1、分光计实验报告【实验目的】1、了解分光计的结构和工作原理2、掌握分光计的调整要求和调整方法，并用它来测量三棱镜的顶角和最小偏向角。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：目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。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，另一镜面的反射象仍落在原处。(2)调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴：将被照明的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
2、理介质的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的折射率，可以达到较高的精度。这种方法需要将待测材料磨成一个三棱镜。如果测液体的折射率，可用表面平行的玻璃板做一个中间空的三棱镜，充入待测的液体，可用类似的方法进行测量。当平行的单色光，入射到三棱镜的 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 和 AB 面法线的夹角 i 称为入射角，出射光 ER 和AC 面法线的夹角 i称为出射角，入射光和出射光的夹角 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，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角 min 。由
3、图 7.1.2-8 可知： =（i-r）+（i-r ） （6-2）A=r+r （6-3）可得： =（i+i ）-A （6-4）三棱镜顶角 A 是固定的， 随 i 和 i而变化，此外出射角 i也随入射角 i 而变化，所以偏向角 仅是 i 的函数在实验中可观察到，当 i 变化时， 有一极小值，称为最小偏向角令 ，由式(6-4)得0d（6-5）1di再利用式（6-3）和折射定律（6-6）,snirsinr得到riididi cos)1(co ssin1co222tgnrrr(6-7) )(2tg由式（6-5）可得： )1(12rtgnrnt因为 r 和 r都小于 90， 所以有 r =r 代入式（5
4、）可得 i =i。因此，偏向角 取极小值极值的条件为：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 min ，这时由式（6-4）可得： min=2i A )(21min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的折射率 n 为（6-9 ）2si)(1sinmiAr由式（6-9）可知，只要测出三棱镜顶角 A 和对该波长的入射光的最小偏向角 min，就可以计算出三棱镜玻璃对该波长的入射光的折射率。顶角 A 和对该波长的最小偏向角 min 用分光计测定。折射率是光波波长的函数，对棱镜来说，随着波长的增大，折射率 n 则减少，如果
5、是复色光入射，由于三棱镜的作用，入射光中不同颜色的光射出时将沿不同的方向传播，这就是棱镜的色散现象。【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，三棱镜光学侧面也是一个光的反射平面。（1）调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，使镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直。（2）接通目镜照明光源，遮住从平行光管来的光，转动载物台，在望远镜中观察从侧面 AC 和 AB 返回的十字像，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的读数 和游标的读数 。12再转动游标盘，再使 A
6、B 面正对望远镜，记下游标的读数 和游标的读数 。同一游标两12次读数误差 或 ，即是载物台转过的角度 ，而 是角的补角，12 . 重复操作两次，记下数据。4.测量三棱镜的最小偏向角。 （具体原理看实验原理）（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的方向移动，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 和 转至（2） ，记下读数 和 ，有11221min2(5)根据 以及所得数据2sinsimi1An求出棱镜材料的折射率5、注意事项转动载物台，都是指转动游标盘带动载物台一
7、起转动。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。调节时要边看边调，动作要轻，切忌两缝太近。光学仪器螺钉的调节动作要轻柔，锁紧螺钉也是指锁住即可，不可用力，以免损坏器件。【数据处理】1顶角的测量及处理：角度/分组 1 2 3 平均值 标准差1045 2002 242912047 14004 14430218043 20000 2042730048 32005 3243111200200 1200200 1200100 1200140 2821200500 1200500 1200400 1200440 28211200330 1200330 1200230
8、 1200310 28由于 A= , 可得: 595650.A2用最小偏向角法测棱镜材料折射率测量次数为一次. 11 2211055 5937 29743 24623由 595650 =511900A21min2得：=1.65202sinsimi1An综上 n=1.6520【误差分析】1.本试验的仪器为分光计精确度高，但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的仪器来减小误差。【实验总结】通过本次实验，对分光计有了一定的了解，掌握了一定的调整技术，对数据的处理更加熟练，同时完成了物理量的测量与数据处理任务，并求出三棱镜的折射率 。
