基本原理最小偏向角ppt课件

棱镜偏向角实验简单介绍.,光学部分浙大物理实验教学中心编制,ANGLEOFDEVIATION:简介.,1672年牛顿首先利用三棱镜的色散效应将太阳光分解为彩色光带。不同光波波长的光线入射到同一棱镜时，具有不同的偏向角，其原因是虽然不同光波波长的光线入射角相同但折射率不同，因而折射光线的位置也不同。,偏向角,ANGLEOFDEVIATION:简介.,设备,ANGLEOFDEVIATION:实验概要.,进一步掌握分光计的调整和使用,用棱镜的偏向角特性测量材料的折射率,测定棱镜对某一色光的偏向角特性曲线,ANGLEOFDEVIATION:基本原理.,偏向角基本光路图：,ANGLEOFDEVIATION:基本原理.,最小偏向角解释：,一准单色光平行光束射向棱镜，先后经过棱镜表面的两次折射，使得出射光线与入射光线之间有一个夹角，称为偏向角。实验与理论都表明，当保持入射光的方向不变而转动棱镜时，则偏向角随之变化，且存在一个最小偏向角，这时入射光线的方向，恰巧使传播于棱镜中的光线与顶角构成一等腰三角形，这也使得出射光线和入射光线两者对称地跨于棱镜两侧，即第一表面的光线入射角等于第二表面的光线折射角。运用折射定律，可以获得最小偏向角。,ANGLEOFDEVIATION:基本原理.,最小偏向角：,上式说明对于给定的棱镜，其顶角A和折射率n已定，偏向角随入射角而变。可以证明：当入射角等于出射击角时，偏向角最小，称为最小偏向角。三棱镜折射率n、顶角A和最小偏向角有如下关系：,1、测量出射光方位：转动望远镜找到汞灯某一谱线，调刻度盘往减小的方向，直到该谱线先向减小的方向移，突然向反方向移动为止。调整准确望远镜位置，并记下读数窗的角度:1和2。2、测量入射光线方位：转望远镜（移走三棱镜），找到并行光（入射光）的中心，记下读数窗的角度1/和2/。所以：,采样min方法1：（汞灯为例）,ANGLEOFDEVIATION:基本原理.,让平行光管一部分光射向BC面而产生外反射，所以望远镜可看到三个平行光管出射光的像。其一沿abcd光路成象；其二沿abcfbcd光路成像；其三沿efg光路成像。设角B等于角C，则转动三棱镜，当三个像重合时，即为最小偏向角的位置。,采样min方法2：（汞灯为例）,ANGLEOFDEVIATION:基本原理.,汞灯又称水银灯，其发光物质是汞蒸汽，汞谱线表：,ANGLEOFDEVIATION:基本原理.,ANGLEOFDEVIATION:实验方法.,两种棱镜角测量方法：,自准直法,棱脊分束法,ANGLEOFDEVIATION:实验方法.,消偏心差：,=（1+2）/2；=（11）+（22）/2,ANGLEOFDEVIATION:实验方法.,读角度方法：,主尺读游标零刻度线对齐处。游标读两刻线对齐处角度值。,1053030,ANGLEOFDEVIATION:仪器剖析.,分光计：,带标尺的分光计,望远镜,平行光管,载物台,读数盘,ANGLEOFDEVIATION:仪器剖析.,为了获得清晰的图象，保证有关物理量的测量精度，实验装置应该调节目镜与物镜：（1）目镜调叉丝清晰度。（2）物镜调像的清晰度。,分光计调整：-望远镜,目镜,物镜,倾角调节螺钉,目镜调节旋钮,亮十字灯,钮旋固定镜物,ANGLEOFDEVIATION:仪器剖析.,调节目镜套筒进出，使叉丝最清晰为止。,分光计调整：-望远镜/目镜,目镜套筒,叉丝,调节物镜套筒，使亮绿十字最清晰为止，从而达到物象最清晰的目的。,分光计调整：-望远镜/物镜,十字,物镜套筒,ANGLEOFDEVIATION:仪器剖析.,分光计调整：-载物台调整/a脚,置反射镜平行于b、c脚的连线。预调十字于上横叉丝的上方，当载物台转过180度时，若十字出现在上横叉丝的下方，则调节a脚使十字向上横叉丝靠拢；否则调节望远镜倾角使十字向上横叉丝靠拢。用逐次逼进法，重复上述两步骤，直到任意旋转载物台都能看到十字在上横叉丝处。,ANGLEOFDEVIATION:仪器剖析.,分光计调整：-载物台调整/b、c脚,置反射镜垂直于b、c脚的连线。预调十字于上横叉丝的上方，当载物台转过180度时，若十字出现在上横叉丝的下方，则调节b或c脚使十字向上横叉丝靠拢；否则调节望远镜倾角使十字向上横叉丝靠拢。用逐次逼进法，重复上述两步骤，直到任意旋转载物台都能看到十字在上横叉丝处。,ANGLEOFDEVIATION:仪器剖析.,分光计调整：-平行光管调整/结构图,狭缝器,透镜,狭缝大小旋钮,倾角螺钉,ANGLEOFDEVIATION:仪器剖析.,分光计调整：-平行光管调整,调节平行光管倾角，使亮狭缝平行且重叠在下横叉丝处。调节狭缝器进出（调焦），使亮狭缝最清晰为止。旋转狭缝器使亮狭缝平行且重叠于竖叉丝处。最后调节亮狭缝的大小目视大小约1-2mm。,左右移动调焦,狭缝大小旋钮,ANGLEOFDEVIATION:仪器剖析.,汞灯：,ANGLEOFDEVIATION:仪器剖析.,外壳,主电极,石英管,主电极,辅助电极,电阻,汞灯是一种气体放电灯。汞蒸汽是发光物质。汞灯一般属弧光放电型。汞蒸汽气压不同，汞灯辐射的光谱的组成和亮度都不同，按其工作时的汞蒸汽气压的高低可分为：低压汞灯、高压汞灯和超高压汞灯。,汞灯,ANGLEOFDEVIATION:仪器剖析.,ANGLEOFDEVIATION:内容与步骤.,1测量最小偏向角改变入射角，用望远镜跟踪瞄准出射光，找到出射光线往两个方向移动的转折位置就是棱镜对该谱线的最小偏向角位置。重复四次，求最小偏向角的平均值。2测量三棱镜顶角A测五次，计算A及标准偏差S。测量材料的折射率写出结果表达式,ANGLEOFDEVIATION:内容与步骤.,描绘特性曲线：,测定棱镜对某一色光的偏向特性曲线。绘出实验光路图，合理选取测量点，作出曲线。,ANGLEOFDEVIATION:实验动画.,1开启分光计电源，点亮绿十字和读数窗灯，在载物台上放置一反光镜。调叉丝：调节望远镜目镜镜筒使叉丝最清晰为止，并调正位置。3调绿十字：把反光镜放在载物台上，调节望远镜上下倾角并转动反光镜找到绿十字，调节望远镜物镜镜筒使绿十字最清晰为止。4调平行光管：移走反光镜，调节平行光管上下倾角，使亮狭缝平行且重叠在下横叉丝处。调节狭缝器进出（调焦），使亮狭缝最清晰为止。旋转狭缝器使亮狭缝平行且重叠于竖叉丝处。最后调节亮狭缝的大小约目视大小1-2mm。5测量一：把三棱镜放在分光计载物台中心。汞灯光束经过平行光管从三棱镜一侧射入从另一侧射出，因为分光出现多条汞谱线。选取某一汞谱线，转动载物平台找到出射汞谱线，当出现往两个方向移动的转折的位置时，此位置就是棱镜对该谱线的最小偏向角位置。计下此时的A窗和B窗角度值，然后移掉三棱镜，用望远镜找到汞入射光线的位置，计下此时的A窗和B窗角度值。代入公式求得最小偏向角min的值，重复测量。6测量二：置三棱镜前顶角于载物台中心偏前几mm，转动望远镜向左和右找到经三棱镜侧面反射的亮狭缝光，依据实际情况可微调平行光管上下倾角，直到满意的亮狭缝光。再转动望远镜找到左右两侧反射的亮狭缝光，并记录左A左B右A右B的读数值。代入公式可得三棱镜顶角。微动三棱镜位置，多次测量。测量：置三棱镜前顶角于载物台中心偏前几mm，转动望远镜向左和右找到经三棱镜侧面反射的亮狭缝光，依据实际情况可微调平行光管上下倾角，直到满意的亮狭缝光。再转动望远镜找到左右两侧反射的亮狭缝光，并记录左A左B右A右B的读数值。代入公式可得三棱镜顶角值。微动三棱镜位置，多次测量。把所得的最小偏向角min和三棱镜顶角值代入折射率公式。计算得三棱镜折射率。,ANGLEOFDEVIATION:疑难解答.,不同的色光偏向角相同吗？答：不同。2.测量最小偏向角时载物台转过头了，能否回一下再测？答：不行，齿纹有空程差影响读角度值。3.试举出两种白光分光法？答：狭缝衍射法、棱镜色散法。,ANGLEOFDEVIATION:注意事项.,1汞灯有多条谱线，请选取其一处理。2读取最小偏向角时在转动望远镜时要缓慢，且往一个方向，不要回转，以免增加误差。3镜片易碎，请小心操作，切勿把物品从一张桌子移到另一桌子，请配套使用。,ANGLEOFDEVIATION:参考资料.,1.大学物理实验教程浙江大学出版社。2.大学物理实验武汉大学出版社。3.大学物理导论清华大学出版社。4.普通物理实验高等教育出版社。5.改变世界的物理学复旦大学出版社。6.固体物理学中南大学出版社。7.工程光学机械工业出版社。8.英汉物理学词汇北京大学出版社。9.物理实验手册机械工业出版社。10.普通物理实验高等教育出版社。11.大学物理通用教程北京大学出版社。12.现代光学基础北京大学出版社。13.电子仪器与测量技术中国科技大学出版社。14.大学物理浙江大学出版社。,ANGLEOFDEVIATION:国际基本单位,ANGLEOFDEVIATION:基本