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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大连大学基础物理实验中心 部德才大学物理实验大学物理实验 九九N=2.417N=1.551.74折折射射率率反反映映透透明明物物质质的的折折光光性性能能。 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、实验简介一、实验简介四、实验任务四、实验任务二、实验原理二、实验原理五、实验方法五、实验方法三、仪器介绍三、仪器介绍一、实验简介一、实验简介一、实验简介一、实验简介分光计分光计精确测量精确测量角度角度的基本光学仪器的基本光学仪器 借助它并利用借助它并利用反射、折射、衍射反射、折射、衍射等物理现象
2、，等物理现象，可测量可测量折射率、色散率、光栅常数、光波波长折射率、色散率、光栅常数、光波波长等物理量和观察光谱等等物理量和观察光谱等与科研常用仪器如单色仪、摄谱仪等有相与科研常用仪器如单色仪、摄谱仪等有相似之处似之处 用分光计测光学玻璃折射率用分光计测光学玻璃折射率优点：优点：缺点：缺点：准确度高，可精确到准确度高，可精确到11 必须把被测样品制成正必须把被测样品制成正三角形的三棱镜。三角形的三棱镜。 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
3、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，
4、棱镜的折射率根据折射定律，棱镜的折射率n n n n二、实验原理二、实验原理三、分光计介绍三、分光计介绍1、分光计的主要结构、作用、分光计的主要结构、作用自准直望远镜自准直望远镜平行光管平行光管载物台载物台读数系统读数系统底座底座 平行光管平行光管平行光管平行光管狭缝象狭缝象狭缝狭缝要求：狭缝位于物镜的焦平面上要求：狭缝位于物镜的焦平面上 光源光源物镜物镜 分划板透光窗反射像 自准望远镜自准望远镜自准望远镜自准望远镜要求：要求：分划板分划板位于位于物镜的焦平面物镜的焦平面说明望远镜光轴说明望远镜光轴与反射面垂直与反射面垂直1、调节分光计，使其满足以下条件：、调节分光计，使其满足以下条件：1 1
5、）望远镜能接收）望远镜能接收平行光平行光2 2）望远镜光轴与仪器转轴垂直）望远镜光轴与仪器转轴垂直3 3）载物台平面与仪器转轴垂直）载物台平面与仪器转轴垂直4 4）平行光管能发出）平行光管能发出平行光平行光5 5）平行光管与望远镜同轴）平行光管与望远镜同轴2、测三棱镜顶角测三棱镜顶角A，最小偏向角，最小偏向角，计，计算出玻璃材料的折射率。算出玻璃材料的折射率。四、实验任务四、实验任务分光计的光学系统分光计的光学系统（调节要求）（调节要求）仪器转轴仪器转轴一同轴一同轴二聚焦二聚焦二垂直二垂直平行光管平行光管望远镜望远镜三棱镜、双面反射镜的放置方法三棱镜、双面反射镜的放置方法三棱镜、双面反射镜的放
6、置方法三棱镜、双面反射镜的放置方法望远镜光轴望远镜光轴2.2.反射法测三棱镜顶角反射法测三棱镜顶角 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 注意三棱镜的位置注意三棱镜的位置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 为什么设两个游标盘？为什么设两个游标盘？实验要求实验要求:
7、 :测三棱镜顶角,每个数据重复测5次；进行不确定度分析,写出表达式。参考教材P95-96注意事项：注意事项：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. .2.2.不要用手触摸三棱镜的工作面，小心取放。不要用手触摸三棱镜的工作面，小心取放。3.3. 测最小偏向角测最小偏向角方法方法a.a.移动移动望远镜望远镜, ,使之使之能在视场中能看到能在视场中能看到狭缝像。狭缝像。b.b.移动载物台移动载物台, ,找到找到狭缝像的转折点狭缝
8、像的转折点( (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 竖直瞄准线与狭缝竖直瞄准线与狭缝像的转折点处重合。像的转折点处重合。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
9、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与平行光管同轴光管同轴, ,叉丝对叉丝对准狭缝像。准狭缝像。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
