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实验15 用分光计测定三棱镜折射率

实验15   用分光计测定三棱镜折射率
实验15   用分光计测定三棱镜折射率

实验

15 用分光计测定三棱镜折射率

亡灵311300

【实验目的】

1.了解分光计的主要构造及各部分的作用。

2.掌握分光计的调节要求和使用方法。

3.光测光的色散现象。

4.学习三棱镜顶角的测量方法。

5.学习用最小偏角法测定棱镜材料的折射率。

【仪器用具】

JJY 型分光计、汞灯及电源、三棱镜、平面反射镜

【实验原理】

1.用最小偏向角测定三棱镜的折射率n

如图15-1所示,有一折射率为n 的三棱镜,一束平行光的单色光以入射角i 1(入射光与AB 面法线的夹角)入射到三棱镜的AB 面上,经两次折射后由另一面AC 射出,出射角(出射光与AC 面法线的夹角)为i 2,入射光与出射光之间的夹角称为偏向角,理论上可以证明,当入射角i 1等于出射角i 2时,入射光和出射光之间的夹角最小,称为最小偏向角δ。

图15-1a 由图15-1a 可知

δ=(i 1-r 1)+(i 2-r 2) (15-1) 光线从空气入射到棱镜,又从棱镜出射到空气,由折射定律,有

11sin sin r n i = (15-2) 22sin sin i r n = (15-3)

当i 1= i 2时,由式(15-2)和式(15-3)得到21r r =,于是,式(15-1)可写成

)(212i i -=δ (15-4)

又因为

A A D r r r =--=-==+)(2121πππ 即

2

1A

r =

(15-5) 由式(15-4)、式(15-5)有 2

1

δ

+=

A i 将上式代入式(15-2)并考虑到式(15-5),得

2

sin 2sin

sin sin 1

1

A A r i n δ

+==

(15-6) 从式(15-6)可知,只要测出三棱镜顶角A 和最小偏向角δ,就可以计算出棱镜玻璃对该波长的单色光的折射率n 。

当入射光不是单色光时,虽然各种波长的光的入射角都相同,但出射角并不相同,表明折射率也不同。对于一般透明材料来说,折射率 随波长的减小而增大,通常,手册中给出的材料 的折射率如果没做特别标明的话,一般都是指该 材料对波长为589.3nm 的钠黄光而言的。

2.用反射法测定三棱镜顶角的原理 图15-2所示为反射法测三棱镜顶角的光 路图。一束平行光入射到三棱镜上,被三棱 镜的两个光学面反射,由几何关系和光的反 射定律得到,两个光学面的反射光之间的夹 角A 212=ψ,其中A 是三棱镜的顶角。即只 要测出12ψ,就可以得顶角

2

12

ψ=

A (15-7)

【实验内容与要求】

1.按照实验要求调整好分光计

调整分光计满足:①望远镜能观察平行光;②平行光管能发射平行光;③望远镜的光轴和平行光轴与仪器转轴垂直。

将三棱镜按图15-3所示的方法放置在载物台上,用自

准直调节法调节三棱镜的AB,AC 光学面垂直于望远镜光轴。

(注意,此时只能调节载物台下面的调平螺钉,不可再调 望远镜)

2.用反射法测定三棱镜的顶角

(1)将三棱镜按图15-2所示的方法放置在

载物台上,放置时注意让三棱镜的一个顶点尽量靠近载物台中心,锁定游标盘;

(2)打开汞灯电源,使得从平行光管射出的平行光照射在三棱镜的两个光学面上; (3)锁紧转座与刻度盘锁定螺钉,将望远镜转到位置1,是望远镜视场中的叉丝对正经三棱镜AB 面反射的平行光管的夹缝像,记录游标盘上左、右游标的示数右左,11θθ,然后将望远镜转至位置2,使望远镜目镜视场中的叉丝对正经三棱镜AC 面反射的平行光管的夹缝像,再读出望远镜在位置2时游标盘上左、右游标的示数右左,22θθ,按照式(15-6)、式

(15-7)计算12ψ和三棱镜顶角A 。

3.用最小偏向角法测定三棱镜的折射率n (1)将三棱镜按图15-4所示的方法放置在载物 台上,放置时注意让三棱镜的一个顶点尽量靠近载物 台中心,并使光线能通过三棱镜的两个光学面;

(2)锁紧望远镜与刻度盘锁定螺钉,转动望远镜 寻找棱镜折射光谱,观察光的色散现象;

(3) 选择绿光谱线作为测量对象,转动游标盘带

动载物台使该谱线向入射光方向移动,为不至于在望远镜中丢失光谱线,望远镜需向同方向移动,当观察到谱线即将开始作反向移动时,锁定游标盘;

(4)转动望远镜使叉丝对正谱线,此位置即对应于以最小偏向角δ出射的折射光方向,记录游标盘上左、右游标的示数右左,11θθ,然后拿走三棱镜,将望远镜转至入射光方向,叉丝对正白光谱线,再读出望远镜在此位置时游标盘上左、右游标的示数右左,22θθ,利用式(15-6)计算出转角12ψ,此角即为最小偏向角δ;

(5)为减小测量误差,重复上面的测量(5次),取平均值作为绿光谱线的最小偏向角

绿δ;

(6)再选蓝紫光谱线,重复上面的测量,计算蓝紫光谱线的最小偏向角蓝紫δ; (7)将计算出来得顶角A 值和绿δ,蓝紫δ值代入式(15-6),计算蓝紫绿,n n ,并对结果进行分析比较。

【注意事项】

1.汞灯点亮之后须经过十几分钟才能达到稳定工作状态;关掉之后须先拿开灯罩冷却十几分钟才能再次起动。

2.三棱镜是精密光学器材,不可用手触摸三棱镜的光学面,以免弄脏或损坏。

3.汞灯的紫外光很强,不可直视,以免灼伤眼睛。

4.不同颜色的光其最小偏向角不同,需要分别测量。

5.每次测量最小偏向角后,都需要测量光线的入射角。

【思考问题】

1.利用平面镜调整好仪器后,为什么放上的三棱镜还要再调节载物台?

2.用反射法测量三棱镜棱角时,为什么三棱镜放在载物台上的位置要使得顶角离平行光管远一些?试画出光路图加以说明。

3.测量光谱线的最小偏向角时,怎样放置三棱镜才可使观察到的折射光谱最清新明亮?

超声光栅测液体中的声速 实验报告

实验设计说明书题目:利用超声光栅测液体中的声速 院部:理工科基础教学部 专业班级:物理学(创新实验班)1班 学生姓名:某某某 学号:41106XXX 实验日期: 2013年5月21日

超声光栅测液体中的声速 人耳能听到的声波,其频率在16Hz 到20kHz 范围内。超过20Hz 的机械波称为超声波。光通过受超声波扰动的介质时会发生衍射现象,这种现象称为声光效应。利用声光效应测量超声波在液体中传播速度是声光学领域具有代表性的实验。 一、实验目的 (1)学习声光学实验的设计思想及其基本的观测方法。 (2)测定超声波在液体中的传播速度。 (3)了解超声波的产生方法。 二、 仪器用具 分光计,超声光栅盒,高频振荡器,数字频率计,纳米灯。 三、 实验原理 将某些材料(如石英、铌酸锂或锆钛酸铅陶瓷等)的晶体沿一定方向切割成晶片,在其表面上加以交流电压,在交变电场作用下,晶片会产生与外加电压频率相同的机械振动,这种特性称为晶体的反压电效应。把具有反压电效应的晶片置于液体介质中,当晶片上加的交变电压频率等于晶片的固有频率时,晶片的振动会向周围介质传播出去,就得到了最强的超声波。 正文: 光声效应的发现无疑是物理学两大分支的又一次融合,利用超声光栅测量液体中的声速就是这一物理现象的应用。此次实验的仪器包括超声光栅池、超声仪、分光计、测微目镜以及光源。 由于声波是纵波,所以当超声波在液体(本实验用的是水)传播时,声波的振动会引起液体密度空间分布的周期性变化(如右图),进而导致液体的折射率亦呈周期性分布(如右图)。如果在某一时间t 0,液体密度的空间函数为: ()0s 02sin x t x π ρρρωλ??=+?- ? ?? ? ① 其中,0ρ是液体的静态密度,ρ?是密度的变化幅度,s ω是超声波的角频率,λ是超声波长,x 是超声波的传播方向,也是密度变化的空间方向;此时,折射率 的空间函数为:()0s 02sin n x n n t x πωλ? ?=+?-? ?? ?②,其中0n 为液体的静态折射率

测定三棱镜折射率

图11-2-1测三棱镜折射率光路图 由图2-1中几何关系得到 图 11-2-2 最小偏向角测量示意图 "min ' A 11 一11 =11 - 2 2 1 i 1 C min - A) 2 设棱镜材料折射率为 n ,根据折射定律,则 A sin ? = nsin= nsin 2 (11-2-1) sin" n 二 .; min ' A sin .A sin 2 .A sin 2 (11-2-2) 由此可知,要求得棱镜材料的折射率 n ,必须测出其顶角 A 和 最小偏向角 -min 。折射率是光波波长的函数非单色光源(如汞 灯)发出的光,经过三棱镜折射以后,其中各单色光成分会有 三棱镜折射率的测定 【实验目的】 1、 了解分光计的结构及其基本原理; 2、 学习分光计的调节方法; 3、 测定三棱镜顶角,观察三棱镜对汞灯的色散现象; 4、 测定玻璃三棱镜对汞绿光或钠光的折射率。 【实验仪器】JJY 型分光计,汞灯或钠灯,平面反射镜,三棱镜 【实验原理】 一束单色光以斤角入射到AB 面上,经棱镜两次折射后,从AC 面射出来,出射角为i 2。 入射光和出射光之间的夹角 :称为偏向角。当棱镜顶角 A 一定时,偏向角的大小随入射 角h 的变化而变化。而当i i = i 2时,:为最小(证明略)。这时的偏向角称为最小偏向角,记

不同的偏向角,出射光形成色散光谱线。偏向角可以分别测量。一般折射率常用钠黄光而言, 记做 n D 。 【实验内容】 1、 分光计的调节(调节要求和方法见前述) 图11-2-3三棱镜色散 2、 用自准直法或反射法测三棱镜的顶角 A ,测量四次(原理和方法见前述) 3、 测量低压汞灯出射光谱线中绿光的最小偏向角 1 )将平行光管狭缝对准汞光源, 并使三棱镜、望远镜和平行光管处于如图 2-2所示相对 位置,即可在望远镜中彩色光谱线(即狭缝的单色像) 。调节缝宽,使光谱线细而清晰地 成像在望远镜分划板平面上。 2)轻轻转动载物台(改变入射角),在望远镜中将看到谱线跟着动。使谱线往3减小的方向 移动(向顶角A 方向移动)。望远镜要跟踪光谱线转动,直到棱镜继续转动,而谱线开始要 反向移动(即偏向角反而变大)为止。这个反向移动的转折位置,就是光线以最小偏向角射 出的方向。固定载物台,再使望远镜微动,使其分划板上的中心竖线对准其中的那条绿谱 线(546.1mm )。记下此时两游标处的读数((B r 、日2 ),取下三棱镜(载物台保持不动),转动 望远镜对准平行光管,以确定入射光的方向,再记下两游标处的读数( 日3、日4)。 1 3 )按 现山=二|日3 -圳+|日 4 -日2 ),计算最小偏向角,重复测量四次,计算出 九n 的平 均值。 【数据处理与分析】 1、 列表记录所有测量数据,表格请自拟。 2、 将测出的顶角 A 和最小偏向角、打山平均值代入(2 )式,求出绿光的折射率 n 绿。 附:不确定度计算公式如下: 、- 2 、(A i -A) 5—1 送 ? -3)2 5 5-1 1 ; min A 一 cos 2 sin A “n U)2. _ Z A i A 二 5 -Z 百 6 =—— 5 .: n .: A ■- A — cos =2 ___ A 1 . §min + A sin — - sin ------------- 2 2 2 A cos — 2 .2 A sin 一 2 7

测液体折射率实验报告

实验题目:表面等离激元共振法测液体折射率实验 预习报告与原始数据见纸质报告。 实验步骤: 1.调整分光计,实验部件安装和线路连接已经完成; 2.传感器中心调整 粗调:将微调座放到载物台上,固定好调节架后,在调节架中心放上准星,调节载物台锁紧螺钉使激光光斑至粗调对准处,不断调节平行光管光轴水平调节螺钉与微调座的两颗微调螺钉,使当游标盘转动一圈时,激光光斑一直照在该处; 细调:调节平行光管光轴高低调节螺钉,使激光光斑射在细调对准处,不断调节平行光管与微调座使当转动游标盘一圈时,激光光斑一直射在该处; 中心调节:继续调节平行光管光轴高低调节螺钉,使激光光斑射在准星顶尖处,再次调节使转动游标盘一圈时,激光光斑一直射在顶尖处。 3.测量前准备调节 中心调节完毕后,移去准星,放入敏感元件,将游标盘和刻度盘调节到合适位置;调整敏感元件使光垂直入射至半圆柱棱镜中的镀金属膜上,拧紧游标盘止动螺钉;转动刻度盘使刻度盘0o对准游标盘0o;拧紧转座与刻度盘止动螺钉,松开游标盘止动螺钉,从此刻开始刻度盘始终保持不动,将游标盘转回至刻度盘所示65o位置处锁定,测量前准备调节完毕。

4.测量读数 保持刻度盘和游标盘不动,转动望远镜支臂,观察功率计读数,记录其中的最大读数;保持刻度盘不动,移动游标盘从66o到88o,入射角没增加1o,记录功率计最大读数。 5.数据表格与数据处理 (1)数据表格自拟; (2)画出相对光强与入射角的关系曲线图; (3)比较不同溶液的共振角有何差异。 实验样本: 本实验采用样本为:纯净水;无水乙醇;水:乙醇=1:1的乙醇溶液。 实验数据: 1.纯净水 角度(°)666768697071 角度(°)72737475767778相对光强243273376480554581641653角度(°)7980818283848586相对光强700705713733741741758765角度(°)8788

大学物理实验 分光计的调整和三棱镜折射率的测定

实验二十分光计的调整和三棱镜折射率的测定 【实验目的】 1.了解分光计的结构,掌握调节和使用分光计的方法。 2.了解测定棱镜顶角的方法。 3.用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。 【实验器材】 分光计、钠灯、三棱镜、双面平面镜。 【实验原理】 分光计是一种常用的光学仪器,实际上就是一种精密的测角仪,在几何光学实验中,主要用来测定棱镜角、光束的偏向角等,而在物理光学实验中,加上分光元件(棱镜、光栅)即可作为分光仪器,用来观察、测量光谱线的波长等。下面以学生型分光计(JJY 型)为例,说明它的结构、工作原理和调节方法。 一、分光计的结构 分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分组成, 图 5-11-1 分光计 1-狭缝装置 2-狭缝装置锁紧螺钉 3-平行光管 4-制动架(一) 5-载物台 6-载物台调节螺钉(3 只) 7-载物台锁紧螺钉 8-望远镜 9-目镜锁紧螺钉 10-分划板 11-目镜调节手轮 12-望远镜仰角调节螺钉 13-望远镜水平调节螺钉 14-望远镜微调螺钉 15-转座与刻度盘制动螺钉 16-望远镜制动螺钉 17-制动架(二)18-底座 19-转座 20-刻度盘 21-游标盘 22-游标盘微调螺钉 23-游标盘制动螺钉 24-平行光管水平调节螺钉25-平行光管仰角调节螺钉26-狭缝宽度调节手轮每部分均有特定的调节螺钉,图 5-11-1为 JJY 型分光计的结构外型图。 1.分光计的底座要求平稳而坚实。在底座的中央固定着中心轴,望远镜、刻度盘和游标

内盘套在中心轴上,可以绕中心轴旋转。 2.平行光管固定在底座的立柱上,它是用来产生平行光的。其一端装有消色 差的汇聚透镜,另一端装有狭缝的圆筒,狭缝的宽度根据需要可在 0.02~2mm范 围内调节。 3.望远镜安装在支臂上,支臂与转座固定在一起,套在主刻度盘上,它是用 来观察目标和确定光线的传播方向。望远镜由目镜系统和物镜组成,为了调节和测 量,物镜和目镜之间还装有分划板,它们分别置于内管、外管和中管内,三个管彼 此可以相对移动,也可以用螺钉固定,如图 5-11-2 所示,在中管的分划板下方紧 贴一块 450 全反射小棱镜,棱镜与分划板的粘贴部分涂成黑色,仅留一个绿色的小 十字窗口,照明小灯发出的光线从小棱镜的另一直角边入射,从 450 反射面反射到 分划板上,透光部分在分划板上便形成一个明亮的十字窗。 4.分光计上控制望远镜和刻度盘转动的有三套结构,正确运用它们对于测量 很重要,具体如下: (1)望远镜制动和微动机构,图 5-11-1中的 16、14; (2)分光计游标盘制动和微动控制机构,图 5-11-1 中的 23、22; (3)望远镜和刻度盘的离合控制机构,图 5-11-1 中的 15。 转动望远镜或移动游标位置时,都要先松开相应的制动螺钉;微调望远镜及游 标位置时要先拧紧制动螺钉。 要改变刻度盘和望远镜的相对位置时,应先松开它们间的离合控制螺钉,调整 后再拧紧。 一般是将刻度盘的 00 线置于望远镜下,可以避免在测角度时,00 线通 过游标引起的计算上的 图 5-11-2 望远镜结构 1-物镜 2-外管 3-分划板 4-中管 5-目镜系统 6-内管 7-小灯 图 5-11-3 分划板 1-镜面反射像 2-上十 字线 3-十字窗口

利用牛顿环测液体折射率实验报告[1]

利用牛顿环测液体的折射率 实验者:姜晨彬 同组实验者:朱欣 指导教师:夏老师 (A09港航 090304134 655162) 【摘要】本文结合牛顿环干涉原理测量空气折射率的方法,阐述了测量液体折射率的实验原理,并研究出了具体的测量方法,最后对水的折射率进行了测量,并得出了较为准确的测量结果。 【关键词】牛顿环 空气 蒸馏水 干涉 折射率 一、引言 牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象,能充分显示光的波动性。本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象,更新了液体折射率的测试方法,使牛顿环的应用更加丰富,开拓了物理实验的新视野。 二、设计原理 当以波长为x 的钠黄光垂直照射到平凸透镜上时,由液体膜上,下表面反射光的光程差以及干涉相消。 即暗纹条件: )1......)(2,1,0(2/)12(2/2=+=+=n n ne λλδ 式中e 为某一暗纹中心,所在处的液体膜厚度,k 为干涉级次。 利用图中的几何关系,可得:R r e 2/2 = (r 为条纹半径),代入(1)式,有 ......)2,1,0(2/)12(2//2=+=+=n n R nr λλδ (2) 则暗纹半径......)2,1,0(/==n k nR r k λ (3) 若取暗纹观察,则第m ,k 级对应的暗环半径的平方 n mR r m /2 λ= (4) k nR r n /2 λ= (5) 两式相减得平凸透镜的曲率半径)/()(2 2n m n r r R n m --= (6) 观察牛顿环时我们也将会发现牛顿环中心由于形变,灰尘,水等的影响,中心不是一点,而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑。目因而圆心不易确定。故常取暗环的直径替换。进而有 λ)(4/)(2 2n m n D D R n m --= (7) 同理对于空气膜。则有λ)(4/2 '2'n m D D R n m --= (8) 式(7)与式(8)相比,可得:)/()(2 22'2'n m n m D D D D n --= (9) 由(9)式可知,只要测出同一装置(相同的平凸透镜和平面的玻璃板)下的空气膜和液体膜的条纹直径,即可求出液体的折射率。

三棱镜折射率

三棱镜折射率 测定的不同方法比较

姓名:YUE 摘要:折射率为一光学常数,它表示光在介质中传播时,介质对光的一种特征。折射率是反映透明介质材料光学性质的一个重要参数。测量三棱镜的折射率,常用的方法很多,其中最小偏向角法和布儒斯特角法是大学物理中运用到的两个重要实验,此外还可以利用临界角法(全反射法)来测量三棱镜的折射率。根据对这三种方法的实验原理、实验步骤以及对实验的误差进行分析比较,总结得出各种测量方法的优点与缺点。 关键词:最小偏向角;布儒斯特角;临界角;折射率 引言 在生产和科学研究中往往需要测定一些固体和液体的折射率。三棱镜的折射率可以用很多方法和仪器来测量,方法和仪器的选择取决于对测量结果精度的要求。在分光计上用最小偏向角法测量棱镜的折射率可以达到较高的精度,所测折射率的大小不受限制。同时最小偏向角法还可以用来测定光栅常数。因此,学习和掌握三棱镜最小偏向角的测量原理和方法,有很大的实用意义。 布儒斯特角法测量三棱镜折射率原理简单,过程复杂。一般对布儒斯特角的测量,利用高校物理实验室都有的测量液体折射率实验装置,可以既简单又较精确地测量布儒斯特角,并验证布儒斯特定律。但是一般实验中常利用目测消光的方法来测量,由于目测的不精确性就给结果造成了较大的误差。所以在实验中我们利用功率功率激光探头来测量光强,减小实验误差。 临界法(全反射法)属于比较测量,利用光学中的全发射,光从三棱镜射入空气中,入射角为某一数值时,会发生全反射,而且这种方法的实验步骤与最小偏向角法相似,操作过程简单。

一、 实验原理 1.1 分光计简介 分光计是一种常用的光学仪器,实际上就是一种精密的测角仪。在几何光学实验中,主要用来测定棱镜角,光束偏向角等,而在物理光学实验中,加上分光元件(棱镜、光栅)即可作为分光仪器,用来观察光谱,测量光谱线的波长等。 分光计的测量原理:光源发出的光经过准直管后变成平行光,平行光经载物台上的光学元件折射、反射或衍射后改变了传播方向,绕中心转轴转动的望远镜先后接收到方向没有改变和改变后的平行光,然后由读数圆盘读出望远镜前后两个位置所处的角度,即可由相关公式计算出望远镜的转动角度。 图1.1.1为学生分光计[1] 的读数与角度计算原理图。分光计的主刻度盘与望远镜锁定在一起,而游标盘与主轴锁定在一起;望远镜绕主轴转动时,游标尺不动而主刻度盘随望远镜转动,这样就可以由起止角度的差值计算出望远镜的转动角度。分光计上圆弧形游标的读数原理类似于游标卡尺读数,主刻度盘上每一小格为03',游标尺上最小分度值为1'。读数时,先读出游标尺零刻度线左边所在主刻度盘刻度线所代表的角度值,不足03'的部分由游标尺上与主刻度盘刻度线对齐的那一条刻度线读出,两者之和即为总读数。计算角度时要注意转动过程中游标尺是否经过零刻度线。当望远镜转动后,某游标尺相对于主刻度盘的位置由1变为2时,相对应的角度读数分别为1α和2α。望远镜在转动过程中游标尺如果没经过零刻度线,这时望远镜转动的角度为12ααα-=,若转动过程中游标尺经过零刻度线,则望远镜的转动角度为1 2360ααα--?=[2] 。 图1.1.1 分光计的读数与角度计算图 1.2 最小偏向角法测量三棱镜折射率原理 参见图1.2.1,一束平行的单色光射向一棱镜,先后经棱镜表面两次折射,使得出射 360o -|α1-α2| |α1-α2| 1 180 2 A r ’ i ' G F δ r ' i

实验15 用分光计测定三棱镜折射率

实验 15 用分光计测定三棱镜折射率 亡灵311300 【实验目的】 1.了解分光计的主要构造及各部分的作用。 2.掌握分光计的调节要求和使用方法。 3.光测光的色散现象。 4.学习三棱镜顶角的测量方法。 5.学习用最小偏角法测定棱镜材料的折射率。 【仪器用具】 JJY 型分光计、汞灯及电源、三棱镜、平面反射镜 【实验原理】 1.用最小偏向角测定三棱镜的折射率n 如图15-1所示,有一折射率为n 的三棱镜,一束平行光的单色光以入射角i 1(入射光与AB 面法线的夹角)入射到三棱镜的AB 面上,经两次折射后由另一面AC 射出,出射角(出射光与AC 面法线的夹角)为i 2,入射光与出射光之间的夹角称为偏向角,理论上可以证明,当入射角i 1等于出射角i 2时,入射光和出射光之间的夹角最小,称为最小偏向角δ。 图15-1a 由图15-1a 可知 δ=(i 1-r 1)+(i 2-r 2) (15-1) 光线从空气入射到棱镜,又从棱镜出射到空气,由折射定律,有 11sin sin r n i = (15-2) 22sin sin i r n = (15-3)

当i 1= i 2时,由式(15-2)和式(15-3)得到21r r =,于是,式(15-1)可写成 )(212i i -=δ (15-4) 又因为 A A D r r r =--=-==+)(2121πππ 即 2 1A r = (15-5) 由式(15-4)、式(15-5)有 2 1 δ += A i 将上式代入式(15-2)并考虑到式(15-5),得 2 sin 2sin sin sin 1 1 A A r i n δ +== (15-6) 从式(15-6)可知,只要测出三棱镜顶角A 和最小偏向角δ,就可以计算出棱镜玻璃对该波长的单色光的折射率n 。 当入射光不是单色光时,虽然各种波长的光的入射角都相同,但出射角并不相同,表明折射率也不同。对于一般透明材料来说,折射率 随波长的减小而增大,通常,手册中给出的材料 的折射率如果没做特别标明的话,一般都是指该 材料对波长为589.3nm 的钠黄光而言的。 2.用反射法测定三棱镜顶角的原理 图15-2所示为反射法测三棱镜顶角的光 路图。一束平行光入射到三棱镜上,被三棱 镜的两个光学面反射,由几何关系和光的反 射定律得到,两个光学面的反射光之间的夹 角A 212=ψ,其中A 是三棱镜的顶角。即只 要测出12ψ,就可以得顶角

阿贝折射仪测介质折射率

实验阿贝折射仪测介质折射率 折射率是透明材料的一个重要光学常数。测定透明材料折射率的方法很多,如全反射法和最小偏向角法,最小偏向角法具有测量精度高、被测折射率的大小不受限制、不需要已知折射率的标准试件而能直接测出被测材料的折射率等优点。但是,被测材料要制成棱镜,而且对棱镜的技术条件要求高,不便快速测量。全反射法具有测量方便快捷,对环境要求不高,不需要单色光源等特点。然而,因全反射法属于比较测量,故其测量准确度不高(大约Δn=3×10-4),被测材料的折射率的大小受到限制(约为1.3~1.7),且对固体材料还需制成试件。尽管如此,在一些精度要求不高的测量中,全反射法仍被广泛使用。 阿贝折射仪就是根据全反射原理制成的一种专门用于测量透明或半透明液体和固体折射率及色散率的仪器,它还可用来测量糖溶液的含糖浓度。它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、科研机构及学校的常用仪器。 【实验目的】 1.加深对全反射原理的理解,掌握应用方法。 2.了解阿贝折射仪的结构和测量原理,熟悉其使用方法。 3.通过对葡萄糖溶液折射率的测定确定其浓度。 【实验仪器】 WAY阿贝折射仪、标准玻璃块一块,折射率液(溴代萘)一瓶,待测液(自来水,酒精,糖溶液)、滴管、脱脂棉及擦镜纸 【实验原理】 一、仪器描述 阿贝折射仪是测量物质折射率的专用仪器,它能快速而准确地测出透明、半透明液体或固体材料的折射率(测量范围一般为1.4-1.7),它还可以与恒温、测温装置连用,测定折射率与温度的变化关系。 阿贝折射仪的光学系统由望远系统和读数系统组成,如图1所示。 望远系统。光线进入进光棱镜1与折射棱镜2之间有一微小均匀的间隙,被测液体就放在此空隙内。当光线(自然光或白炽灯)射入进光棱镜1时便在磨砂面上

大学物理实验设计性实验液体折射率测定

评分:大学物理实验设计性实验实验报告 实验题目:液体折射率测定 班级: 姓名:学号: 指导教师:

《液体的折射率测定》实验提要 实验课题及任务 《液体的折射率测定》实验课题任务方案一:光从一种介质进入另一种介质时会发生折射现象,当入射击角为某一极值(掠射)时,会产生一特殊的光学现象,能同时看到有折射光和无折射光的现象,就可以实现液体折射率的测量。 学生根据自己所学的知识,并在图书馆或互联网上查找资料,设计出《液体的折射率测定》的整体方案,内容包括:(写出实验原理和理论计算公式,研究测量方法,写出实验内容和步骤),然后根据自己设计的方案,进行实验操作,记录数据,做好数据处理,得出实验结果,按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。 设计要求 ⑴通过查找资料,并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书,了解 仪器的使用方法,找出所要测量的物理量,并推导出计算公式,在此基础上写出该实验的实验原理。 ⑵选择实验的测量仪器,设计出实验方法和实验步骤,要具有可操作性。 ⑶测量5组数据,。 ⑷应该用什么方法处理数据,说明原因。 ⑸实验结果用标准形式表达,即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。 实验仪器 分光仪、钠光灯、毛玻璃与待测液体 实验提示 掠入射法测介质折射率的原理如图示3-1所示。将待测介质加工成三棱镜,用扩展光源(用钠光灯照光的大毛玻璃)照明该棱镜的折射面AB,用望远镜对棱镜的另一个折射面AC进行观测。在AB界面上图中光线a、b、c的入射角依次增大,而c光线 i。在棱镜中再也不可能有折射角为掠入线(入射角为 90),对应的折射角为临界角 c i的光线。在AC界面上,出射光a、b、c的出射角依次减小,以c光线的出射角大于 c 'i为最小。因此,用望远镜看到的视场是半明半暗的,中间有明显的明暗分界线。证

测定三棱镜折射率实验报告_0

测定三棱镜折射率实验报告 各位读友大家好!你有你的木棉,我有我的文章,为了你的木棉,应读我的文章!若为比翼双飞鸟,定是人间有情人!若读此篇优秀文,必成天上比翼鸟! 【实验目的】利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率;【实验仪器】分光计,玻璃三棱镜,钠光灯。【实验原理】最小偏向角法是测定三棱镜折射率的基本方法之一,如图10所示,三角形%26#8197;ABC%26#8197;表示玻璃三棱镜的横截面,AB和AC是透光的光学表面,又称折射面,其夹角a称为三棱镜的顶角;BC%26#8197;为毛玻璃面,称为三棱镜的底面。假设某一波长的光线%26#8197;LD%26#8197;入射到棱镜的%26#8197;AB%26#8197;面上,经过两次折射后沿%26#8197;ER%26#8197;方向射出,则入射线%26#8197;LD%26#8197;与出射线%26#8197;ER%26#8197;的夹

角%26#8197;%26#8197;称为偏向角。图10三棱镜的折射由图10中的几何关系,可得偏向角(3)因为顶角a满足,则(4)对于给定的三棱镜来说,角a是固定的,随和而变化。其中与、、依次相关,因此实际上是的函数,偏向角也就仅随而变化。在实验中可观察到,当变化时,偏向角有一极小值,称为最小偏向角。理论上可以证明,当时,具有最小值。显然这时入射光和出射光的方向相对于三棱镜是对称的,如图11所示。您正浏览的文章由第一'范文网整理,版权归原作者、原出处所有。图11最小偏向角若用表示最小偏向角,将代入(4)式得(5)或(6)因为%26#8197;,所以%26#8197;,又因为%26#8197;,则(7)根据折射定律得,(8)将式(6)、(7)代入式(8)得:(9)由式(9)可知,只要测出入射光线的最小偏向角及三棱镜的顶角,即可求出该三棱镜对该波长入射光的折射率n.【实验内容与步骤】1.调节分光计按实验24一1中的要求与步骤调整好分

大学物理实验报告系列之空气折射率的测定

【实验名称】 空气折射率的测定 【实验目的】 1、了解空气折射率与压强的关系; 2、进一步熟悉迈克尔逊干涉仪的使用规范; 【实验仪器】 迈克尔逊干涉仪(动镜:100mm ;定镜:加长);压力测定仪;空气室(L=95mm );气囊(1个);橡胶管(导气管2根) 【实验原理】 1、等倾(薄膜)干涉 根据实验7“迈克尔逊干涉仪调节和使用”可知,(如图1所示)两束光到达O 点形成的光程差δ为: δ=2L 2 -2L 1 =2(L 2 -L 1 ) 若在L2臂上加一个为L 的气室,如图2所示,则光程差为: δ=2(L 2 -L )+2n L -2L 1 δ=2(L 2 -L 1 )+2(n-1)L (2) 保持空间距离L 2 、L 1 、L 不变,折射率n 变化时,则δ 随之变化,即条纹级别也随之变 化。(根据光的干涉明暗条纹形成条件,当光程差δ=kλ时为明纹。)以明纹为例有 δ1 =2(L 2 -L 1 )+2(n 1 -1)L =k 1 λ δ2 =2(L 2 -L 1 )+2(n 2 -1)L =k 2 λ 令:Δn =n 2-n 1,m =(k 2-k 1),将上两式相减得折射率变化与条纹数目变化关系式。 2ΔnL=mλ (3) 2、折射率与压强的关系 若气室内压强由大气压p b 变到0时,折射率由n 变化到1,屏上某点(观察屏的中心O 点)条纹变化数为m b ,即 n-1=m b λ/2L (4) 通常在温度处于15℃~30℃范围内,空气折射率可用下式求得: 设从压强p b 变成真空时,条纹变化数为m b ;从压强p 1变成真空时,条纹变化数为m 1;从压强p 2变成真空时,条纹变化数为m 2;则有 根据等比性质,整理得 将(4)、(5)整理得 式中p b 为标况下大气压强,将p 2→p 1时,压强变化记为Δp (=p 1-p 2),条纹变化记为m (=m 1-m 2),则有 3、测量公式

用分光计测定三棱镜的折射率

用分光计测定三棱镜的折射率 一、实验目的 1、加深对分光计结构、作用及工作原理的了解,熟练掌握分光计的调节方法; 2、握测量棱镜玻璃折射率的方法,并用最小偏向角法测定三棱镜的折射率。 二、实验原理 分光计的结构、调节方法及工作原理,我们已在其它实验中作了介绍,这里不再赘述。下面介绍最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率。 将待测的光学玻璃制成三棱镜,测量原理见图1。 一束单色平行光以入射角投射到棱镜面AB上,经棱镜两次折射后以角从AC面射出,成为光线,则入射光与出射光的夹角成为偏向角。其大小为: 即

因为棱镜已经给定,所以顶角A和折射率n已确定不变,所以偏向角是的函数,随入射角而变.转动三棱镜,改变入射光对光学面AB的入射角,出射光线的方向也随之改变,即偏向角发生变化。沿偏向角减小的方向继续缓慢转动三棱镜,使偏向角逐渐减小;当转到某个位置时,若再继续沿此方向转动,偏向角又将逐渐增大,偏向角在此位置达到最小值,称为最小偏向角,用表示。用微 商算法可以证明,当(或)时,偏向角有最小值,此时有,,根据折射定律,三棱镜的折射率为 实验中,利用分光计测出三棱镜的顶角及最小偏向角,即可由上式算出棱镜材料的折射率n. 三、实验仪器 JJY型1′分光计,玻璃三棱镜,水银灯,平面反射镜 四、实验内容 1、调节分光计 (1)调节望远镜聚焦于无穷远. (2)调节望远镜光轴与分光计转轴垂直。 (3)调节平行光管产生平行光。 (4)调节平行光管光轴与分光计转轴垂直. 2、调节三棱镜并测量三棱镜顶角A

(1)棱镜的主截面与望远镜光轴平行,注意三棱镜在活动平台上的放置方法。 (2)测量棱镜的顶角A。 3、测定最小偏向角 本实验中,我们采用水银灯作为光源,在上述调好望远镜和三棱镜的基础上,测定棱镜对水银绿谱线()的最小偏向角. (1)用水银灯照亮平行光管的狭缝,转动游标盘(连同载物台),使待测棱镜处在如图2示的位置上。转动望远镜至棱镜出射光的方向,观察折射后的狭缝像,此时在望远镜中就能看到水银光谱线(狭缝单色像)。将望远镜对准绿谱线。 (2)慢慢转动游标盘,改变入射角,使谱线往偏向角减小的方向移动,同时转动望远镜跟踪绿谱线。当游标盘转到某一位置,绿谱线不再向前移动而开始向相反方向移动时,也就是偏向角变大,那么这个位置就是谱线移动方向的转折点,此即棱镜对该谱线的最小偏向角的位置。 (3)将望远镜的竖直叉丝对准绿谱线,微调游标盘,使棱镜作微小转动,准确找到谱线开始反向的位置,然后固定游标盘,同时调节望远镜微调螺钉,使竖直叉丝对准绿谱线的中心,记录望远镜在此位置时的左、右游标的读数、。 (4)取下三棱镜,游标盘固定不动,将望远镜(连同刻度盘)转到入射光线的方向,让竖直叉丝对准白色狭缝像,记下相应的左、右游标的读数、。由此可以确定出最小偏向角,即

牛顿环测液体折射率实验报告

牛顿环测液体折射率实 验报告 Company Document number:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

利用牛顿环测液体的折射率 【摘要】本文结合牛顿环干涉原理测量空气折射率的方法,阐述了测量液体折射率的实验原理,并研究出了具体的测量方法,最后对水的折射率进行了测量,并得出了较为准确的测量结果。 一、实验目的: 牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象,能充分显示光的波动性。本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象,更新了液体折射率的测试方法,使牛顿环的应用更加丰富,开拓了物理实验的新视野。 二、设计原理 当以波长为x 的钠黄光垂直照射到平凸透镜上时,由液体膜上,下表面反射光的光程差以及干涉相消。 即暗纹条件: 式中e 为某一暗纹中心,所在处的液体膜厚度,k 为干涉级次。 利用图中的几何关系,可得:R r e 2/2= (r 为条纹半径),代入(1)式,有 ......)2,1,0(2/)12(2//2=+=+=n n R nr λλδ (2) 则暗纹半径......)2,1,0(/==n k nR r k λ (3) 若取暗纹观察,则第m ,k 级对应的暗环半径的平方 n mR r m /2λ= (4) k nR r n /2λ= (5) 两式相减得平凸透镜的曲率半径)/()(22n m n r r R n m --= (6)

观察牛顿环时我们也将会发现牛顿环中心由于形变,灰尘,水等的影响,中心不是一点,而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑。目因而圆心不易确定。故常取暗环的直径替 换。进而有λ)(4/)(22n m n D D R n m --= (7) 同理对于空气膜。则有λ)(4/2'2'n m D D R n m --= (8) 式(7)与式(8)相比,可得:)/()(222'2'n m n m D D D D n --= (9) 由(9)式可知,只要测出同一装置(相同的平凸透镜和平面的玻璃板)下的空气膜和液体膜的条纹直径,即可求出液体的折射率。 三、设计方案 1.调整实验装置 将牛顿环装置放在毛玻璃上。点燃钠光灯,调节显微镜前面的透光反射镜的角度,与水平面成045的角度,这样从目镜中看到明亮的光场旋转目镜旋钮,使分化板上的十字线位于目镜的交线上,即从目镜中看到清晰地十字线。缓慢转动手轮,使显微镜自下而上缓慢上移,直到从目镜中看到清晰地干涉图样,并使相与交叉丝无视差。略微移动牛顿环装置,使显微镜十字叉丝位于牛顿环中心。 2.实验操作 将牛顿环装置的凸透镜和平板玻璃拆开,用滴管在平板玻璃上滴一层待测液体,然后压上凸透镜。由于液体有表面张力,能够充满凸透镜和平板玻璃之间的空间。则现在凸透镜和平板玻璃之间形成了液体膜。将此装置放到显微镜的载物台上,调节手轮,使显微镜由低到高缓慢移动,直至在目镜中看到清晰地干涉条纹为止。由于液体膜压得不会很均匀。故在视场中的某个地方会出现一小块空气膜,其干涉花样如上面右图所示。 四、实验结果与分析 数据记录

迈克尔逊干涉仪测量空气折射率实验报告

测量空气折射率实验报告 一、 实验目的: 1.进一步了解光的干涉现象及其形成条件,掌握迈克耳孙干涉光路的原理和调节方法。 2.利用迈克耳孙干涉光路测量常温下空气的折射率。 二、 实验仪器: 迈克耳孙干涉仪、气室组件、激光器、光阑。 三、 实验原理: 迈克尔逊干涉仪光路示意图如图1所示。其中,G 为平板玻璃,称为分束镜,它的一个表面镀有半反射金属膜,使光在金属膜处的反射光束与透射光束的光强基本相等。 M1、M2为互相垂直的平面反射镜,M1、M2镜面与分束镜G 均成450角; M1可以移动,M2固定。2 M '表示M2对G 金属膜的虚像。 从光源S 发出的一束光,在分束镜G 的半反射面上被分成反射光束1和透射光束2。光束1从G 反射出后投向M1镜,反射回来再穿过G ;光束2投向M2镜,经M2镜反射回来再通过G 膜面上反射。于是,反射光束1与透射光束2在空间相遇,发生干涉。 由图1可知,迈克尔逊干涉仪中,当光束垂直入射至M1、M2镜时,两束光的光程差δ为 )(22211L n L n -=δ (1) 式中,1n 和2n 分别是路程1L 、2L 上介质的折射率。 M 2M 图1 迈克尔逊干涉仪光路示意图

设单色光在真空中的波长为λ,当 ,3 ,2 ,1 ,0 ,==K K λδ (2) 时干涉相长,相应地在接收屏中心的总光强为极大。由式(1)知,两束相 干光的光程差不但与几何路程有关,还与路程上介质的折射率有关。 当1L 支路上介质折射率改变1n ?时,因光程的相应改变而引起的干涉条纹的 变化数为N 。由(1)式和(2)式可知 1 12L N n λ = ? (3) 例如:取nm 0.633=λ和mm L 1001=,若条纹变化10=N ,则可以测得 0003.0=?n 。可见,测出接收屏上某一处干涉条纹的变化数N ,就能测出光路 中折射率的微小变化。 正常状态(Pa P C t 501001325.1,15?==)下,空气对在真空中波长为 nm 0.633的光的折射率00027652.1=n ,它与真空折射率之差为 410765.2)1(-?=-n 。用一般方法不易测出这个折射率差,而用干涉法能很方便地测量,且准确度高。 四、 实验装置: 实验装置如图2所示。用He-Ne 激光作光源(He-Ne 激光的真空波长为 nm 0.633=λ),并附加小孔光栏H 及扩束镜T 。扩束镜T 可以使激光束扩束。小孔光栏H 是为调节光束使之垂直入射在M1、M2镜上时用的。另外,为了测量空气折射率,在一支光路中加入一个玻璃气室,其长度为L 。气压表用来测量气室内气压。在O 处用毛玻璃作接收屏,在它上面可看到干涉条纹。 图2 测量空气折射率实验装置示意图 气压表

[实用参考]大学物理实验报告册-测三棱镜的折射率

用分光计测棱镜折射率 实验日期-----实验组号----实验地点----报告成绩 [实验目的] 1.———— 2.———— [实验仪器] 1.分光计的结构,主要由------------、------------、-------------和------------组成。 2.平行光管由------和----------组成。 3.望远镜主要由-----,-------和-------组成。 4.读数装置由-------与---------组成.刻度盘分为360°,最小刻度为-------。在刻度盘内同一直径的两端各装一个游标为了消除刻度盘与分光计中心轴线之间的--------- [实验原理摘要] 最小偏向角,用δmin 表示,棱镜玻璃的折射率n 与棱镜顶角A 、最小偏向角δmin 有如下关系. n [实验内容及步骤] 1. 分光计的调整:为了测准入射光与出射光传播方 向之间的角度,分光计的调整必须做到----------------------------------------------------------------;-----------------------------------------------;-----------------------------------------------。 调整顺序 (1)目测粗调 (2)调节望远镜: a.调整--------看清目镜中十字叉丝; b.开小灯泡电源开关; c 按图2放置平面镜,当需要改变平面镜的倾斜度时,只要调节螺丝B 1或螺丝B 3. d.旋转------,使平面镜偏离望远镜一小角度,从望远镜外侧在平面镜内寻找绿光斑 图1 三棱镜的折射 图2 B 1 B 2 B 3

《测定三棱镜折射率》物理实验报告标准范本

报告编号:LX-FS-A51476 《测定三棱镜折射率》物理实验报 告标准范本 The Stage T asks Completed According T o The Plan Reflect The Basic Situation In The Work And The Lessons Learned In The Work, So As T o Obtain Further Guidance From The Superior. 编写:_________________________ 审批:_________________________ 时间:________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑

《测定三棱镜折射率》物理实验报 告标准范本 使用说明:本报告资料适用于按计划完成的阶段任务而进行的,反映工作中的基本情况、工作中取得的经验教训、存在的问题以及今后工作设想的汇报,以取得上级的进一步指导作用。资料内容可按真实状况进行条款调整,套用时请仔细阅读。 【实验目的】 利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率; 【实验仪器】 分光计,玻璃三棱镜,钠光灯。 【实验原理】 最小偏向角法是测定三棱镜折射率的基本方法之一,如图10所示,三角形ABC表示玻璃三棱镜的横截面,AB和AC是透光的光学表面,又称折射面,其夹角a称为三棱镜的顶角;BC为毛玻璃面,称为三棱镜的底面。假设某一波长的光线LD入射到

棱镜的AB面上,经过两次折射后沿ER方向射出,则入射线LD与出射线ER的夹角称为偏向角。 【实验内容与步骤】 1.调节分光计 按实验24一1中的要求与步骤调整好分光计。 2.调整平行光管 (1)去掉双面反射镜,打开钠光灯光源。 (2)打开狭缝,松开狭缝锁紧螺丝3。从望远镜中观察,同时前后移动狭缝装置2,直至狭缝成像清晰为止。然后调整狭缝宽度为1毫米左右(用狭缝宽度调节手轮1调节)。 (3)调节平行光管的倾斜度。将狭缝转至水平,调节平行光管光轴仰角调节螺丝29,使狭缝像与望远镜分划板的中心横线重合。然后将狭缝转至竖直方向,使之与分划板十字刻度线的竖线重合,并无视

透明薄片折射率测定实验报告

透明薄片折射率的测定 迈克尔逊干涉仪是用分振幅的方法实现干涉的光学仪器,设计十分巧妙。迈克尔逊发明它后,最初用于著名的以太漂移实验。后来,他又首次用之于系统研究光谱的精细结构以及将镉(Cd)的谱线的波长与国际米原器进行比较。迈克尔逊干涉仪在基本结构和设计思想上给科学工作以重要启迪,为后人研制各种干涉仪打下了基础。迈克尔逊干涉仪在物理学中有十分广泛的应用,如用于研究光源的时间相干性,测量气体、固体的折射率和进行微小长度测量等。 【实验目的】 1. 掌握迈克尔逊干涉仪的结构、原理和调节方法; 2. 熟悉白光的干涉现象 4. 学习一种测量透明薄片折射率的方法。 【实验仪器】 迈克尔逊干涉仪,He-Ne 激光器,扩束镜,小孔光阑,透明薄片,白光光源 【实验原理】 一、透明薄片折射率的测量原理 干涉条纹的明暗决定于光程差与波长的关系,用白光光源只有在d=0的附近才能在M 1 和 M 2′交线处看到干涉条纹,这时对各种光的波长来说,其光程差均为2/λ(反射时附加2/λ),故产生直线黑纹,即所谓中央黑纹,两旁有对称分布的彩色条纹。d 稍大时,因对各种不同波长的光满足明暗条纹的条件不同,所产生的干涉条纹明暗互相重叠,结果就显不出条纹来。因而白光光源的彩色干涉条纹只发生在零光程差附近一个极小的范围内,利用这一点可以定出d =0的位置。利用白光的彩色干涉条纹可以测量透明薄片的 图1 透明薄片折射率测定 二、点光源干涉条纹的特点 不论平面镜M 1往哪个方向移动,只要是使距离d 增加,圆条纹都会不断从中心冒出来并扩大,同时条纹会变密变细。反之,如果使距离d 减小,条纹都会缩小并消失在中心处,同时条纹会变疏变粗。这表明0=d (即两臂等长)是一个临界点。当往同一个方向不断地移动1M 时,只要经过这个临界点,看到的现象就会反过来(见图2)。因此,实现点光源的非定域干涉后,最好先把两臂的长度调成有明显差别(0>>d ),避免在移动1M 时不小心通过了临界点,造成不必要的麻烦。 用眼睛观察 M 2

掠入射法测量棱镜的折射率实验报告

一、实验名称:掠入射法测量棱镜的折射率 二、实验目的: 掠入射法测定棱镜的折射率。 三、实验器材: 分关计、钠光灯(波长0=589.3nm λ)、棱镜、毛玻璃。 四、实验原理: 如图所示为掠入射法。用单色扩展光源照射到棱镜AB 面上,使扩展光源以约90 角掠入射到棱镜上。当扩展光源从各个方向射向AB 面时,以90 入射的光线的内折射角最大,为2max i ,其余入射角小于90 的,折射角必小于2max i ,出射 角必大于1min i ',而大于90 的入射光不能进入棱镜。这样,在AC 侧面观察时,将出现半明半暗的视场。明暗视场的交线就是入射角190i = 的光线的出射方向。可以证明: 2 1min cos sin 1sin i n αα'+??=+ ??? 掠入射法

五、实验步骤: 1、由于扩展光源辐射进棱镜的入射角度具有一定的范围,因此在AC 出射面观察出射光时,可看到入射角满足1min 190i i << 的入射光线产生的各种方向的出射光形成一个亮区,存在两条明暗交界线。合理摆放钠光灯光源与棱镜入射面的位置,在望远镜中找出这个亮区。 2、旋转载物台,使入射到棱镜入射面的光线越来越少,当光源只有入射角约 90 的入射光线射入棱镜,望远镜中观察到的视场将由亮区慢慢收窄成为一条清 晰的细亮线,此时的亮线就是入射角190i = 的光线的出射方向。记录此时亮线的角度1min i 。 3、测量棱镜的顶角α,计算棱镜折射率。 六、实验数据记录: 棱镜顶角的测量数据 最小出射角测量数据 次数 左1? 右1? 左2? 右 2? ? α 1 2 3 次数 左1? 右1? 左 2? 右 2? min 1'i 1 2 3

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