分光计实验报告.doc

分光计实验报告
【实验目得】
１、了解分光计得结构与工作原理
2、掌握分光计得调整要求与调整方法,并用它来测量三棱镜得顶角与最小偏向角。
3、学会用最小偏向角法测棱镜材料折射率
【实验仪器】
分光计,双面平面镜,汞灯光源、读数用放大镜等.
【实验原理】
1、调整分光计:
(１）调整望远镜:
a目镜调焦：清楚得瞧到分划板刻度线。
b调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。
c调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时,反射象落在上十字线中心,平面镜旋转18０°后,另一镜面得反射象仍落在原处。
(2）调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴：将被照明得狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光.
2、三棱镜最小偏向角原理
介质得折射率可以用很多方法测定，在分光计上用最小偏向角法测定玻璃得折射率，可以达到较高得精度。这种方法需要将待测材料磨成一个三棱镜。如果测液体得折射率，可用表面平行得玻璃板做一个中间空得三棱镜,充入待测得液体,可用类似得方法进行测量。
当平行得单色光，入射到三棱镜得AB面，经折射后由另一面AC射出，如图７.1。２—8所示。入射光线ＬD与ＡB面法线得夹角i称为入射角,出射光EＲ与AC面法线得夹角i’称为出射角,入射光与出射光得夹角δ称为偏向角。
可以证明，当光线对称通过三棱镜,即入射角i0等于出射角i0’时，入射光与出射光之间得夹角最小，称为最小偏向角δｍin 。由图7．1。2—８可知：
δ=(i—ｒ)+（i'—r’） 　 　　 　 　　 　 　 (６-2)
A=r+ｒ’ 　 　 　 　 　　 　 (6—3）
可得: 　 　　 　 δ=(i+i’)—Ａ　 　 　 　 　 　 　　 　 （6—4）
三棱镜顶角A就是固定得,δ随i与i'而变化,此外出射角i’也随入射角i而变化，所以偏向角δ仅就是i得函数．在实验中可观察到，当i变化时,δ有一极小值,称为最小偏向角。
令 ，由式（6-4)得
　　 　　 　　 (6-5）
再利用式(6-3）与折射定律
　 　 　 　 　 　　 　 　 　　 （6-６)
得到

　 　 　 　 　 　 　 　 　 （6-７）
由式（6-５)可得:

因为r与r’都小于90°，所以有ｒ ＝r’ 代入式（5）可得ｉ =i'。
因此,偏向角δ取极小值极值得条件为:
　　　　　 　　 ｒ =r’ 　 或 i =i’ 　 　 　 　　 　 　 （６-8)
显然，这时单色光线对称通过三棱镜,最小偏向角为δmin ,这时由式(6—4)可得:
δmin=2ｉ –A 　 　 　　

由式（6-3）可得： 　 A=２ｒ

由折射定律式(6-6），可得三棱镜对该单色光得折射率n为
　 　　 　 　　　 　　 　 　 （６-9)
由式(6-９)可知,只要测出三棱镜顶角Ａ与对该波长得入射光得最小偏向角δmin,就可以计算出三棱镜玻璃对该波长得入射光得折射率。顶角A与对该波长得最小偏向角δmiｎ用分光计测定.
折射率就是光波波长得函数,对棱镜来说,随着波长得增大,折射率ｎ则减少，如果就是复色光入射,由于三棱镜得作用,入射光中不同颜色得光射出时将沿不同得方向传播,这就就是棱镜得色散现象。
【实验内容】
１、调节分光计（调整方法见原理部分)
2、 调节三棱镜
使三棱镜光学侧面垂直望远镜光轴，三棱镜光学侧面也就是一个光得反射平面。
(1）调整载物台得上下台面大致平行,将棱镜放到平台上，使镜三边与台下三螺钉得连线所成三边互相垂直。
(2）接通目镜照明光源,遮住从平行光管来得光，转动载物台，在望远镜中观察从侧面ＡC与AB返回得十字像，只调节台下三螺钉，使其反射像都落在上十子线处。
３、 测量顶角A:转动游标盘,使棱镜ＡC正对望远镜记下游标１得读数与游标２得读数。再转动游标盘,再使ＡB面正对望远镜，记下游标1得读数与游标2得读数.同一游标两次读数误差或，即就是载物台转过得角度，而就是A角得补角,
A=、　 　 　重复操作两次,记下数据。ﻩ
４、测量三棱镜得最小偏向角。（具体原理瞧实验原理）
(１）平行光管狭缝对准前方水银灯。
（２）把载物台及望远镜转至(1）处,找出水银灯光谱。
(3）转动载物台,使谱线往偏向角减小得方向移动，望远镜跟踪谱线运动，直到谱线开始逆转为止,固定载物台。谱线对准分划板.
（4）记下读数与转至(2)，记下读数与，有

（５)根据以及所得数据求出棱镜材料得折射率
5、注意事项
①转动载物台，都就是指转动游标盘带动载物台一起转动.
②狭缝宽度1ｍm左右为宜,宽了测量误差大,太窄光通量小。狭缝易损坏，尽量少调。调节时要边瞧边调，动作要轻，切忌两缝太近。
③光学仪器螺钉得调节动作要轻柔，锁紧螺钉也就是指锁住即可,不可用力，以免损坏器件。
【数据处理】
１．顶角得测量及处理：
角度／分组
1
2
３
平均值
标准差

0°４5′
2０°02′
２4°29′

１20°47′
１40°04′
144°30′

18０°43′
200°00′
204°２7′

300°48′
3２0°05′
324°3１′

１２０°02′00″
120°02′0０″
120°01′０0″
120°01′4０″
28″

１20°05′00″
1２0°０5′0０″
120°04′00″
120°04′40″
28″

120°0３′30″
１20°０3′3０″
１20°０2′3０″
12０°03′１０″
28″
由于 A＝， 可得: 5９°５6′50″、
　2.用最小偏向角法测棱镜材料折射率
测量次数为一次、

110°５5′
59°３7′
297°43′
２46°23′
　 由　５９°56′５0″ =５１°１9′00″
得：
＝1、65２0
综上 　 n=１、6520
【误差分析】
1、本试验得仪器为分光计精确度高,但就是读数存在认为因素,会造成微小误差,可由多次测量减小误差.
　　2、实验仪器本身存在系统误差，这时可通过选取更精确得仪器来减小误差。
【实验总结】
通过本次实验，对分光计有了一定得了解，掌握了一定得调整技术，对数据得处理更加熟练,同时完成了物理量得测量与数据处理任务，并求出三棱镜得折射率 。