折射法测定棱镜折射率
实验内容:
2、测定棱镜的折射率
根据棱镜折射的光路图,放置好三棱镜, 旋转载物台去寻找最小偏向角的位置并 记录 (1 ,1' ) ,移动望远镜对准入射光的 位置并记录 ( 2 , 2' ) ,即可以计算棱镜的 最小偏向角:
min
1 | ( 2 1 ) ( 2' 1' ) | 2
sin
则,棱镜的折射率为: n
min
sin
2 2
实验步骤:
一.调节分光计。
二.寻找最小偏向角。 三.记录最小偏向角的方位角。
四.记录入射光的方位角
五.计算最小偏向角。 六.计算待测棱镜的折射率。
一、 调节分光计
1.粗调 (1)目测粗调使望远镜光轴大致水平,并 粗调平行光管使其与望远镜大致共轴。 (2)调节载物台水平度调节螺丝使载物台 台面大致水平。
n sin sin
2 2
实验内容:
1.调节分光计 (1)把望远镜目镜分划板上的叉丝调节清晰; (2)把望远镜调节到适合观察平行光; (3)把望远镜的光轴调节到与仪器的主轴垂直; (4)把平行光管调节到能够出射平行光; (5)把平行光管的光轴调节到与望远镜共轴; (6)把狭缝调节成竖直状态且宽度适中。
图4 双面反射镜的放置
图5 双面反射镜反射 回来的绿十字
一、 调节分光计
2、调节望远镜
(3)应用各半调节法调节望远镜的光轴 与仪器的主轴垂直。
a、望远镜内出现清晰的绿十字叉丝像,而与 分划板上方的十字刻度线有一定的高度差 h(图6 a)。 b、调节望远镜光轴仰角调节螺丝,使高度差 h 减小一半 (图6b)。 c、再调节载物台调平螺丝b 或c,使高度差全 部消除(图6c)。
图6 各半调 节法示意图
一、 调节分光计
d、旋转载物台,使双面反射镜转过180°, 重复各调一半法,使绿十字叉丝像如图 6(c)所示。
e、重复上述步骤,使经双面反射镜两个面反 射的的绿十字叉丝像均如图 6(c)所示。
一、 调节分光计
3、调节平行光管
(1)调节平行光管,使其适合观察平行光
调节平行光管上的狭缝装置在平行光 管轴线上的位置,直到狭缝的像最清 晰,此时平行光管出射平行光,如图 7所示。
遮光窗
图3 目镜分划板
一、 调节分光计
2、调节望远镜
(2)应用自准法对望远镜调焦,使其适合观察平行光
a、 接上电源,将分划板照亮。
b、将双面反射镜放在载物台上 (如图4)。 c、调节望远镜府仰角螺钉,寻 找经过平面镜反射回来的的 绿十字,并前后移动目镜装 置对望远镜调焦,使绿十字 叉丝成像清晰(如图5)。
实验目的:
1.
熟悉分光计的构造以及调节和使用。
2.
学习确定最小偏向角的方法。 学习测定棱镜折射率的方法。
3.
实验原理及背景知识介绍:
折射率是描述物质光学性质 的物理量,折射率的大小与物 质的状态有关,还与光的波长 有关。对于不同的物质状态, 折射率的测量方法也不尽相同, 而最小偏向角法是测定三棱镜 折射率的基本方法之一 。
二、寻找最小偏向角
3、观察偏向角的变化
慢慢转动载物台,同时注意谱线的移动情况, 观察偏向角的变化。顺着偏向角减小的方向,缓 慢转动载物台,使偏向角继续减小,直 至看到谱线移至某一位置后将反向移动 ,即 为最小偏向角的位置。
三、测定最小偏向角的方向
转动望远镜支架,使绿色谱线位于分 划板的中央,调节望远镜微调螺丝,使望 远镜内的分划板十字刻度线的中央竖线对 准该绿色谱线中央,从游标“1”和游标 “2”读出该折射光线的角度 (1 ,1' ) 。
四、测定入射光方向
移动望远镜支架,将望远 镜对准平行光管,微调望远 镜,将狭缝像准确地位于分 划板的中央竖直刻度线上, 从两游标读出入射光线的角 ' ( , 度 2 2 ) ,重复测量8次。
五、计算最小偏向角
根据最小偏向角的方向 (1 ,1' ) , 以及入射光的方向 ( 2, 2' ) ,即 可计算最小偏向角:
一、 调节分光计
2、调节望远镜
(1)目镜调焦 目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能 很清楚地看到目镜中分划板上的刻线 和叉丝。调焦办法:接通仪器电源, 把目镜调焦手轮旋出,然后一边旋进 一边从目镜中观察,直到分划板刻线 成像清晰,再慢慢地旋出手轮,至目 镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破 坏时为止(如图3)。
旋转狭缝90o,使其与目镜分 划板竖直刻线平行,调节狭缝 宽度调节手轮,使狭缝宽度适 中,如图9所示。
图9 狭缝宽度
调节示意图
二、 寻找最小偏向角
1、按照棱镜折射光路图放置好三棱镜:
图 棱镜折射光路图,BC为三棱镜的底面 δ 为折射光线的偏向角
二、寻找最小偏向角
2、寻找折射光
用光源照亮狭缝,根据折射定律判断折射光的出 射方向,同时移动望远镜观察,可看到几条平行的 彩色谱线,即为折射光。
实验原理及背景知识介绍:
三棱镜是由折射平面组成的光学系统。具体 说来,它是由两个或两个以上的不平行的折射平 面围成的透明介质元件。它的主要作用是使通过 它的光线的行进方向相对与原来的方向发生偏折。 所以偏向角是它的主要特征量。
如图1 入射光线SD与出射光线 ES’之间的夹角δ ,称 为光在三棱镜截面内的 偏向角。
i1 i4
图1 棱镜折射示意图
实验原理及背景知识介绍:
随 i1 而 对于给定顶角 的三棱镜, 变。在实验中可以观察到当i1 变化时, 有一个最小值,称为最小偏向角 min 。 这时入射光的方向和出射光的方向是 关于三棱镜对称的。
当偏向角达到最小值时,则三棱镜的折 射率为: min
1 | ( 2 1 ) ( 2' 1' ) | 2
min
min
六、计算待测棱镜的折射率n
对于已知顶角 的三棱镜, 测量出某种谱线的最小偏向 角,即可计算该待测棱镜对 这种谱线的折射率为:
图7 平行光 管出射平行光
一、 调节分光计
3、调节平行光管
(2)调节平行光管,使其与望远镜共轴
旋转狭缝90o,使其与目镜分 划板水平刻线平行,调节平行 光管水平调节螺钉,使狭缝与 目镜视场中心的水平刻线重合, 如图8所示。
图8 平行光管与 望远镜共轴示意图
一、 调节分光计
3、调节平行光管
(3)调节缝宽适中(0.5mm左右)