课 题 用分光计测棱镜玻璃的折射率
教 学 目 的 1、使学生了解分光计的结构和原理，学会调节和使用分光计的方法。

2、使学生掌握测量棱镜顶角和最小偏向角的方法。

3、用最小偏向角法计算棱镜玻璃的折射率。

重 难 点 1、分光计的调节 2、最小偏向角的测量
教 学 方 法 讲授、讨论、实验演示相结合 学 时 4个学时
一、前言
分光计是一种精确测量光线偏转角度的光学仪器，常用来测量广波的波长、棱镜 的色散率等。

分光计比较精密，调整部件较多，是一种具有代表性的基本光学仪器， 熟练掌握分光计的调整和使用，对一般光学仪器具有普遍的参考和指导作用。

折射率是介质材料光学性质的重要参量，测量的方法也很多，本实验通过测量三 棱镜的顶角和最小偏向角来求出棱镜玻璃的折射率。

二、实验仪器
JJY 型分光计，6.3V/220V 变压器，手持照明放大镜，双面镜、三棱镜、低压汞 灯及电源。

三、实验原理
三棱镜是分光仪器中的色散元件，其主截面是等腰三 角形，如图1所示，光线以入射角1i 投射到棱镜AB 面 上，经棱镜两次折射后，以2i 角从AC 面射出，出射光 线与入射光线的夹角δ称为偏向角。

δ的大小随入射角1i 而改变。

可以证明，当12i i =时，偏向角为极小值min δ称为棱镜的最小偏向角。

它与棱镜的顶角
A 和折射率n 之间有如下关系：
四、实验内容及步骤
图1 光线在三棱镜中的折射
1、调节分光计 （１）调节的要求
分光计的调节要达到“三垂直”的几何要求和“三聚焦”的物理要求。

“三垂直”是 指载物台平面、望远镜的主光轴、平行光管的主光轴必须与分光计主轴垂直。

“三聚 焦”是指叉丝对目镜聚焦，即在目镜中能看到清晰的叉丝的像；望远镜对无穷远聚焦 即平面镜返回清晰的绿十字的像；狭缝对平行光管物镜聚焦，即在望远镜中看到清晰 的狭缝像。

（２）调节的步骤
①参照图２，简要的介绍分光计的基本构造以及各部件的功能和调节方法。

②目测粗调“三垂直”。

③调叉丝对目镜聚焦。

打开电源，让 照明小灯照亮望远镜视场。

旋转目镜 同时眼睛从目镜中观察，直至看到叉 丝变清晰，此时叉丝正好位于目镜的 焦平面上。

④调望远镜对无穷远聚焦。

⑤调望远镜的主光轴与分光计主轴垂直。

⑥调载物台平面与分光计主轴垂直。

⑦狭缝对平行光管的物镜聚焦。

⑧调平行光管主光轴与分光计主轴垂直。

２、调节三棱镜的两个光学面平行于分光计主轴
将三棱镜放置于载物台上，使其每一个角对准一个调平螺钉，并使其非光学面对准平 行光管。

采用“二分法”反复调节，直至AB 、AC 两面返回的绿十字像与调节用的 叉丝重合，此时棱镜的两光学面就平行于分光计主轴。

3、用自准法测三棱镜的顶角。

4、测量三棱镜的最小偏向角min δ。

五、数据表格及数据处理
入射光波长：546.1nm λ= 分光计分度值：'1
图2 分光计
1－物镜 2－分划板 3－目镜 4－小棱镜 5－小电珠
图3 自准自目镜
实验结果计算
（1）三棱镜的顶角060A = （２）最小偏向角0'min 38δ=（３）棱镜玻璃的折射率
（４）不确定度的计算 ①求A U
三棱镜的顶角直接取060A =，因此只要取A 的B 类不确定度分量，所以
②求min U δ ③求n U
④结果表达式
0'00min 11
sin ()/sin sin (384960)/sin 30222
A n A δ=+=+
1.5187n =
'
110.0001733
B yi A U U rad ==∆==
min 5
2'
min min()
1
()/(54)0.450.00013A i i U S rad δδ
δ===
-⨯==∑ '
10.000173
B U rad ==
min 220.000214A B U U U rad δ=+=
min min min 2222
1csc (sin csc )cos 0.0002122222
A n A A A U U U δδδ+=+=
1.51870.0003n n n U =±=±
六、注意事项
1、在实验中，拿放光学器件时，要轻拿轻放，注意不要用手接触光学面。

2、在转动望远镜时，不要直接转镜筒，而是转动望远镜下面的支架。

3、在测量偏转角度时，一定要固定度盘和望远镜，让它们仪器转动。

七、教学后记
1、本实验操作步骤很多，操作难度较大，一定要注意边讲解边演示。

2、由于实验步骤太多，一般采取分步讲解，讲解完一个大的步骤以后，马上要求学 生操作，培养学生的动手能力。

3、实验报告填写时，要强调测量结果的标准化表达、不确定度的计算以及课后思考 题。