分光计试验报告

1、分光计实验报告【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，并用它来测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材料折射率【实验仪器】分光计，双面平面镜，汞灯光源、读数用放大镜等。【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

2、角原理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，可以达到较高的精度。这种方法需要将待测材料磨成一个三棱镜。如果测液体的折射率，可用表面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测量。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8称为偏向角。可以证明，当光线对称通过三棱镜，即入射角片等于出射角M时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角8min。由图7.1.2-8可知：8=(i-

3、r)+(i-r)(6-2)A=r+r(6-3)可得:(6-4)图三棱镜锻小偏向南原理图三棱镜顶角A是固定的，8随i和i而变化，此外出射角i也随入射角i而变化，所以偏向角tgr=tgr折射率是光波波长的函数，对棱镜来说，随着波长的增大，折射率n则减少，如果是复色光入射,由于三棱镜的作用，入射光中不同颜色的光射出时将沿不同的方向传播，这就是棱镜的色散现象。【实验内容】8仅是i的函数.在实验中可观察到，当令妙=0,由式（6-4）得dii变化时，8有一极小值，称为最小偏向角.didi二1(6-5)再利用式（6-3）和折射定律sini=nsinr,sin=nsim(6-6)得到didididrdrnco

4、srXX=drdrdicosicosi(-1)ncosrcosrcosr.1-n2sin2r222cscr-ntgr22.2,.cscr-ntgr、1(1-n2)tg2r1(1-n2)tg2r(6-7)由式（6-5）可得:.1(1-n2)tg2r=,1-(11n2)tg2r因为r和r都小于90,所以有r=r代入式（5）可得i=io因此，偏向角8取极小值极值的条件为:r=r或i=i显然，这时单色光线对称通过三棱镜，最小偏向角为Smin=2iA1二=（,minA）2（6-8）8min,这时由式（6-4）可得：由式（6-3）可得:A=2rAr二一由折射定律式（26-6）,可得三棱镜对该单色光的折射率

5、n为sinin二sinr由式（6-9）可知，只要测出三棱镜顶角算出三棱镜玻璃对该波长的入射光的折射率。1sin-（minA）=J.Asin2A和对该波长的入射光的最小偏向角顶角A和对该波长的最小偏向角8(6-9)8min,就可以计min用分光计测定。1、调节分光计(调整方法见原理部分)2.调节三棱镜使三棱镜光学侧面垂直望远镜光轴，三棱镜光学侧面也是一个光的反射平面。(1)调整载物台的上下台面大致平行，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，在望远镜中观察从侧面AC和AB返回的十字像，只调节台下三螺钉，使其反射像

6、都落在上十子线处。3 .测量顶角A:转动游标盘，使棱镜AC正对望远镜记下游标1的读数由和游标2的读数斗。再转动游标盘，再使AB面正对望远镜，记下游标1的读数叫和游标2的读数/。同一游标两次读数误差4耳或2E,即是载物台转过的角度,而是A角的补角,重复操作两次，记下数据。4 .测量三棱镜的最小偏向角。(具体原理看实验原理)(1)平行光管狭缝对准前方水银灯。(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。谱线对准分划板。(4)记下读数日1和日2转至(2),记下读数8；和日2，有求出棱镜材料的折

7、射率5、注意事项转动载物台，都是指转动游标盘带动载物台一起转动。狭缝宽度1mm左右为宜，宽了测量误差大，太窄光通量小。狭缝易损坏，尽量少调。调节时要hin=1久+甩一%n(5)根据_sini1一Asin2Aminsin2Asin2以及所得数据ffl7,K2-HIM最小偏向痢方法边看边调，动作要轻，切忌两缝太近。光学仪器螺钉的调节动作要轻柔，锁紧螺钉也是指锁住即可，不可用力，以免损坏器件。【数据处理】1.顶角的测量及处理:角度/分组123平均值标准差日104520022429叩120471400414430日2180432000020427日23004832005324314-4,120020012002001200100120014028区-冤1200500120050012004001200440282%寸8-a120033012003301200230120031028由于A=n，可得：A=5956502.用最小偏向角法测棱镜材料折射率测量次数为一次.4日；日2日211055593729743246023由A=595650，n=；R-+阿%=5101900自：综上n=1.6520【误差分析】1.本试验的仪器为分光计精确度高，但是读数存在认为因素，会造成微小误差，可由多次测量减小误差。2.实验仪器本身存在系统误差，这