分光仪的使用

分光仪的使用（角度法测折射率）一， 实验原理: 1, 如图，三角形ABC为一三棱镜的横截面，其中AB,AC是两个光学面，BC为毛玻璃面，又称三棱镜的底面。假设有一单色光SD射到棱镜上，经三棱镜两次折射后沿PS射出，其中入射光线SD与出射光线PS的夹角称为偏向角、偏向角的大小随入射角i1的改变而改变，当i1为某值时，偏向角达到最小值min，min称为最小偏向角。对于给定的棱镜，如保持入射光线的入射角i1不变，则偏向角与入射光的波长有确定的关系，不同的波长会有不同的偏向角，这就是三棱镜的色散现象，所以利用分光计和三棱镜可以进行光谱定性分析。我们可以证明：当单色光对称的通过三棱镜时，也就是当i1=i2时，=min，并且三棱镜玻璃的折射率n与三棱镜顶角和最小偏向角之间有如下关系：n=sin（min+A）/2）/ （sinA/2）. （1） 2，用单色扩展光源照射到三棱镜AB面上，是扩展光源以约90掠入棱镜。当扩展光源从各个方向入射到AB面时，以90入射的光线的内折射角最大，出射角最小为i2min。凡入射角大于90的入射光不能进入棱镜，这样在AC侧面观察时，将出现半明半暗的视场。明暗视场的交线就是入射角i1=90和光线的出射方向。可以证明： n= （【cosA+sini2min sinA】2 +1） （2）二， 实验步骤：1， 调节分光计具体步骤如书上169页。最终使其具有以下条件：1），望远镜和平行光管和光轴与分光计中心轴相交且垂直于中心轴线。2），平行光管射出的是平行光。2， 用反射法测三棱镜的顶角，具体步骤如书上169页的实验。但是一般实验时老师会给出顶角的值，如60X 的形式，在最后处理数据时别忘了不确定度的合成。3， 测量最小偏向角将平行光管正对钠灯（有时也用汞灯，区别是汞灯的光经三棱镜后分为黄，绿，蓝，紫几条谱线，在记录最小偏向角时要对其分别记录，分别计算每条谱线的对三棱镜的折射率；如是钠灯，则只有黄光）的出射窗口，使从平行光管射出的平行光最强而均匀。仍使游标盘和载物台固连，使入射光束与三棱镜的顶角的一个侧面的法线成适当的角，保持这个入射光线不变，判断出射光线的出射方向，在此方向观察可看到黄色谱线，然后轻轻的转动载物台，此时需要转动观察方向才能看到原先的黄色谱线，判断此转动是使偏向角减小还是增大；然后转动载物台，使出射光线靠近入射光线（即偏向角减小），直到在某一位置出射光线开始远离入射光线，此位置就是光线以最小偏向角出射的位置。记录下此位置时刻度上的位置分别为1和2，然后移去三棱镜，将望远镜对准平行光管，微调望远镜，使叉丝的竖线对准狭缝的像，在游标上读出另两个读数1 和2 。则min=1/2*【|1-1|+|2-2|】，得出最小偏向角，重复测量几次，算出平均值。将上面测出的最小偏向角和已知的顶角代入公式就可得出折射率n。4， 用单色扩展光源照射到三棱镜AB面上，是扩展光源以约90掠入棱镜。当扩展光源从各个方向入射到AB面时，以90入射的光线的内折射角i2最大，为i2min。凡入射角小于90的入射光不能进入棱镜，这样在AC侧面观察时，将出现半明半暗的视场。明暗视场的交线就是入射角i1=90和光线的出射方向。三， 数据处理1， 用以上两种方法的出的角度直接代入公式就可得出折射率的值。2， 关于不确定度的计算： 对于公式（1），有两个参数min和A。在前面我们可以分别得出mi