三棱镜折射率与入射光波长关系的研究
一、实验要求
已知棱镜顶角，用什么方法测量它的折射率？作出折射率—波长关系曲线。
二、实验目的
1、用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率；
2、探究折射率与入射波长的关系。
三、实验仪器
分光计、光源（汞灯）、三棱镜、平面镜
四、实验原理
三棱镜如图02-16所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。
1、最小偏向角法测三棱镜玻璃的折射率
如图所示，假设有一束单色平行光LD
入射到棱镜上，经过两次折射后沿ER方向
射出，则入射光线LD与出射光线ER间的夹
角称为偏向角.
转动三棱镜，改变入射光对光学面AC
的入射角，出射光线的方向ER也随之改变，
即偏向角发生变化.沿偏向角减小的方
向继续缓慢转动三棱镜，使偏向角逐渐减
小；当转到某个位置时，若再继续沿此方
向转动，偏向角又将逐渐增大，此位置时
偏向角达到最小值，称为最小偏向角.
可以证明棱镜材料的折射率与顶角及最小偏向角
的关系式为：
()2
sin
21
sin min α
αδ+=
n
利用三棱镜的顶角α=60°及测出最小偏向角min δ，即可由上式算出棱镜材料的折射率n 。
实验中汞灯发出的是由波长为671（橙光）、546（绿）、435（蓝）、404(蓝紫）组成的复色光。
测出各波长色光通过三棱镜的最小偏向角，进而可求出
各波长色光通过三棱镜的折射率n 。
五、实验内容与步骤 分光计的调节：
分光计由五部分组成：三脚架座、望远镜、载物平台、平行光管和游标盘.其结构见图02-21和图02-22
图02-21
1.平行光管
2. 载物台
3.刻度盘
4. 望远镜
5. 狭缝宽度调节旋钮
6. 望远镜目镜锁紧螺钉
7. 目镜视度调节手轮
8. 望远镜目镜体前后移动手轮
9. 望远镜水平调节螺钉
10. 载物台锁紧螺钉11. 狭缝体锁紧螺钉 12. 狭缝体系统前后移动手轮13. 游标盘微调螺钉14. 平行光管水平调节螺钉15. 望远镜止动螺钉16. 望远镜光轴高低调节螺钉 17. 小棱镜照明系统18. 刻度盘微调螺钉19. 刻度盘止动螺钉20. 游标盘调平螺钉
21. 游标盘止动螺钉22. 平行光管轴高低调节螺钉
分光计读数系统由主刻度盘（刻度范围0-360度，分度值0.5度）与游标盘（游标读数示值1分）组成
.
图02-22
1. 目镜调焦
其目的是使眼睛通过目镜能清楚的看到目镜中分划板上的黑准线（又称叉
丝）.方法是旋转“目镜调焦手轮”，直至看清分划板上的叉丝.如发现准线倾斜，
可松开“目镜紧锁螺钉”，旋转目镜使准线准直.
2.用自准直法调整望远镜
图02-22 图02-23
1）首先是望远镜调焦，即将亮绿色的“十”字像，调焦到物镜的焦平面上，
如图02-22，即为望远镜对无穷远调焦了.其次是调整望远镜的光轴垂直于旋转主
轴.
先粗调，用眼睛直接观察，通过调节“载物台调平螺钉”（三只中的两只）使
载物
台水平.用眼睛直接观察，通过调节“望远镜主轴高低调节螺钉”，使望远镜主轴
水平.然后进行细调，在载物台的中央放上“光学平行平板双面反射镜”，放法呈
三个螺钉的中垂线,如图02-23.接通望远镜上的照明灯6.3 V电源，从目镜中观察，
可见一亮绿斑，通过前后移动目镜，使亮斑成清晰的亮绿色“十”字像，即完成
了望远镜调焦.
2）望远镜光轴垂直旋转主轴的调整方法：把游标盘连同载物台及反射镜旋
转180度观察，如没有见到亮“十”字像，可调节“载物台调平螺钉中垂直反射
镜的两个及”望远镜主轴高低螺钉，直到反射镜的两个面分别反射回来的亮“十”
字像都能看见为止，如果亮“十”字像不在分划板上方的十字线交点处，采用各
半（1/2）调节逐次逼近的方法，调节载物台螺钉使位移量减少一半，调节主轴
高低螺钉使位移量h再减少一半，即观察到亮“十”字像与分划板准线上方的十
字线交点重合，如图13-10.调节过程中，两个反射面要轮流调节，反复多次直至
都重合为止.
3）消除视差：眼睛上下左右移动，发现有视差，可微微前后移动目镜，使亮“十”字像与分划板准线上方的十字线无视差的重合.说明望远镜光轴已垂直于旋转主轴.然后拧紧“目镜锁紧螺钉”.这样望远镜光轴高低调节螺钉和载物台调平螺钉不能再任意动了，否则就要重新调整.
图02-24
4）载物台调平：将“平行平板双面反射镜”按三螺钉中垂线放好，如图02-24，旋转游标盘连同载物台及反射镜，使反射面垂直望远镜光轴，观察亮“十”字像，只能调节载物台螺钉，使“十”字像与分划板准线上方的十字线交点重合，关闭望远镜照明灯.
3.平行光管的调整
(1)把狭缝调到物镜的焦平面上，即为平行光管对无穷远调焦.
(2)调平行光管的光轴垂直于旋转主轴.
图02-25
方法是先粗调，用眼睛直接观察，通过调节“平行光管光轴高低调节螺钉”，使平行光管水平.然后细调，以调好的望远镜为基础.打开实验用光源，在望远镜中观察狭缝，如狭缝不清晰，松开“狭缝装置锁紧螺钉”，前后移动狭缝机构，使狭缝边缘清晰地成像在望远镜的分划板平面上，即完成了平行光管的调焦.如狭缝倾斜，可旋转狭缝机构，使狭缝像与目镜分划板的垂直准线重合，并拧紧紧固螺钉.在望远镜中观察，通过调整“平行光管光轴高低调节螺钉”，使狭缝像在视场的中心对称（即位于分划板的中间），即完成了平行光管的主轴垂直于旋转主轴.在望远镜中观察，狭缝像约1mm宽，通过调节“狭缝宽度调节手轮”达到，此手轮不能随便乱拧，以免伤害狭缝刀口.
六、测量
在正式测量之前，请先弄清你所使用的分光计中下列各螺丝的位置：①控制
望远镜（连同刻度盘）转动的制动螺钉；②控制望远镜微动的螺钉。
三棱镜折射率的测定
•• 分别放松游标盘和望远镜的制动螺丝，转动游标盘（连同三棱镜）使平行光射入三棱镜的AC 面，转动望远镜在AB 面处寻找平行光管中狭缝各色光的像.然后向一个方向缓慢地转动游标盘（连同三棱镜）在望远镜中观察狭缝像的移动情况，当随着游标盘转动而向某个方向移动的狭缝像，正要开始向相反方向移动时，固定游标盘.轻轻地转动望远镜，使分划板上竖直线与狭缝像对准，记下两游标指示的读数，记为T 5、T 5’；然后取下三棱镜，转动望远镜使它直接对准平行光管，并使分划板上竖直线与狭缝像对准，记下对称的两游标指示的读数，记为T 6、T 6’，可得
重复测量三～五次求平均.用上式求出棱镜的折射。
重复上述依次求出个色光折
射率完成下表。
七、数据处理
作出折射率与入射光波长关系曲线图，分析出三棱镜折射率与入射光波长关系。
''min 65651
(T T T T )
2δ=-+-
八、实验可行性
综上所述原理符合物理学原理，实验室仪器满足数据测量需要，数据处理和误差计算方案符合实验要求，实验可行。
九、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.如果过了刻度的零点，该游标读数应加上360º来计算。