B2-分光计测三棱镜折射率.ppt

分光计的调节和三棱镜折射率的测定 主讲教师 周厚兵 2015年9月 一 实验目的 课题实验 光谱定性分析 光的色散和偏向角 可以证明 当i1 i4 i2 i3时 有最小偏向角 0 光源 平行光 色散分光 谱线信息 二 实验仪器 1 分光计的构造原理 2 分光计的调节方法 三垂直 望远镜光轴垂直中心转轴 载物平台垂直中心转轴 平行光管轴垂直中心转轴 调节要求 调节步骤 望远镜调节 望远镜轴线及平台与中心转轴垂直 平行光管轴线与中心转轴垂直 目测粗调 a 将双面反射镜放在载物台上 使双面镜的两反射面与望远镜大致垂直 这一步需要调节载物台的三个调平螺丝以及望远镜的高低调节螺丝来完成 1 目测粗调 2 用自准法调节望远镜聚焦无穷远 b 点亮照明小灯 调节目镜与分划板间的距离 看清分划板上的黑色叉丝细线和带有绿色的小十字窗口 目镜对分划板调焦 c 从望远镜的目镜中观察到绿色反射十字像 前后移动目镜对望远镜调焦 使反射像清晰且与叉丝无视差 此时分划板平面 目镜焦平面 物镜焦平面重合在一起 望远镜已聚焦于无穷远 即平行光经物镜聚焦于分划板平面上 能接受平行光了 3 用半近调节法调节望远镜光轴与仪器主轴相垂直判断望远镜光轴与仪器主轴垂直的依据是 由反射镜两个面反射的十字像在上面的水平叉丝上 否则 用半近调节法调节 具体调节方法如下 注意 望远镜调节水平后 螺丝d千万不能再转动 否则重新调节 4 调节平行光管 b 打开狭缝 从望远镜中观察 同时调节平行光管狭缝与透镜间距离 直到看见清晰的狭缝像为止 然后调节缝宽使望远镜视场中的缝宽约为1mm a 目测粗调至平行光管光轴大致与望远镜光轴相一致 d 消除视差微微改变平行光管的狭缝与会聚透镜的相对位置 并稍微移动望远镜的目镜套筒及转动目镜 最后达到移动头部时 准线与像无相对移动为止 c 调节平行光管的倾斜度 使狭缝中点与 准线的中心交点重合 缝长适当 这时平行光管与望远镜的光轴在同一水平面内 并与分光计中心轴垂直 3 分光计的测量方法 分光计测角度 两条光线的夹角 的方法 测量时 刻度盘固定 望远镜带动游标盘一起转动 刻度盘与游标盘之间相对运动的角度即为望远镜转过的角度 望远镜通常先对准某条光线 如入射光 转动后对准另一条光线 如折射光 望远镜转过的角度就是这两条光线之间的夹角 望远镜旋转角度读数和计算公式 分光计的读数与游标卡尺的读数类似 如图 游标的零刻度线对准的刻度盘读数为250o22 3 分光计的测量方法 主刻度盘 游标盘 游标窗口 游标窗口 偏心差的消除 设望远镜竖直叉丝先对准某条光线 此时 左右两个游标的零刻度线分别对准刻度盘上的两个值 左和 右 当望远镜竖直叉丝对准另一条光线后 左右两个游标的零刻度线分别对准刻度盘上的另两个值 左 和 右 望远镜旋转角度读数和计算公式 消除偏心差 3 分光计的测量方法 三 实验原理 入射光LD与出射光ER的夹角 称为偏向角 当改变入射角时 偏向角也会改变 在某个入射角处 偏向角最小 称最小偏向角 m 三棱镜对入射光线的 m与其对入射光的折射率存在单值关系 可见 通过测定棱镜顶角和某单色光在棱镜中的最小偏向角可得棱镜对该单色光的折射率 4 1三棱镜顶角测量 注意 由三棱镜两个反射面反射的十字像 由于透射率较高 十字像比较浅 在寻找十字像时要认真 1 调节三棱镜 使其主截面垂直于分光计主轴 四 实验步骤 三棱镜顶角的测定 一般将三棱镜的两个光面所夹的棱放置在载物台的正中 否则棱镜折射面的反射光不能进入望远镜 然后大致左右对称地放上三棱镜 载物平台 四 实验步骤 注意 在测量时为克服偏心差 每次读取刻度时 要记录两个刻度值 反射法 直准直法 2 测量顶角A的方法 四 实验步骤 1 顶角应放在靠近载物台中心处 否则发射光线不能进入望远镜 2 利用望远镜转动微调螺丝使分划板上的竖叉丝与狭缝像对准 3 多次测量 3次以上 求顶角的平均值 注意事项 四 实验步骤 1 观察汞光谱 观察光谱线排列及入射角改变时所观察到的现象 4 2测量绿光的最小偏向角 2 根据最小偏向角的概念 测量汞光谱中绿色光的最小偏向角 四 实验步骤 最小偏向角概念 四 实验步骤 方法a 移动望远镜 使之能在视场中能看到狭缝像 b 移动载物台 找到狭缝像的转折点 偏向角不再减小 反而增大的位置 载物台 平行光管 最小偏向角测量方法 c 移动望远镜 使竖直瞄准线与狭缝像的转折点处重合 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 f 拿掉三棱镜 测量白光谱线 读得和 2 1 2 1 2 平行光管 平行光管 最小偏向角测量 特别提请注意 在同一介质中 不同波长光的传播速度不同 折射率不同 最小偏向角也不同 因此 当再测另一波长光的最小偏向角时 应重复上述操作 我们通常说的折射率 是对钠黄光 波长 589 3nm 而言的 测量最小偏向角步骤 三棱镜置于平台上 转动望远镜 观察折射光 汞光谱六条谱线 转动载物台 改变入射角 对绿光寻找最小偏向角 找到最小偏向角时 用望远镜竖直叉丝对准折射光 分光计调节正常状态 读出此时刻度盘的左右两个读数 左与 右 反复多次 勿动三棱镜 注意事项 1 调节分光计时 每调好一步 调好的部件不要碰动 2 测量时 刻度盘一定要固定 望远镜和游标盘一定要锁定 3 绿折射光较弱 看不到时可将狭缝调大些 五 数据处理 数据记录表格 1 测棱镜顶角 自准直法 五 数据处理 计算折射率时注意有效数选取 2 测最小偏向角 顶角A的