绿光的棱镜折射率的测定[资料]
绿光的棱镜折射率的测定
一(实验名称:绿光的棱镜折射率的测定
二(实验目的:?学习调节和使用分光计
?用分光计测定三棱镜对钠光的折射率 三(实验仪器:?JJY—1型分光计
?钠光灯
?三棱镜
四(实验原理:
当光线自空气经三棱镜射出后,由于折射的关系,光线将发生偏转,出射光线和入射光线之间的夹角称为偏向角。用δ表示。偏向角δ的大小随着入射角?的改变向改变的。当入射角?等于出射角r’时,偏向角δ具有最小值。把此时的偏向角称为最小偏向角。用δ表min示。
由图可知:δ=(?-r)A +(r’-?’)=(?+r’)-(?’+r)
N N δ 因为?’+r=α(α为三棱镜的折射棱
r 角即顶角) ? ?’ r’
所以:δ=(?+r’)-α
可见,δ是?与r’的函数。可以证
C 明,当?=r’时,δ为最小,此情况下?=r’,B
r=?’
设棱镜对某种波长光的折射率为n,由折射定律得:
N=sin ?/sin r =sin r’/sin ?’=sin[(?+r’)/2]/sin[(?+r’)/2]=sin[(δ+α)/2]/sin(α/2)min
由上式可知,只要测出光线的最小偏向角δ折射棱角α,就可以求出三棱镜,对该波min
长光的折射率。
五(实验步骤
(1)调节分光计。为了精确测量,必须将分光计调好,分光计调节好的
标准
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是:
?平行光管能发出平行光
?望远镜能接受平行光
?望远镜光轴和平行光管光轴与仪器的主轴相垂直。 (2)用分光计测量最小偏向角
?打开钠光灯开关,调节分光计与钠光灯的相对位置。使钠光灯位于平行光管轴线的延长线上。用望远镜正对平行光管。使其能看到清晰地狭缝象,再放上三棱镜在载物平台上
?先用眼睛观察,找到经三棱镜折射后的钠光谱线,然后将望远镜转到该位置上
?将望远镜和刻度盘固定在一起,缓缓转动载物小平台,带动三棱镜一起转动,观察钠光谱线的偏向角是在增加还是减小,将载物小平台和三棱镜朝着使偏向角减小的方向转动,一旦发现谱线有向相反方向偏转的趋势,就准确找准此位置,将载物台和三棱镜固定,此位置对应的偏向角即为最小偏向角,然后将望远镜叉丝焦点对准钠光谱线,从双游标上的读书读出Ø和Ø,它们的平均值即为出射谱线所在的方位。 12
?取下三棱镜,让望远镜正对平行光管,使狭缝象通过叉丝交点。记下此时的两个游标
’’上的读书Ø和Ø。他们的平均值就是入射线的方位,然后,用公式求得三棱镜的最小偏12
’’向角:δmin=?1/2(Ø+ Ø)-1/2(Ø+ Ø)? 1212
(3)测量三棱镜的折射顶角
将三棱镜折射棱角对着平行光管,当平行光射到三棱镜的两个光学面上时,转动望远镜在两个适当的位置就可以看到,由此两个光平面反射的狭缝象。根据集合关系可以
证明
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,望远镜在看到狭缝的两个象时,两次刻度盘游标尺上读数之差就等于折射顶角的两倍,由此可求出α角的数值。
六(数据
记录
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及处理?
(1)测量最小偏向角
’’’次Ø Ø (Ø +Ø)/2 Ø Ø (Ø + δmin δmin 1212121
’数 Ø )/2 2
1 270? 90? 180? 322?30 142?35 232?33 52?33
53?3 2 277?5 97?8 187?7 329?15 149?15 239?15 52?8
3 279?21 99?23 189?22 332?48 152?46 242?47 53?25
(2)测三棱镜折射顶角α
’’’次数 Ø Ø (Ø Ø (Ø + Øα α 121121
’+Ø)/2 Ø )/2 22
1 162?30 342?50 252?40 35?30 225?28 135?29 60?11
60?11 2 163?16 343?25 253?20 36?26 226?24 136?25 60?5
3 167?13 347?18 257?15 33?2 223? 133?1 60?5 (3)求折射率
n= sin[(δ+α)/2]/sin(α/2)=1.67 min
(4)求相对误差
(n-n)/ n×100%=14.4% 标标
六(思考题
?实验中要求安全使用三棱镜,应该注意哪些问题, 答:应该注意三棱镜的轻拿轻放,使用前擦拭干净三棱镜,注意三棱镜的两个光学平面。
?用自准直发调节望远镜适合于观察平行光的主要步骤是什么, 答:?平行光管能发出平行光?望远镜能接受平行光?望远镜光轴和平行光管光轴与仪器的主轴相垂直。
?为什么分光计要用两个游标读数,
答:因为一个游标读表时会产生偏心差,用两个读数,则其中一个偏心表为正,向另一个为负,且它们的绝对值大小相等,故相互抵消,这就消除了偏心差。
090403223
倪文强