。刻度盘在制造时已垂直于分光计的中心轴。因此，当望远镜与分光计的中心轴垂直时，就达到了与刻度盘平行的要求。具体
6、调整方法为：平面镜仍竖直置于载物台上，使望远镜分别对准平面镜前后两镜面，利用自准法可以分别观察到两个亮十字的反射像。如果望远镜的光轴与分光计的中心轴相垂直，而且平面镜反射面又与中心轴平行，则转动载物台时，从望远镜中可以两次观察到由平面镜前后两个面反射回来的亮十字像与分划板准线的上部十字线完全重合，如图-6( c)所示。若望远镜光轴与分光计中心轴不垂直，平面镜反射面也不与中心轴相平行，则转动载物台时，从望远镜中观察到的两个亮十字反射像必然不会同时与分划板准线的上部十字线重 合，而是一个偏低，一个偏高，甚至只能看到一个。这时需要认真分析，确定调节措施，切不可盲目乱调。重要的是必须先粗调： 即先从望
7、远镜外面目测，调节到从望远镜外侧能观察到两个亮十字像； 然后再细调：从望远镜视场中观察， 当无论以平面镜的哪一个反射面对准 望远镜，均能观察到亮十字时，如从望远镜中看到准线与亮十字像不重合，它们的交点在高低方面相差一段距离如图 -6(a)所示。？此时调整望远镜高低倾斜螺丝使差距减小为h/2，如图-6(b)所示。再调节载物台下的水平调节螺丝，消除另一半距离，使准线的上部十字线与 亮十字线重合，如图-6(c)所示。之后，再将载物台旋转 180，使望远镜对着平面镜的另一 面，采用同样的方法调节。如此反复调整，直至转动载物台时，从平面镜前后两表面反射回 来的亮十字像都能与分划板准线的上部十字线重合为止
8、。这时望远镜光轴和分光计的中心轴相垂直，常称这种方法为逐次逼近各半调整法。图-6亮十字像与分划板准线的位置关系?( 4)调整平行光管?用前面已经调整好的望远镜调节平行光管。当平行光管射出平行光时，则狭缝成像于望远镜物镜的焦平面上，在望远镜中就能清楚地看到狭缝像，并与准线无视差。?调整平行光管产生平行光。取下载物台上的平面镜，关掉望远镜中的照明小灯，用钠灯照亮狭缝，从望远镜中观察来自平行光管的狭缝像，同时调节平行光管狭缝与透镜间的距离，直至能在望远镜中看到清晰的狭缝像为止，然后调节缝宽使望远镜视场中的缝宽约为1mm?调节平行光管的光轴与分光计中心轴相垂直。望远镜中看到清晰的狭缝像后，转动狭缝（但
9、不能前后移动）至水平状态，调节平行光管倾斜螺丝，使狭缝水平像被分划板的中 央十字线上、下平分，如图 -7（a）所示。这时平行光管的光轴已与分光计中心轴相垂直。再 把狭缝转至铅直位置，并需保持狭缝像最清晰而且无视差，位置如图-7（b）所示。-# -# -图-7狭缝像与分划板位置?至此分光计已全部调整好，使用时必须注意分光计上除刻度圆盘制动螺丝及其微调螺丝外，其它螺丝不能任意转动，否则将破坏分光计的工作条件，需要重新调节。2.2棱镜角的测量调节好分光计以后把棱镜放置于载物台上，注意要把棱镜角和准直管相对，然后转动望眼镜在棱镜的两个光学面侧转动如图 -2使望眼镜在Ti和T2位置看到反射光。在和T2两
10、个位置1处的视数分别为 和a 2则棱镜角为 N口222.3折射率的测量利用公式折射率的测量实质为偏向角的测量分划板准线和准直管出来的钠光条重合（保证望眼镜载物一个光学面和望远镜垂直如图-8所示（光学面具有反光性应用反光时绿色十字交叉丝和分划板准线重合时判断为垂直），转动一个角度使之望眼镜能看到钠光条并和分划板准线重合台中心和准直管在同一条线上），记录下此时的视数为 ai，然后把棱镜放置在载物台上让其此时的视数为a2 。这个角度就是偏向角日= a2 - a1n2sin v cosh sin i1sin ii-sin2 i1可得折射率。准直管望眼撓图-83、实验数据、处理及讨论。表实验次数T1位置
11、时的视数1T2位置时的视数ot 2棱镜角1NA =_| _2|21208053H32900H6004H220700H32700H6000r3203041323050r6005r420800329020*60010h_ 1A 604 600 605 6010 =60 5 =60.08二十32718=0.009604=丄兀二ii =206314B(% )=0.5770.00960-# -# -i 二 S(3)-4 37 22 24江3-1.342 二 SG)= 1.27-# -% r 0.00962 1.342 =1.34讥：2 二 0.00962 1.272 = 1.272 2径巴2(%)+冬巴
12、2心2)”1门21 2 1 2 .-1.34 : - 2:;叮 r =叮 J - 0.19n =1.650.19-# -误差分析由于光学实验对实验要求很高， 很小的影响因素对实验的结果都会带来一定程度上的影响。 仪器的精度，人为因素，比如说对于眼睛有散光现象的人来说在观察时会引入一定的误差， 实验室空气的湿度啊，等等都会给实验带来一定的影响。我们近视的把空气的折射率看做 n（空）=1。实验方法。分光计的调节环节也会存在一定的影响。注意事项1 .望远镜、平行光管上的镜头，三棱镜、平面镜的镜面不能用手摸、揩。如发现有 尘埃时，应该用镜头纸轻轻揩擦。三棱镜、平面镜不准磕碰或跌落，以免损坏。2 .分光计是较精密的光学仪器，要加倍爱护，不应在制动螺丝锁紧时强行转动望远镜，也不要随意拧动狭缝。3 .在测量数据前务须检查分光计的几个制动螺丝是否锁紧，若未锁紧，取得的数据会不可靠。4 测量中应正确使用望远镜转动的微调螺丝，以便提高工作效率和测量准确度。5 .在游标读数过程中， 由于望远镜可能位于任何方位，故应注意望远镜转动过程中是否过了刻度的零点。在计算时零点也可看做359060。-# -
