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1、用分光计测光学玻璃折射率用分光计测光学玻璃折射率主讲教师：王晓秋主讲教师：王晓秋 用分光计测光学玻璃折射率用分光计测光学玻璃折射率用分光计测光学玻璃折射率用分光计测光学玻璃折射率一、实验引入一、实验引入二、实验目的与内容二、实验目的与内容三、实验原理三、实验原理五、调节技术与问题讨论五、调节技术与问题讨论四、分光计介绍四、分光计介绍一、实验引入一、实验引入一、实验引入一、实验引入精确测量光线偏折的精确测量光线偏折的精确测量光线偏折的精确测量光线偏折的角度角度角度角度是光学实验技术重要内容是光学实验技术重要内容是光学实验技术重要内容是光学实验技术重要内容 光的光的光的光的反射、折射反射、折射反射
2、、折射反射、折射定律定律定律定律光线偏折时光线偏折时光线偏折时光线偏折时角度角度角度角度间的相互关系间的相互关系间的相互关系间的相互关系 光的光的光的光的衍射、散射衍射、散射衍射、散射衍射、散射等物理现象与等物理现象与等物理现象与等物理现象与角度角度角度角度有关有关有关有关 折射率、色散率、光栅常数折射率、色散率、光栅常数折射率、色散率、光栅常数折射率、色散率、光栅常数和和和和光波波长光波波长光波波长光波波长等等等等测量测量测量测量角度角度角度角度分光计分光计分光计分光计精确测量精确测量精确测量精确测量角度角度角度角度的基本光学仪器的基本光学仪器的基本光学仪器的基本光学仪器 常用来测量常用来测
3、量常用来测量常用来测量折射率、色散率、光栅常数折射率、色散率、光栅常数折射率、色散率、光栅常数折射率、色散率、光栅常数、光波波长和光波波长和光波波长和光波波长和 观察光谱观察光谱观察光谱观察光谱等等等等与科研常用仪器如单色仪、摄谱仪等有相似之处与科研常用仪器如单色仪、摄谱仪等有相似之处与科研常用仪器如单色仪、摄谱仪等有相似之处与科研常用仪器如单色仪、摄谱仪等有相似之处 1.1.了解分光计的构造原理了解分光计的构造原理2.2.掌握分光计的调节方法掌握分光计的调节方法3.3.用分光计测量三棱镜顶角用分光计测量三棱镜顶角4.4.分光计测量玻璃的折射率分光计测量玻璃的折射率二、实验目的与内容二、实验目
4、的与内容 一束平行单色光射入三棱镜的一束平行单色光射入三棱镜的一束平行单色光射入三棱镜的一束平行单色光射入三棱镜的ABABABAB面面面面, , , , 经折射后从另一面经折射后从另一面经折射后从另一面经折射后从另一面ACACACAC射出射出射出射出, , , , 入射光和出射光之间的夹角称为入射光和出射光之间的夹角称为入射光和出射光之间的夹角称为入射光和出射光之间的夹角称为偏向角偏向角偏向角偏向角. . . .可以证明当入射角可以证明当入射角可以证明当入射角可以证明当入射角 等于等于等于等于出射角出射角出射角出射角 时时时时, , , , 偏向角偏向角偏向角偏向角 有最小值有最小值有最小值有
5、最小值, , , ,称为称为称为称为最小偏向角最小偏向角最小偏向角最小偏向角，以，以，以，以 表示表示表示表示. . . . AB BC根据折射定律，棱镜的折射率根据折射定律，棱镜的折射率根据折射定律，棱镜的折射率根据折射定律，棱镜的折射率n n n n三、实验原理三、实验原理四、分光计介绍四、分光计介绍平平行行光光管管自自准准望望远远镜镜三棱镜三棱镜载物台载物台载物台载物台刻度圆盘刻度圆盘刻度圆盘刻度圆盘游标游标1、分光计的结构、分光计的结构2、分光计的光学系统、分光计的光学系统平面反射镜平面反射镜 自准望远镜自准望远镜自准望远镜自准望远镜分划板（叉丝）分划板（叉丝）灯灯物镜物镜目镜目镜当物
6、镜和目镜的焦平面与分划板重合时，从目镜中可当物镜和目镜的焦平面与分划板重合时，从目镜中可同时观察到分划板和它的反射象，且无视差。此时望同时观察到分划板和它的反射象，且无视差。此时望远镜适合于观察无穷远远镜适合于观察无穷远，即对无穷远聚焦，即对无穷远聚焦。分划板分划板 平行光管平行光管平行光管平行光管狭缝象狭缝象物镜物镜狭缝狭缝 平行光管主要由双胶合物镜、狭缝平行光管主要由双胶合物镜、狭缝组成，当狭缝位于物镜的焦平面上时，组成，当狭缝位于物镜的焦平面上时，从狭缝射出的光线经物镜后就成为平行从狭缝射出的光线经物镜后就成为平行光线，由望远镜目镜可清晰地看到狭缝光线，由望远镜目镜可清晰地看到狭缝象。象
7、。 光源光源3 3、分光计的读数方法、分光计的读数方法、分光计的读数方法、分光计的读数方法主刻度盘游标盘游标窗口233 13 4 4、三棱镜的放置方法、三棱镜的放置方法、三棱镜的放置方法、三棱镜的放置方法使载物平台水平使载物平台水平使望远镜光轴水平使望远镜光轴水平A A 粗调粗调目测目测三棱镜反射镜放在载物平台上，三棱镜反射镜放在载物平台上，视场视场中能看到十字像。中能看到十字像。1. 1. 分光计的调节步骤分光计的调节步骤分光计的调整要求分光计的调整要求望远镜能接收平行光，且光轴垂直于分光计的主轴；望远镜能接收平行光，且光轴垂直于分光计的主轴；平行光管出射平行光，其光轴也垂直于分光计的主轴。
8、平行光管出射平行光，其光轴也垂直于分光计的主轴。五、调节技术与问题讨论五、调节技术与问题讨论望远镜调焦于无限远望远镜调焦于无限远B B 细调细调 用自准直法将望远镜调焦到无穷远用自准直法将望远镜调焦到无穷远叉丝像分划板视场透光窗反射像旋转目镜调节鼓轮 伸缩目镜筒 C.C.调节平行光管调节平行光管1.1.调节平行光管的狭缝的前后位置，调节平行光管的狭缝的前后位置，使望远镜视场中能看到清晰的狭缝使望远镜视场中能看到清晰的狭缝像（白线）。像（白线）。2.2.调节狭缝的粗细调节旋钮，使缝调节狭缝的粗细调节旋钮，使缝宽适当。一般在测量时，狭缝较细宽适当。一般在测量时，狭缝较细读数才能准确。读数才能准确。
9、3.3.转动狭缝套筒，使狭缝水平，调转动狭缝套筒，使狭缝水平，调节平行光管的斜度调节螺丝，使视节平行光管的斜度调节螺丝，使视场中的狭缝像居中，上下对称。场中的狭缝像居中，上下对称。将已调节好的望远镜正对着平行光管，打开光源，照亮狭缝。将已调节好的望远镜正对着平行光管，打开光源，照亮狭缝。步骤：步骤：放大的望远镜放大的望远镜 视视 场场2.2.反射法（或自准直法）测三棱镜顶角反射法（或自准直法）测三棱镜顶角 平行光管出射的平行光管出射的平行光射向三棱镜的平行光射向三棱镜的两个光学表面，用望两个光学表面，用望远镜分别接收两表面远镜分别接收两表面的反射光，就可计算的反射光，就可计算出两束光的夹角出两
10、束光的夹角。由几何关系可以证明由几何关系可以证明与三棱镜顶角与三棱镜顶角A A的的关系为：关系为： = 2A = 2A 3.3.用望远镜找最小用望远镜找最小偏向角的准确位置偏向角的准确位置方法方法a.a.移动望远镜移动望远镜, ,使之使之能在视场中能看到能在视场中能看到狭缝象。狭缝象。b.b.移动载物台移动载物台, ,找到找到狭缝象的转折点狭缝象的转折点( (偏偏向角不再减小向角不再减小, ,反而反而增大的位置。增大的位置。载物台载物台载物台载物台平平平平行行行行光光光光管管管管望远镜望远镜望望望望远远远远镜镜镜镜望望望望远远远远镜镜镜镜放大的望远镜视场放大的望远镜视场放大的望远镜视场放大的望
11、远镜视场转折点转折点折射方向折射方向入入射射方方向向c.c.移动望远镜移动望远镜, , 使使 竖直差丝与狭缝竖直差丝与狭缝象的转折点处重合。象的转折点处重合。d.d.转动载物台转动载物台, ,验验 证重合与否。证重合与否。e.e.分别从两游标分别从两游标读数。记为读数。记为 和和 。载载载载物物物物台台台台平平平平行行行行光光光光管管管管望望望望远远远远镜镜镜镜望望望望远远远远镜镜镜镜放大的望远镜视场放大的望远镜视场放大的望远镜视场放大的望远镜视场转折点转折点4.4.望远镜瞄准平行光管望远镜瞄准平行光管方法方法: :1.1.从载物台上取下从载物台上取下棱镜。棱镜。2.2.使望远镜与平行使望远镜
12、与平行光管同轴光管同轴, ,叉丝对叉丝对准狭缝象。准狭缝象。3.3.分别从两游标读分别从两游标读数数, ,记为记为 和和 。载物台载物台载物台载物台平平平平行行行行光光光光管管管管望望远远镜镜望望远远镜镜放大的望远镜放大的望远镜 视视 场场放大的望远镜放大的望远镜 视视 场场实验要求实验要求: :测三棱镜顶角,每个数据重复测5次;测最小偏向角,每个数据重复测5次;计算不确定度,求出玻璃折射率的结果表达式.1.1.什么是最小偏向角？什么是最小偏向角？2.2.分光计读数盘为什么设置两个读数窗？分光计读数盘为什么设置两个读数窗？消除偏心差主刻度盘游标盘问题讨论问题讨论3 3 为什么从望远镜里看到十字叉丝和上十字叉丝重为什么从望远镜里看到十字叉丝和上十字叉丝重 和，就能保证载物台和望远镜光轴严格水平？和，就能保证载物台和望远镜光轴严格水平？ 注意注意1. 1. 计算转角计算转角 ，如望远镜由位置，如望远镜由位置 到位置到位置 没有经过刻度盘零点，则没有经过刻度盘零点，则，若由，若由 到到 经过刻度盘零点，读数时应加经过刻度盘零点，读数时应加360360度度. .
