分光计实验报告()

分光计实验陈说之马矢奏春创作

创作时间：二零二一年六月三十日

【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, 并用它来丈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资料折射率 【实验仪器】

分光计, 双面平面镜, 汞灯光源、读数用放年夜镜等. 【实验原理】 1、调整分光计： (1)调整望远镜：

ａ目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线.

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理

创作时间：二零二一年六月三十日

创作时间：二零二一年六月三十日

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, 可以到达较高的精度.这种方法需要将待测资料磨成一个三棱镜.如果测液体的折射率, 可用概况平行的玻璃板做一

个中间空的三棱镜, 充入待测的液体, 可用类似的方法进行丈量.

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即是出射角

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是固定的, δ随i和i’而变动, 另外出射角

i’也随入射角i而变动, 所以偏向角δ仅是i的函数．在实验中

可观察到, 当i变动时, δ有一极小值, 称为最小偏向角．

d0令 di, 由式(6-4)得

创作时间：二零二一年六月三十日

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di'1di

（6-5）

再利用式（6-3）和折射定律

sininsinr,sini'nsinr' （6-6）

获得

1(1n2)tg2r1(1n2)tg2r'(6-7)

由式（6-5）可得：

1(1n2)tg2r1(1n2)tg2r'因为r和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的折射率n为

1sin(minA)sini2nAsinrsin2 （6-9）

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δmin, 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δmin用分光计测定.

创作时间：二零二一年六月三十日

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折射率是光波波长的函数, 对棱镜来说, 随着波长的增年夜, 折射率n则减少, 如果是复色光入射, 由于三棱镜的作用, 入射光中分歧颜色的光射出时将沿分歧的方向传布, 这就是棱镜的色散现象.

【实验内容】

1、调节分光计（调整方法见原理部份） 2. 调节三棱镜

使三棱镜光学正面垂直望远镜光轴, 三棱镜光学正面也是一个光的反射平面.

（1）调整载物台的上下台面年夜致平行, 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, 在望远镜中观察从正面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. 丈量顶角A：转动游标盘, 使棱镜AC正对望远镜记下游标１的读数1和游标２的读数2.再转动游标盘, 再使AB面正对望远镜, 记下游标１的读数1和游标２的读数2.同一游标两次读数误差11或22, 即是载物台转过的角度, 而是Ａ角的补角,

Ａ＝.重复把持两次, 记下数

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创作时间：二零二一年六月三十日

据.

4.丈量三棱镜的最小偏向角.（具体原理看实验原理） （1）平行光管狭缝瞄准前方水银灯.

（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.谱线瞄准分划板. （4）记下读数1和2转至（2）, 记下读数1和2, 有

sinn(5)根据

sini1Asin2minA2Asin2以及所得数据求出棱镜资料的折射率

5、注意事项

①转动载物台, 都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, 宽了丈量误差年夜, 太窄光通量小.狭缝易损坏, 尽量少调.调节时要边看边调, 举措要轻, 切忌两缝太近.

③光学仪器螺钉的调节举措要轻柔, 锁紧螺钉也是指锁住即可, 不成用力, 以免损坏器件. 【数据处置】

1．顶角的丈量及处置：

角度/分组 1 0°45′ 2 20°02′ 3 24°29′ 平均值 标准差 1 创作时间：二零二一年六月三十日

创作时间：二零二一年六月三十日

1 2  2120°47′ 180°43′ 300°48′ 120°02′00″ 140°04′ 200°00′ 320°05′ 120°02′00″ 144°30′ 204°27′ 324°31′ 120°01′00″ 120°01′40″ 28″ 1122 120°05′00″ 120°05′00″ 120°04′00″ 120°04′40″ 28″ 111222120°03′30″ 120°03′30″ 120°02′30″ 120°03′10″ 28″ 由于 A=, 可得: A59°56′50″. 2．用最小偏向角法测棱镜资料折射率 丈量次数为一次.

1 110°55′ 1 59°37′ 2 297°43′  2246°23′ 由A59°56′50″

得：

min111222=51°19′00″

nsini1Asin2sinminA2Asin2

综上

【误差分析】

1.本试验的仪器为分光计精确度高, 可是读数存在认为因素, 会造成微小误差, 可由屡次丈量减小误差.

2.实验仪器自己存在系统误差, 这时可通过选取更精确的仪器

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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, 对数据的处置更加熟练, 同时完成了物理量的丈量与数据处置任务, 并求出三棱镜的折射率 .

创作时间：二零二一年六月三十日

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