棱镜色散关系的研究幻灯片.ppt

棱镜色散关系的研究 邢健讲师 理学院物理实验教学中心 一 目的1 巩固分光计的调整方法 2 用分光计测量三棱镜对不同波长的最小偏向角 3 数据处理 确定色散常数和棱镜的色散关系 棱镜色散关系的研究 二 原理 折射率与波长平方的倒数之间是线性关系 一束平行单色光射入三棱镜的AB面 经折射后从另一面AC射出 如图所示 入射光和出射光之间的夹角 称为偏向角 可以证明当入射角i等于出射角i 时 偏向角有最小值 称为最小偏向角 以 min表示 棱镜的色散关系 根据折射定律 棱镜的折射率n 因此只要测出三棱镜的顶角和最小偏向角 就可算出棱镜对单色光的折射率 三 实验仪器 分光计 三棱镜 汞灯 平行光管 自准望远镜 三棱镜 刻度圆盘 游标 载物台 载物台 自准望远镜 分划板 叉丝 物镜 目镜 分划板 双面反射镜 f 平行光管 物镜 狭缝 平行光管主要由双胶合物镜 狭缝组成 当狭缝位于物镜的焦平面上时 从狭缝射出的光线经物镜后就成为平行光线 由望远镜目镜可清晰地看到狭缝象 汞灯 刻度盘D将圆周分为 一度又分二格 小于半度的数值 用游标V来读数 分光计上安装了两个相差的游标 以消除偏心差 读数时应同时读出 主尺 230 240 游标 10 0 20 读数为 0刻线超过半度刻线位置 主尺 230 240 0 10 20 读数为 0刻线未过半度刻线位置 游标 四 实验内容与要求 1 调整分光计 1 调整目镜使分划板清晰 作为光源的绿十字也清晰 2 目测粗调 正反两面能看见反射十字像 且清晰 3 平行光管和分光计主轴垂直 减半法调整 使正反两面的反射像都和分划板的上线重合 4 调整平行光管 目的是出射平行光 狭缝清晰明亮 粗细与分划板相近 入射方向 b 沿光线折射方向 找狭缝象 c 观察色散现象 2 观察色散现象 平行光管 载物台 3 用望远镜找最小偏向角的准确位置 方法a 移动望远镜 使之能在视场中能看到狭缝象 b 移动载物台 找到狭缝象的转折点 偏向角不再减小 反而增大的位置 载物台 平行光管 c 移动望远镜 使差丝的交点与狭缝象的转折点处重合 d 转动载物台 验证重合与否 e 分别从两游标读数 记为和 载物台 平行光管 4 望远镜瞄准平行光管 方法 1 从载物台上取下棱镜 切勿动游标盘 2 使望远镜与平行光管同轴 叉丝对准狭缝象 3 分别从两游标读数 记为和 载物台 平行光管 五 数据处理 测量最小偏向角 404 66435 84546 07576 96579 07 注意1 计算转角 如望远镜由位置到位置没有经过刻度盘零点 则 若由到经过刻度盘零点 则 2 同一游标 最小偏向角位置读数为 则瞄准平行光管位置时 读数为 同理 另一游标 最小偏向角位置读数为 则瞄准平行光管位置时 读数为 n保留5位有效数字 由最小二乘法 见教材21页 确定色散常数A和B 最小二乘法 注意事项 1 严禁用手摸棱镜折射面 也不可用一般布或纸擦拭 手拿棱镜的非抛光表面 2 狭缝不能闭拢 否则会损坏狭缝 3 分光计是较精密的光学仪器 各部件和螺丝转动时要轻 部件不要用力过大 以免损坏零件 思考题 1 什么叫偏向