分光計的調(diào)整和三棱鏡折射率的測定

1、分光計的調(diào)整和三棱鏡折射率的測定一、實驗?zāi)康?1)了解分光計的結(jié)構(gòu)和各部分的作用，學(xué)會分光計的調(diào)整和使用方法。(2)學(xué)會用最小偏向角法測定棱鏡材料的折射率。二、實驗儀器JJY-1型分光計、光源(鈉光燈或汞燈)、三棱鏡、雙面平面鏡(如圖1所示)三、實驗原理1、分光計的結(jié)構(gòu)分光計由平行光管、望遠(yuǎn)鏡、載物臺、讀數(shù)裝置四個主要部分構(gòu)成1-小燈2-分劃板套筒3-目鏡4-目鏡筒制動螺絲5-望遠(yuǎn)鏡傾斜度調(diào)節(jié)螺絲6-望遠(yuǎn)鏡鏡筒7-夾持待測件彈簧片8-平行光管9-平行光管傾斜度調(diào)節(jié)螺絲10-狹縫套筒制動螺絲11-狹縫寬度調(diào)節(jié)螺絲12-游標(biāo)圓盤制動螺絲13-游標(biāo)圓盤微調(diào)螺絲14-放大鏡15-游標(biāo)圓盤16-刻度圓盤

2、17-底座18-刻度圓盤制動螺絲19-刻度圓盤微調(diào)螺絲20-載物小平臺21-載物臺水平調(diào)節(jié)螺絲22-載物臺緊固螺絲2、分光計各主要部件的結(jié)構(gòu)及原理的介紹(1)平行光管：如圖3所示。圖2JJY-1型分光計的外形和結(jié)構(gòu)圖平行光管會聚透鏡圖3平行光管(2)阿貝式自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡：由物鏡、目鏡及分劃板組成，如圖4所不。最新可編輯word文檔圖4阿貝式自準(zhǔn)宜望遠(yuǎn)置(3)載物小平臺：載物小平臺(簡稱載物臺)是用來放置待測物件的。臺面下方裝有3個水平調(diào)節(jié)螺絲，用來調(diào)整臺面的傾斜度。(4)讀數(shù)裝置：讀數(shù)裝置是由刻度圓盤、游標(biāo)圓盤組成如圖5(a)所示。角度游標(biāo)讀數(shù)的方法與游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法相似，如圖5(b)所示，其

3、讀數(shù)為|A=116B=12'口=AB=11612'測量時，要同時記下兩游標(biāo)指示的度數(shù)，然后算出每個游標(biāo)兩次讀數(shù)的差，再取其平均值。3、最小偏角法測折射率Ho匡E 里之無至三慢舞折射一束平行單色光，入射AB面，經(jīng)折射后從AC射出(如圖6所示)，入射光和出射光的夾角5稱為偏向角。當(dāng)入射角i等于出射角i'時，偏向角有最小值，稱為最小偏向角，以8min表示。、.二i-ri'-r'當(dāng)1=i'時，由折射定律得r=r'故有6min=2(i-r)(1)又因rr'=A故有r=A(2)2由（1）式和（2）式得A -En2由折射定律得sinin 二si

4、n rsin.A sin2(3)因此，只要測出三棱鏡的頂角 鏡對單色鈉光的折射率。A和最小偏向角孔心就可算出棱四、實驗步驟1、調(diào)整分光計（1）任務(wù)和目的：望遠(yuǎn)鏡能夠接收平行光（或調(diào)焦到無窮遠(yuǎn)處）。平行光管能夠發(fā)射平行光。望遠(yuǎn)鏡的主光軸垂直于分光計。平行光管主光軸與望遠(yuǎn)鏡主光軸同軸等高。（2）步驟：粗調(diào)（目測判斷）：使望遠(yuǎn)鏡、平行光管和載物臺面大致垂直于中心軸。細(xì)調(diào)：調(diào)整望遠(yuǎn)鏡適合觀察平行光。最新可編輯word文檔調(diào)節(jié)目鏡，使視場中能清晰地看到“十”字形叉絲調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡主光軸垂直于分光計的中心軸按圖7(a)的方式，將雙面鏡置在載物臺上。找到“十”字斑的像后，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡中的叉絲套筒，消除視差，使在望

5、遠(yuǎn)鏡中能清晰地看到像。采用漸近法(或稱各自半調(diào)節(jié)法)調(diào)節(jié)，使得平面鏡法線與望遠(yuǎn)鏡主光軸平行，“十”字兩光斑的反射像與“十”字形叉絲的上焦點重合(如圖8)。旋轉(zhuǎn)載物臺180口之后也能重合。再將雙面鏡旋轉(zhuǎn)900如圖7(b)所示,重復(fù)上述步驟。調(diào)節(jié)平行光管使之產(chǎn)生平行光并調(diào)節(jié)平行光管的主光軸垂直于分光計主軸。2、最小偏向角法測三棱鏡玻璃折射率(1)把三棱鏡放在調(diào)整好的分光計上(圖9)。(2)找到最小偏向角，確定截止線位置。(3)讀出截止光所在角度位置。移去三棱鏡，再讀出入射光所在角度位置。上述兩角位置相減就是要測的最小偏向角的值。3、注意事項：(1)調(diào)節(jié)分光計時，沒調(diào)好一步，調(diào)好的部件不要動最新可編

6、輯word文檔(2)測量時，游標(biāo)盤一定要固定，望遠(yuǎn)鏡和刻度盤一定要鎖定。(3)轉(zhuǎn)動三棱鏡找最小偏向角，對每條折射光都應(yīng)重復(fù)該過程。(4)兩條黃色折射光靠的要近，為區(qū)分它們，可將狹縫調(diào)小些。藍(lán)綠折射光較弱，看不到時，可將狹縫調(diào)大些。五、實驗數(shù)據(jù)1、測三棱鏡頂角126左15023'29609'e右32668'206519'一1E_11_I_I1平=1%左-3左）+（%右-3右）L29.6口0g12023+2065r932668=11683221A5842'22、測最小偏向角；則左囚左)，包右-61右)計算出折射率nAsin=0.49692黃1黃2綠造綠7tv

7、rm紫入射光。左39017'39027'38.5n13,38s36.5力0'35.5790。日右21912'21931,218.5n16,218.216.5力3'2155c9'270s3min505T50芍551口1552s53力g5423n1.65031.65031.65421.66151.67461.6843九（nm）579.2577.8546.2511.87472.55435.7589.41彳_-62.983父10一一.一-62.995、10一一一，一-63.353父10一一，一-63.815乂10一.-64.47810一，一-65.265

8、102.880父10作出n曲線則斜率k=15668,截距b=1.6116n與3的函數(shù)關(guān)系為：n=15668+1.61162AA誤差分析：(1)由于光線的問題和其他外界因素會影響光的傳播方向;(2)測量最小偏向角時未將光束對準(zhǔn)分劃板中心軸；(3)未固定好游標(biāo)盤；(4)讀數(shù)時的誤差。六、課后習(xí)題1、當(dāng)平光管的狹縫很寬時，對測量有什么影響？最新可編輯word文檔答：如果狹縫太寬,則在望遠(yuǎn)鏡中難以看到狹縫清晰的圖像,而后面的測量要用到狹縫的成像，影響實驗結(jié)果。2、已調(diào)好望遠(yuǎn)鏡光軸垂直儀器主軸。若將平面鏡取下后又放到載物臺上（放的位置與拿下前的位置不同），發(fā)現(xiàn)兩鏡面又不垂直望遠(yuǎn)鏡主光軸了，即反射像的位置

9、有不正確了。這是為什么？是否說明望遠(yuǎn)鏡光軸還沒調(diào)節(jié)好？答：不能說明望遠(yuǎn)鏡光軸還沒有調(diào)好.因為將平面鏡取下后,又放到載物臺上（放的位置與拿下前的位置不同）,這時平面鏡已經(jīng)不與儀器主軸平行了,所以不能說明望遠(yuǎn)鏡光軸還沒有調(diào)好.3、用自準(zhǔn)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡時，如果望遠(yuǎn)鏡中十字孔在物鏡焦點以內(nèi)，則十字孔經(jīng)平面鏡反射回望遠(yuǎn)鏡后的像將在何處？答：將平面鏡里面的像看作實物處理,即平面鏡里有一個與鏡子外面真實的物鏡A一樣的透鏡A"（鏡子里外各有一個物鏡和叉絲），這樣“十字孔經(jīng)平面鏡反射回望遠(yuǎn)鏡后的像”其實就是鏡子里的叉絲通過A"和A兩個透鏡成的像，然后就可以用透鏡成像公式來分析像的最終位置。4、如何找到偏向角最小時的三棱鏡位置？答：以綠色光線為例，在載物臺上轉(zhuǎn)動三棱鏡使綠色光線朝偏向角減小的方向移動，直到三棱鏡沿著同方向轉(zhuǎn)動時，該光線在某個位置不再向前移動而向相反的方向移動（即偏向角反而變大為止），則這個位置就是最小偏向角位置。5、