分光计的调整和三棱镜折射率的测定

1、分光计的调整和三棱镜折射率的测定一、实验目的(1) 了解分光计的结构和各部分的作用，学会分光计的调整和使用 方法。(2)学会用最小偏向角法测定棱镜材料的折射率。二、实验仪器JJY-1型分光计、光源(钠光灯或汞灯)、三棱镜、双面平面镜(如图1所示)三、实验原理1、分光计的结构分光计由平行光管、望远镜、载物台、读数装置四个主要部分构成1-小灯 2-分划板套筒 3-目镜 4-目镜筒制动螺丝 5-望远镜倾斜度调节 螺丝6-望远镜镜筒 7-夹持待测件弹簧片 8-平行光管 9-平行光管倾斜度 调节螺丝 10-狭缝套筒制动螺丝 11-狭缝宽度调节螺丝12-游标圆盘制动螺丝13-游标圆盘微调螺丝 14-放大镜

2、 15-游标圆盘 16-刻度圆盘 17-底 座18-刻度圆盘制动螺丝 19-刻度圆盘微调螺丝 20-载物小平台 21-载物 台水平调节螺丝 22-载物台紧固螺丝2、分光计各主要部件的结构及原理的介绍/K(1)平 行 光 管： 如 图 316图2 JJY-侬分光计的外形和结陶图W H.1，平行光管会聚透道图3 汨亍光苣如图(2)阿贝式自准直望远镜：由物镜、目镜及分划板组成, /K。目镜视物目领图4阿贝式自准直望远镜(3)载物小平台：载物小平台(简称载物台)是用来放置待测物件 的。台面下方装有3个水平调节 螺丝，用来调整台面的倾斜度。(4)读数装置：读数装置是由刻 度圆盘、游标圆盘组成如图5(a)

3、 所示。角度游标读数的方法与游 标卡尺的读数方法相似，如图5(b)所示，其读数为A 116B 12'A B 116 12'测量时，要同时记下两游标 指示的度数，然后算出每个游标 两次读数的差，再取其平均值。 3、最小偏角法测折射率一束平行单色光，入射AB面， 经折射后从AC射出(如图6所 示)，入射光和出射光的夹角5 称为偏向角。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表不。i r i' r'当i i'时，由折射定律得故有min(1)又因故有(2)r r' AA r 2由（1）式和（2）式得minAsin

4、i §"由折射定律得n2(3)sinr sind2因此，只要测出三棱镜的顶角 A和最小偏向角min,就可算出棱 镜对单色钠光的折射率。四、实验步骤 1、调整分光计（1）任务和目的：望远镜能够接收平行光（或调焦到无穷远处）。平行光管能够发射平行光。望远镜的主光轴垂直于分光计。平行光管主光轴与望远镜主光轴同轴等高。（2）步骤：粗调（目测判断）：使望远镜、平行光管和载物台面大致垂直于 中心轴。细调：调整望远镜适合观察平行光。调节目镜，使视场中能清晰地看到“十”字形叉丝。调节望远镜主光轴垂直于分光计的中心轴。按图7 （a）的方式，将双面镜置在载物台上。找到“十”字斑的 像后，调节望

5、远镜中的叉丝套筒，消除视差，使在望远镜中能清晰地 看到像。采用渐近法（或称各自半调节法）调节，使得平面镜法线与 望远镜主光轴平行，“十”字两光斑的反射像与“十”字形叉丝的上 焦点重合（如图8）。旋转载物台180之后也能重合。再将双面镜旋 转90 如图7 （b）所示,重复上述步骤。调节平行光管使之产生平行光并调 节平行光管的主光轴垂直于分光计主 轴。2、最小偏向角法测三棱镜玻璃折射率(1)把三棱镜放在调整好的分光计上(图9(2)找到最小偏向角，确定截止线位 置。(3)读出截止光所在角度位置。移去三 棱镜，再读出入射光所在角度位置。上 述两角位置相减就是要测的最小偏向角 的值。3、注意事项：(1)

6、调节分光计时，没调好一步，调好 的部件不要动。(2)测量时，游标盘一定要固定，望远 镜和刻度盘一定要锁定。(3)转动三棱镜找最小偏向角，对每条折射光都应重复该过程。(4)两条黄色折射光靠的要近，为区分它们，可将狭缝调小些。蓝 绿折射光较弱，看不到时，可将狭缝调大些。五、实验数据1、测三棱镜顶角12左P 150 2329.6 09右326 68206.5 1921 A -58 42'22、测最小偏向角 min296 0g 12023 2065 19 32668 116832右- 1右，计算出折射率no黄1黄2绿蓝绿菸 mt.紫入射光左39 17'39 27'38.5 13

7、'3836.5 10'35.5 7'90右219 12'219 11'218.5 16'218216.5 13'215.5 9'270m in50 51'50 5551 155253 1954 23n1.65031.65031.65421.66151.6746P 1.6843(nm)579.2577.8546.2511.87472.55435.7589.41""2" -62.983 10 -62.995 10_ _ _-63.353 10一-63.815 10-64.478 10-65.265

8、 102.880 10A sin 0.496921作出n 6由线N则斜率 k=15668,截距 b=1.6116n与J2的函数关系为：n 15668工1.6116误差分析：(1)由于光线的问题和其他外界因素会影响光的传播方向；(2)测量最小偏向角时未将光束对准分划板中心轴；(3)未固定好游标盘；(4)读数时的误差。六、课后习题1、当平光管的狭缝很宽时，对测量有什么影响？答：如果狭缝太宽，则在望远镜中难以看到狭缝清晰的图像，而后面的 测量要用到狭缝的成像，影响实验结果。2、已调好望远镜光轴垂直仪器主轴。若将平面镜取下后又放到载物 台上(放的位置与拿下前的位置不同)，发现两镜面又不垂直望远镜 主光

9、轴了，即反射像的位置有不正确了。这是为什么？是否说明望远 镜光轴还没调节好？答：不能说明望远镜光轴还没有调好.因为将平面镜取下后，又放到载 物台上(放的位置与拿下前的位置不同)，这时平面镜已经不与仪器 主轴平行了，所以不能说明望远镜光轴还没有调好.3、用自准法调节望远镜时，如果望远镜中十字孔在物镜焦点以内，则十字孔经平面镜反射回望远镜后的像将在何处？答：将平面镜里面的像看作实物处理，即平面镜里有一个与镜子外面 真实的物镜A一样的透镜A"(镜子里外各有一个物镜和叉丝)，这样“十字孔经平面镜反射回望远镜后的像” 其实就是镜子里的叉丝通过 A"和A两个透镜成的像，然后就可以用透镜成像公式来分析像的最终 位置。4、如何找到偏向角最小时的三棱镜位置？答：以绿色光线为例，在载物台上转动三棱镜使绿色光线朝偏向角减 小的方向移动，直到三棱镜沿着同方向转动时，该光线在某个位