1、三棱鏡折射率與入射光波長關(guān)系的研究一、實(shí)驗(yàn)要求已知棱鏡頂角，用什么方法測量它的折射率？作出折射率一波長關(guān)系曲線。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、用最小偏向角法測定棱鏡玻璃的折射率；2、探究折射率與入射波長的關(guān)系。三、實(shí)驗(yàn)儀器分光計(jì)、光源（汞燈）、三棱鏡、平面鏡四、實(shí)驗(yàn)原理Ti三棱鏡如圖02-16所示，AB和AC是透光的光學(xué)表面，又稱折射面，其夾角稱為三棱鏡的頂角；BC為毛玻璃面，稱為三棱鏡的底面。1、最小偏向角法測三棱鏡玻璃的折射率如圖所示，假設(shè)有一束單色平行光LD入射到棱鏡上，經(jīng)過兩次折射后沿ER方向射出，則入射光線LD與出射光線ER間的夾角厲稱為偏向角.轉(zhuǎn)動三棱鏡，改變?nèi)肷涔鈱鈱W(xué)面AC的入射角，出射光線

2、的方向ER也隨之改變,即偏向角占發(fā)生變化沿偏向角減小的方向繼續(xù)緩慢轉(zhuǎn)動三棱鏡，使偏向角逐漸減??；當(dāng)轉(zhuǎn)到某個位置時，若再繼續(xù)沿此方向轉(zhuǎn)動，偏向角又將逐漸增大，此位置時偏向角達(dá)到最小值，稱為最小偏向角厲血.可以證明棱鏡材料的折射率與頂角及最小偏向角勺山的關(guān)系式為:1sm2（5+a）min.asin2利用三棱鏡的頂角a=60。及測出最小偏向角5min，即可由上式算出棱鏡材料的折射率n。實(shí)驗(yàn)中汞燈發(fā)出的是由波長為671（橙光）、546（綠）、435（藍(lán)）、404（藍(lán)紫）組成的復(fù)色光。測出各波長色光通過三棱鏡的最小偏向角才強(qiáng)，進(jìn)而可求出各波長色光通過三棱鏡的折射率n。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟分光計(jì)的調(diào)節(jié)：分光

3、計(jì)由五部分組成：三腳架座、望遠(yuǎn)鏡、載物平臺、平行光管和游標(biāo)盤.其結(jié)構(gòu)見圖02-21和圖02-22圖02-211.平行光管2.載物臺3.刻度盤4.望遠(yuǎn)鏡5.狹縫寬度調(diào)節(jié)旋鈕6.望遠(yuǎn)鏡目鏡鎖緊螺釘7.目鏡視度調(diào)節(jié)手輪8.望遠(yuǎn)鏡目鏡體前后移動手輪9.望遠(yuǎn)鏡水平調(diào)節(jié)螺釘10.載物臺鎖緊螺釘11.狹縫體鎖緊螺釘12.狹縫體系統(tǒng)前后移動手輪13.游標(biāo)盤微調(diào)螺釘14.平行光管水平調(diào)節(jié)螺釘15.望遠(yuǎn)鏡止動螺釘16.望遠(yuǎn)鏡光軸高低調(diào)節(jié)螺釘17.小棱鏡照明系統(tǒng)18.刻度盤微調(diào)螺釘19.刻度盤止動螺釘20.游標(biāo)盤調(diào)平螺釘21.游標(biāo)盤止動螺釘22.平行光管軸高低調(diào)節(jié)螺釘分光計(jì)讀數(shù)系統(tǒng)由主刻度盤（刻度范圍0-360度，

4、分度值0.5度）與游標(biāo)盤（游標(biāo)讀數(shù)示值1分）組成.圖02-22目鏡調(diào)焦其目的是使眼睛通過目鏡能清楚的看到目鏡中分劃板上的黑準(zhǔn)線（又稱叉絲）.方法是旋轉(zhuǎn)“目鏡調(diào)焦手輪”，直至看清分劃板上的叉絲如發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)線傾斜,可松開“目鏡緊鎖螺釘”，旋轉(zhuǎn)目鏡使準(zhǔn)線準(zhǔn)直.用自準(zhǔn)直法調(diào)整望遠(yuǎn)鏡目頤視場圖02-231）首先是望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦，即將亮綠色的“十”字像，調(diào)焦到物鏡的焦平面上，如圖02-22,即為望遠(yuǎn)鏡對無窮遠(yuǎn)調(diào)焦了.其次是調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的光軸垂直于旋轉(zhuǎn)主軸.先粗調(diào)，用眼睛直接觀察，通過調(diào)節(jié)“載物臺調(diào)平螺釘”（三只中的兩只）使載物臺水平用眼睛直接觀察，通過調(diào)節(jié)“望遠(yuǎn)鏡主軸高低調(diào)節(jié)螺釘”，使望遠(yuǎn)鏡主軸水平然后進(jìn)行細(xì)調(diào)，在

5、載物臺的中央放上“光學(xué)平行平板雙面反射鏡”，放法呈三個螺釘?shù)闹写咕€，如圖02-23.接通望遠(yuǎn)鏡上的照明燈6.3V電源，從目鏡中觀察,可見一亮綠斑，通過前后移動目鏡，使亮斑成清晰的亮綠色“十”字像，即完成了望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦.2）望遠(yuǎn)鏡光軸垂直旋轉(zhuǎn)主軸的調(diào)整方法：把游標(biāo)盤連同載物臺及反射鏡旋轉(zhuǎn)180度觀察，如沒有見到亮“十”字像，可調(diào)節(jié)“載物臺調(diào)平螺釘中垂直反射鏡的兩個及”望遠(yuǎn)鏡主軸高低螺釘，直到反射鏡的兩個面分別反射回來的亮“十”字像都能看見為止，如果亮“十”字像不在分劃板上方的十字線交點(diǎn)處，采用各半（1/2）調(diào)節(jié)逐次逼近的方法，調(diào)節(jié)載物臺螺釘使位移量減少一半，調(diào)節(jié)主軸高低螺釘使位移量h再減少一半，即

6、觀察到亮“十”字像與分劃板準(zhǔn)線上方的十字線交點(diǎn)重合，如圖13-10調(diào)節(jié)過程中，兩個反射面要輪流調(diào)節(jié)，反復(fù)多次直至都重合為止.消除視差：眼睛上下左右移動，發(fā)現(xiàn)有視差，可微微前后移動目鏡，使亮“十”字像與分劃板準(zhǔn)線上方的十字線無視差的重合.說明望遠(yuǎn)鏡光軸已垂直于旋轉(zhuǎn)主軸.然后擰緊“目鏡鎖緊螺釘”.這樣望遠(yuǎn)鏡光軸高低調(diào)節(jié)螺釘和載物臺調(diào)平螺釘不能再任意動了，否則就要重新調(diào)整.(C)圖02-24載物臺調(diào)平：將“平行平板雙面反射鏡”按三螺釘中垂線放好，如圖02-24，旋轉(zhuǎn)游標(biāo)盤連同載物臺及反射鏡，使反射面垂直望遠(yuǎn)鏡光軸，觀察亮“十”字像，只能調(diào)節(jié)載物臺螺釘，使“十”字像與分劃板準(zhǔn)線上方的十字線交點(diǎn)重合，關(guān)

7、閉望遠(yuǎn)鏡照明燈.平行光管的調(diào)整(1)把狹縫調(diào)到物鏡的焦平面上，即為平行光管對無窮遠(yuǎn)調(diào)焦.(2)調(diào)平行光管的光軸垂直于旋轉(zhuǎn)主軸.使平行光管水平.然后細(xì)調(diào)，以調(diào)好的望遠(yuǎn)鏡為基礎(chǔ).打開實(shí)驗(yàn)用光源，在望遠(yuǎn)鏡中觀察狹縫，如狹縫不清晰，松開“狹縫裝置鎖緊螺釘”，前后移動狹縫機(jī)構(gòu)，使狹縫邊緣清晰地成像在望遠(yuǎn)鏡的分劃板平面上，即完成了平行光管的調(diào)焦.如狹縫傾斜，可旋轉(zhuǎn)狹縫機(jī)構(gòu)，使狹縫像與目鏡分劃板的垂直準(zhǔn)線重合，并擰緊緊固螺釘.在望遠(yuǎn)鏡中觀察，通過調(diào)整“平行光管光軸高低調(diào)節(jié)螺釘”，使狹縫像在視場的中心對稱(即位于分劃板的中間)，即完成了平行光管的主軸垂直于旋轉(zhuǎn)主軸在望遠(yuǎn)鏡中觀察，狹縫像約1mm寬，通過調(diào)節(jié)“狹

8、縫寬度調(diào)節(jié)手輪”達(dá)到，此手輪不能隨便亂擰，以免傷害狹縫刀口.六、測量在正式測量之前，請先弄清你所使用的分光計(jì)中下列各螺絲的位置：控制望遠(yuǎn)鏡（連同刻度盤）轉(zhuǎn)動的制動螺釘；控制望遠(yuǎn)鏡微動的螺釘。三棱鏡折射率的測定分別放松游標(biāo)盤和望遠(yuǎn)鏡的制動螺絲，轉(zhuǎn)動游標(biāo)盤（連同三棱鏡）使平行光射入三棱鏡的AC面，轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡在AB面處尋找平行光管中狹縫各色光的像.然后向一個方向緩慢地轉(zhuǎn)動游標(biāo)盤（連同三棱鏡）在望遠(yuǎn)鏡中觀察狹縫像的移動情況，當(dāng)隨著游標(biāo)盤轉(zhuǎn)動而向某個方向移動的狹縫像，正要開始向相反方向移動時，固定游標(biāo)盤.輕輕地轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，使分劃板上豎直線與狹縫像對準(zhǔn)，記下兩游標(biāo)指示的讀數(shù)，記為T、T；然后取下三棱鏡，轉(zhuǎn)

9、動望遠(yuǎn)鏡使它直接對準(zhǔn)平行光管，并使分劃板上豎直線與狹縫像對準(zhǔn)，記下對稱的兩游標(biāo)指示的讀數(shù)，記為T、T,668=1（|T-T|+T-T）min26565重復(fù)測量三五次求平均用上式求出棱鏡的折射。重復(fù)上述依次求出個色光折射率完成下表。光頻率（力T5T68.科min紫光(404.7)3444716423219333923125141.1326藍(lán)光34516521939126301.1208(435.8)51532023綠光34816821939128401.1099(5461)01022122黃光34816821939128521.1081(578)15162124七、數(shù)據(jù)處理作出折射率與入射光波長關(guān)系曲線圖，分析出三棱鏡折射率與入射光波長關(guān)系。三棱鏡折射率與入射光波長的關(guān)系八、實(shí)驗(yàn)可行性綜上所述原理符合物理學(xué)原理，實(shí)驗(yàn)室儀器滿足數(shù)據(jù)測量需要，數(shù)據(jù)處理和誤差計(jì)算方案符合實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)可行。九、注意事項(xiàng)1望遠(yuǎn)鏡、平行光管上的鏡頭，三棱鏡、平面鏡的鏡面不能用手摸、揩.如發(fā)現(xiàn)有塵埃時，應(yīng)該用鏡頭紙輕輕揩擦.三棱鏡、平面鏡不準(zhǔn)磕碰或跌落，以免損壞.2分光計(jì)是較精密的光學(xué)儀器，要加倍愛護(hù)，不應(yīng)在制動螺絲鎖緊時強(qiáng)行轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，也