三棱镜色散曲线的测定

北京师范大学物理实验教学中心普通物理实验室实验要求

三棱镜色散曲线的测定

实验仪器

分光计、汞灯、三棱镜。

实验内容

1．分光计的调整（步骤见讲义）。

2．测量棱镜顶角。测量3次。

3．测量汞灯各谱线对应的最小偏向角，

4047,4358,4916,5461, 5790,6234,6907(?)

其中波长5461?的绿线测三次，其他测一次。

4．作λ-n曲线，标出棱镜对钠灯黄光5893?的折射率

n；

D

5．计算5461?折射率的不确定度。

注意事项

1.分光计调好后(十字重合、狭缝位置),请教师检查；

2.调出最小偏向角后请教师检查。

预习思考题

1．分光计为什么要用两个圆游标？测量时两个圆游标应如何摆置？

2．三棱镜在载物台上前后移动对测顶角有无影响？为什么？

3．怎样准确找到最小偏向角的位置？

课后问题

从测量原理的角度分析，为什么最小偏向角的测量有很高的可重复性？

分光计测量三棱镜顶角实验报告

分光计测量三棱镜顶角 实验报告 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

参考报告 分光计测量三棱镜顶角 一、实验目的： 1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用； 2、学习分光计调节的要求和调节方法； 3、测量三棱镜顶角； 二、仪器与用具： 1、分光计：（型号：JJY-Π型, '； 2、钠灯：（型号：GY-5, 3、三棱镜棱角:60o±5′（材料：重火石玻璃，nD= ）； 4、双面反射镜，变压器220V) 三、预习报告： 1、实验原理（力求简要）： （1）分光计调整 总要求：望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。 分要求：有三个如下： 〈1〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）、其光轴与分光计中心轴垂直调整方法： ①对望远镜的目镜进行调焦，从望远镜中能清晰看到分划板十字准线 ②对望远镜的物镜进行调焦，用“自准直法”进行，从望远镜中能清晰看到 绿“+”字像、且无视差。 ③分别从望远镜看到从小镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的 调 整用线（分划板上方的十字叉线）重合。

④在望远镜能接收平行光的基础上，根据反射定律，应用“各半调节法”进 行调整。 〈2〉载物台垂直仪器主轴 调整方法： 将双面镜旋转90°，同时旋转载物台90°，调节一个螺丝，分别从望远镜看到从 双面镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调整用线（分划板上 方的十字叉线）重合。 〈3〉平行光管出射平行光； 调整方法： 从望远镜里看到平行光管狭缝清晰像呈现在分划板上且无视差。 望远镜对准平行光管（注意：这一步及后面操作绝对不能动望远镜的仰角调节螺丝以及 物镜和目镜的焦距），从望远镜观察平行光管狭缝的像，调节平行光管透镜的焦距，使 从望远镜清晰看到狭缝的像（一条明亮的细线）呈现在分划板上为止。这时望远镜接收 到的是平行光，也就是说，平行光管出射的是平行光。 〈4〉平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直 调整方法： 望远镜看狭缝像与分光板竖直准线重合，狭缝像转90o后又能与中心水平准线重 合。 在上一步的基础上，调节平行光管（或望远镜）的水平摆向调节螺丝，使狭缝细线像与十字竖线重合，然后转动狭缝90o，调节平行光管的仰角螺丝， 使狭缝细线像与中心水平线重合。这时平行光管光轴与望远镜光轴共线，也 就与分光计中心轴垂直 （2）三棱镜的顶角的测量 〈1〉方法：反射法测量。 〈2〉原理：如下图所示： 一束平行光由顶角方向射入，在两光学面上分成两束反射光。测出两束反射光线之间的夹角φ，则可得到顶角A为

实验练习一 用分光计测三棱镜的顶角

物理实验报告《分光计的调整和三棱镜顶角的测定》 【实验目的】 1．了解分光计的结构，学习分光计的调节和使用方法； 2．利用分光计测定三棱镜的顶角； 【实验仪器】 分光计，双面平面反射镜，玻璃三棱镜。 【实验原理】 如图6所示，设要测三棱镜AB面和AC面所夹的顶角a，只需求出j即可，则a＝1800－j。 图6 测三棱镜顶角 【实验内容与步骤】 一、分光计的调整 （一）调整要求： 1．望远镜聚焦平行光，且其光轴与分光计中心轴垂直。 2．载物台平面与分光计中心轴垂直。 （二）望远镜调节 1．目镜调焦 目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能很清楚地看到目镜中分划板上的刻线和叉丝，调焦办法：接通仪器电源，把目镜调焦手轮12旋出，然后一边旋进一边从目镜中观察，直到

分划板刻线成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破坏时为止。旋转目镜装置11，使分划板刻线水平或垂直。 2．望远镜调焦 望远镜调焦的目的是将分划板上十字叉丝调整到焦平面上，也就是望远镜对无穷远聚焦。其方法如下：将双面反射镜紧贴望远镜镜筒，从目镜中观察，找到从双面反射镜反射回来的光斑，前后移动目镜装置11，对望远镜调焦，使绿十字叉丝成像清晰。往复移动目镜装置，使绿十字叉丝像与分划板上十字刻度线无视差，最后锁紧目镜装置锁紧螺丝10 . （三）调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴（各调一半法） 调节如图7所示的载物台调平螺丝b和c以及望远镜光轴仰角调节螺丝13，使分别从双面反射镜的两个面反射的绿十字叉丝像皆与分划板上方的十字刻度线重合，如图8（a）所示。此时望远镜光轴就垂直于分光计中心轴了。具体调节方法如下： （1）将双面反射镜放在载物台上，使镜面处于任意两个载物台调平螺丝间连线的中垂面，如图7所示。 图7 用平面镜调整分光计 （2）目测粗调。用目测法调节载物台调平螺丝7及望远镜、平行光管光轴仰角调节螺丝13、29，使载物台平面及望远镜、平行光管光轴与分光计中心轴大致垂直。 由于望远镜视野很小，观察的范围有限，要从望远镜中观察到由双面反射镜反射的光线，应首先保证该反射光线能进入望远镜。因此，应先在望远镜外找到该反射光线。转动载物台，使望远镜光轴与双面反射镜的法线成一小角度，眼睛在望远镜外侧旁观察双面反射镜，找到由双面反射镜反射的绿十字叉丝像，并调节望远镜光轴仰角调节螺丝13及载物台调平螺丝b和c，使得从双面反射镜的两个镜面反射的绿十字叉丝像的位置应与望远镜处于同一水平状态。 （3）从望远镜中观察。转动载物台，使双面反射镜反射的光线进入望远镜内。此时在望远镜内出现清晰的绿十字叉丝像，但该像一般不在图8（a）所示的准确位置，而与分划板上方的十字刻度线有一定的高度差，如图8（b）所示。调节望远镜光轴仰角调节螺丝

IMI-SPP+色散曲线

IMI_结构spp以及色散曲线计算 作者 jiyingke 报告日期 2020-9-25 22:08:13

目录 1. 全局定义........................................................................... 1.1. 参数............................................................................ 1.2. 函数............................................................................ 2. 组件 1 ............................................................................. 2.1. 定义............................................................................ 2.2. 几何 1 .......................................................................... 2.3. 材料............................................................................ 2.4. 电磁波，频域.................................................................... 2.5. 网格 1 .......................................................................... 3. SPP_mode ........................................................................... 3.1. 边界模式分析.................................................................... 3.2. 频域............................................................................ 4. 色散曲线........................................................................... 4.1. 参数化扫描...................................................................... 4.2. 边界模式分析.................................................................... 5. 结果............................................................................... 5.1. 数据集.......................................................................... 5.2. 表格............................................................................ 5.3. 绘图组..........................................................................

实验练习--用分光计测三棱镜的顶角

实验练习一 用分光计测三棱镜的顶角 【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、用自准直法或反射法测三棱镜的顶角。 【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】 玻璃三棱镜是光学基本元件如图1-1所示。AB 和AC 是两个透光的光学表面，称为“折射面”，其夹角a 称为三棱镜的顶角；BC 面一般为毛玻璃面，称为“三棱镜的底面”。 C B 图11-1-1 玻璃三棱镜 图11-1-2 自准直法测三棱镜顶角 1、自准直法测量三棱镜的顶角 图1-2所示为自准直法测量三棱镜顶角的示意图。将三棱镜放到分光计载物台上，三棱镜放置方法如图1-3（a ）所示。望远镜照明小灯发出的光线垂直入射于三棱镜AB 面而沿原路反射回来，记下此时光线入射方位1T (）、21θθ两角度值；然后转动望远镜使光线垂直入射于AC 面，记下沿原路反射回来的方位2T (43θθ、)两角度值，则望远镜转角?，三棱镜顶角a 分别为 ()21314212T T ?θθθθ=-= -+- ()0314211802a θθθθ=--+-（11-1-1） A C B C A ? 1T (21θθ、) a b B ）、212(θθT

图 11-1-3（a ） 图 11-1-3（b ） 2、反射法测三棱镜的顶角 将三棱镜放置在载物台上并离平行光管远些，转动载物台，使三棱镜顶角对准平行光管，让平行光管射出的光束照在三棱镜两个折射面上（见图1-4（b ））。将望远镜转至I 处观测反射光，调节望远镜微调螺丝使望远镜竖直叉丝对准狭缝像中心线。再分别从两个游标（设左游标为A ，右游标为B ）读出反射光的方位角21θθ、；然后将望远镜转至Ⅱ处观测反射光，相同方法读出反射光的方位角43θθ、。由图1-4(a)光路图可以证明得到： 21∠+∠+∠=A ? 21∠+∠=∠A ?21==∠a A 图11-1-4（a ） 反射法光路图 ()3142124 a ? θθθθ==-+- （11-1-2） 【实验内容及要求】 1、分光计的调节 1）目测粗调（调节内容见前述）；2）调望远镜的焦距（调节方法见前述）； 3）调节望远镜光轴和载物台平面与分光计中心轴相垂直（调节方法见前述）； 4）调整平行光管，使之能发出平行光，并使其光轴与分光计中心轴相垂直（调节方法见前述）。 2、用自准直法测三棱镜的顶角 1）点亮望远镜照明灯并正对三棱镜AC 反射面，使反射小十字像与望远镜分划板上十字叉丝重合，若偏高或偏低，可调载物台下螺钉b,再使望远镜正对三棱镜AB 反射面，若反射小十字像偏高或偏低，只调载物台下螺钉c ，使小十字像与分划板上十字叉丝重合。 A ?1 1 2 2 入射光线 反射光线 反射光线 c B C 图11-1-4（b ）反射法测棱镜顶

用掠入射法测定三棱镜和液体的折射率(1)

大学物理实验设计性实验 实 验 报 告 实验题目： 液体折射率的测定 浙江农林大林 物理实验室 实验日期：2012 年5 月29日 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：

液体(水)的折射率测定 实验目的： 1．温习分光仪的结构，并掌握分光仪调节和使用方法 2. 学习用掠入射法测定三棱镜和待测液体的折射率 实验仪器 分光仪，钠光灯，毛玻璃，待测液体（水），三棱镜 实验原理： 1.分光仪的调节 （1）目测粗调 目测调节望远镜光轴﹑平行光管光轴﹑载物台平面，三者大致垂直于分光中心旋转轴。目测是重要的一部，是进一步细调的基础，可以缩短调整时间。 （2）望远镜的调焦，使之能接受平行光，调节步骤如下： 1.目测调焦 2.物镜调焦 （3）调节望远镜光轴及载物台面垂直于仪器中心转轴。 2.调节载物台下G2或G3两螺钉之一，使此h 缩短为h ／2，在调节望远镜倾度调节螺钉，使十字反射像与十字叉丝重合。 3.旋转载物台，用“各半”调节法使另一反射面的十字反射像与“上十字叉丝”重合，这需要2，3两步反复调整数次，要细心，耐心。 4.将载物台转动90°后放在载物台，调节载物台下螺钉G1，使十字反射像与上十字叉丝重合。 2.用掠入射法测三棱镜的折射率 掠入射法测三棱镜折射率的原理如图23-1所示。按照图23-1摆好实验仪器，用扩展光钠光灯源（用钠光灯照亮的毛玻璃）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 光线为掠入线（入射角为?90），对应的折射角为临界角，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整体移动分光计或刻度盘使钠光灯大体位于AB 光学面的延长线上，用眼睛在出射光的方向找到一个明暗相间的分界线，再将望远镜转至该方位—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，使竖直“+”字叉丝对准明暗相间的分界线，将刻度盘固定记下左右游标读数1i 和2i 。记下转动望远镜AC 面的法线位置，记下两游标读数3i 和4i ，从而可求光线经过三棱镜的最小出射角i 。在棱镜中再也不可能有折射角大于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 光的入射角为?90,出射角'i 为最小，

实验五 用掠射法测定透明介质的折射率

实验五 用掠射法测定透明介质的折射率 实验目的 １．掌握用掠射法测定液体的折射率。 ２．了解阿贝折射仪的工作原理，熟悉其使用方法。 实验仪器 分光仪，阿贝折射仪，三棱镜两块，钠灯，水、酒精等待测液体，读数小灯，毛玻璃。 实验原理 １．用掠入射法测定液体折射率 将折射率为n 的待测物质，放在已知折射率为n 1（n ＜n 1）的直角棱镜的折射面AB 上，若以单色的扩展光源照射分界面AB ，则入射 角为π/2的光线Ⅰ将掠射到AB 界面而折射进入三 棱镜内，其折射角i c 应为临界角。从图5—5—1可以看出应满足关系 1sin n n i c = 当光线Ⅰ射到AC 面，再经折射而进入空气 时，设在AC 面上的入射角为φ，折射角为?，则 有 φ?sin sin 1n = （5－5－1） 除入射光线Ⅰ外，其他光线如光线Ⅱ在AB 面上的入射角均小于π/2，因此，经三 棱镜折射最后进入空气时，都在光线Ⅰ＇的左侧。当用望远镜对准出射光方向观察时， 在视场中将看到以光线Ⅰ＇为分界线的明暗半荫视场，如图5—5—1所示。 当三棱镜的棱镜角A 大于角i c 时，由图5—5—2可以看出，A 、i c 和角φ有如下关系 φ+=c i A （5－5－2） 将（5－5－1）和（5－5－2）式消去i c 和φ。若棱镜角A 等于90度，可得 ?221sin ?=n n （5－5－3） 若棱镜角A 不等于90度，可得 ??sin cos sin sin 221???=A n A n （5－5－4） I II

因此，当直角棱镜的折射率n 1为已知时，测出?角后便可计算出待物质的折射率n 。 上述测定折射率的方法称为掠入射法，是应用全反射原理。 ２．用阿贝折射计测定透明介质的折射率 阿贝折射仪是测量固体和液体折射率的常用仪器，同时，还可测量出不同温度时的折射率。测量范围为1.3～1.7，可以 直接读出折射率的值，操作简便，测量 比较准确，精度为0.0003。测量液体时所需样品很少，测量固体时对样品的加工要求不高。 阿贝折射仪也是根据全反射原理设 计的。它有两种工作方式，即透射式和 反射式。阿贝折射仪中的折射棱镜ABC 和照明棱镜A ＇B ＇C ＇都是直角棱镜，由 重火石玻璃制成。照明棱镜的A ＇B ＇面经过磨砂，使透射式测量作漫射光源用。折射棱 镜的BC 面也经过磨砂，供反射式测量作漫反射光源用。 透射式测量光路如图5—5—3（a ）所示。将折射率为n 的待测物质放在折射率为n 1的直角棱镜的斜面上，其棱角为A ，并用光源S 照明。如果介质的折射率n ＜n 1，这时与图5—5—1相同，经棱镜ABC 两次折射后，由AC 面射出的光束，在望远镜视场中将观察到半荫视场，明暗分界线就对应于掠面入射光束，测出AC 面上相应的临界出射角?，即可应用（5－5－4）式计算出n 。 应用阿贝折射仪测定固体折射率时不用照明棱镜。对于加工有两个抛光面的固体样品，则光路可采用如图5—5—3（b ）所示的透射式测量，对于加工只有一个抛光面的固体样品。则可采用图5—5—3（c ）所示的反射式测量。 用光源S （一般为自然光）照亮折射棱镜上的磨砂面BC ，使之成为一个扩展的平面光源，从面上各点发出的光线I 、Ⅱ射抵AB 面上的E 点时，入射角均不相同。其中入射 角大于临界角i C 的，都发生在全反射后再由AC 面射出，同样，在望远镜对准Ⅰ＇观察 时，亦可看到半荫视场，只是明暗分布恰与透射光的视场分布相反，其临界出射角? 255—— 图 3 55——图 n B *

分光镜测三棱镜顶角实验报告

实验名称： 用分光镜测三棱镜顶角 一、实验目的 采用自准法测量三棱镜的顶角。 二、实验器材 1、分光计 （1）望远镜（2）载物台（3）平行光管（4）读数装置（5）底座 2、双面反射镜 3、三棱镜 三、实验原理 图1是自准法测量三棱镜 顶角的示意图，图中所示三 棱镜是横截面为等边三角形 的柱体。AB和AC是透光的 光学表面，又称折射面，其

夹角A 称为三棱角的顶角；BC 为毛玻璃面，称为三棱角的底面。 实验中利用望远镜自身产生平行光，固定载物台（或固定望远镜），转动望远镜光轴（或转动载物台），先使棱镜AB 面反射的十字像落在分划板上双十字叉丝上部的交点上（即望远镜光轴与三棱镜AB 垂直），记下刻度盘对称游标的方位角读数I I ??'和。然后再转动望远镜（或载物台）使AC 面反射的十字像与双十字叉丝的上交点重合（即望远镜光轴与AC 面垂直），记下读数 ??II II '和（注意?I 与?II 分别为同一游标窗口上读得的望远镜在位置I 和位置II 的方位角，而和则为另一游标窗口上读得的方位角），两次读数相减即得顶角A 的补角?。 ()()() 121122???????II I II I ? ?''= +=-+-? ??? 则三棱镜的顶角 ()() 1 1801802A ?????II I II I ??''=-=--+-? ???o o 四、 实验步骤 （一）分光计的调节 为了精确测量角度，必须使待测角平面平行于读数盘平面，所以测量前须对分光计进行调节。调节分光计的要求是： （1） 平行光管出射平行光； （2） 望远镜接收平行光（即望远镜聚焦于无穷远）； （3） 经过光学元件的光线构成的平面应与仪器的中心转轴垂直，即平行光管和 望远镜的光轴与分光计的中心转轴垂直，载物台中轴线与中心转轴重合。 调节前，应对照实物和图1的结构熟悉仪器，了解各个调节螺钉的作用。调节时要先粗调再细调。 1、目测粗调 根据眼睛的粗略估计，调节望远镜和平行光管上的高低调节螺钉14和29，使它们的光轴大致与中心转轴垂直；调节载物台下的三个水平调节螺钉，使其大致

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

实验十四 用掠入射法测定液体的折射率

实验十四用掠入射法测定液体折射率 [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、掌握用掠入射法测定液体的折射率。 [实验仪器与用具] 分光计（JJY1’）、等边三棱镜、钠光灯(Gp20Na)、水、酒精、读数小灯、毛玻璃，毛玻璃屏,小烧杯（2个），滴管（2支）。 [仪器介绍] 分光计是一种常用的的光学仪器，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。下面介绍JJY1’型分光计的结构原理和调节方法。 一、分光计的结构 分光计主要由底座、望远镜、准直管、载物台和刻度盘等几部分组成，每部分均有特定的调节螺钉，图（一）为JJY型分光计的结构外型图。 图（一）JJY型分光计的结构示意图 1-平行光管狭缝锁紧螺钉；2-平行光管狭缝装置；3-平行光管狭缝调节螺钉；4-平行光管倾斜度调节螺钉；5-平行光管水平方向调节螺钉；6-平行光管，7-载物台锁紧螺钉；8-载物台；9-载物台调平螺钉； 10-望远镜；11-望远镜目镜锁紧螺钉；12-望远镜目镜调焦手轮；13-小电珠；14-望远镜倾斜度调节螺钉； 15-望远镜水平方向调节螺钉(背面)；16-游标盘；17-转座水平方向微调螺钉(背面)；18-游标；19-刻度盘；20-底座；21-转座与刻度盘锁定螺钉；22-转座；23-望远镜止动螺钉(背面)；24-游标盘微动螺钉； 25-游标盘止动螺钉 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，刻度盘和游标内盘套在中心轴上，可以绕中心转轴旋转。 2、准直管固定在底座的立柱上，它是用来产生平行光的。准直管的一端装有消色差物镜，另一端装有狭缝的套管，狭缝的宽度可在0.02~2mm范围内改变。 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进行方向的。常用的阿贝式目镜其结构和目镜视场如图（二）所示。

非对称平板波导色散曲线求解(附matlab程序)

光波导理论与技术第一次作业 题目：非对称平板波导设计 姓名：王燕 学号：201321010126 指导老师：陈开鑫 完成日期：2014 年03 月10 日

一、题目 根据以下的平板光波导折射率数据： （1）作出不同波导芯层厚度h (015h m μ＜＜)对应的TE 模式与TM 模式的色散图； （2）给出满足单模与双模传输的波导厚度范围； （3）确定包层所需的最小厚度a 与b 的值。 二、步骤 依题意知，平板波导参数为：537.11=TE n ，510.12=TE n ，444.13=TE n ； 530.11=TM n ，5095.12=TM n ，444.13=TM n 。其中321n n n 、、分别代表芯心、上包层、下包层相对于nm 1550=λ光波的折射率。 在实际应用中，平板波导的有效折射率N 必须12n N n ＜＜才能起到导光的作用。经过推导，非对称平板波导的色散方程为： 2 212 3 22 212 2 22 2 1 0arctan arctan N n n N N n n N m N n h k --+--+=-π （TE 模） 2 212 3 22 32 12212 222 2 2 1221 0arctan arctan N n n N n n N n n N n n m N n h k --+--+=-π （TM 模） 非对称平板波导光波模式截止时对应的芯层厚度为： （TE 模） 22 21 02 22123 222 2 2 1arctan n n k n n n n n n m h c ---+= π22 2102 2 2 132 22arctan n n k n n n n m h c ---+= π （TM 模） 非对称平板波导上下包层的最小透射深度为：

掠入射法测量棱镜的折射率实验报告

、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（波长打=589.3nm ）、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i2max，其余入射角小于90的，折射角必小于i2max，出射角必大于i lmin，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i^ 90的光线的出射方向。可以证明： 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hmin < i^：：90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i^ 90的光线的出射方向。记录此时亮线的角度 i lmin o 3、测量棱镜的顶角：?，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 七、数据处理:

1、由棱镜顶角的测量数据可得: 干 59.515 能湎 6016 5 9.5°2 =59.5；38 4 2、测量不确定度 1(59.538，—59.5l5： +(59.538—59.537^ +(59.5：38 —60：16彳 +(59.5始8"—59.5^025 =0；4' 所以：一:—:.=59.538.04' 3、由最小出射角测量数据可得: 39.518' 3902' 3906'嘶08' = 3928' sin : 所以 n =n - n =1.59 — 0.07 平均值 Aa = 迟(X —X i J i 丄 所以hmin -kmin 二'■ i 1min =3928'二 O'4' 4、由 cos t " sin i 1min 可得: 平均值1min 2 cos 。+si n imin cos59.5‘38”sin39‘28' 丫 ；n ：： sina 丿 sin 59.538 1 ： 1.59 于也爲 <^1min = 0.07

介绍三种测三棱镜顶角的方法

介绍三种测三棱镜顶角 的方法 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

2介绍三种测三棱镜顶角的方法 要想用这三种方法准确的测出三棱镜的顶角，实验中必须让分光计达到以下三点要求：⑴望远镜达到自准。⑵望远镜、平行光管的光轴与分光计的中心轴达到垂直。1⑶三棱镜的反射面与分光计的中心轴平行。 自准法 采用自准法测量的前提条件是：用双面反射镜将望远镜调节达到自准；调节待测三棱镜使其达到自准，在调节三棱镜时不能再调节望远镜，因为望远镜已经达到自准此时再调节它就会破坏它的自准条件。此时可以开始测量棱镜的顶角。 （a） (b) 图1 图2光路图 测三棱镜顶角A的步骤：图2是自准法测量时的光路。①给刻度盘上的两个游标标上记号1和2，合上小灯开关，使望远镜目镜中的叉丝被灯光照亮。②将三棱镜如图1（a）所示放在载物台上，锁紧望远镜支架与刻度盘联接螺丝及 C b a c

载物台锁紧螺丝，慢慢旋转内游标带着载物台一起，使三棱镜的AB 面与由望远镜射出的光线垂直，2此时从目镜里观察到的绿色“十”字像位于调整叉丝中心C 位置[如图1（b ）所示]。然后在刻度盘上分别读出游标1的度数1?和游标2的度数2?，并记录在表1中。③继续旋转载物台，直至AC 面与由望远镜射出的光线垂直，这时从目镜里观察到的绿色“十”字像同样位于调整叉丝的中心位置C 处。分别记下游标1和2的读数'1?和'2?，并记录在表1中。为了消除偏心差棱镜的AB 面和AC 面的法线的夹角 ()()11221''2?????=-+-???? 如果','2211????<<，则取它们差的绝对值。如果游标在转动的过程中经过零点，则该游标的度数应加上?360。例如游标2在三棱镜由AB 面转到AC 使AC 面对准望远镜的过程中经过了零点，则'2?的度数加上?360。由几何关系的望远镜的顶角： ()()11221180180''2A α?????∠=∠=-=--+-???? ⑴ 这样测量5组数据，把数据填到表1里，再计算出每组三棱镜顶角A 的值，最后计算A 的加权平均值。 反射法 用反射 法测量的前提条件是：调节平行光管的狭缝宽度使它发射出来的光是平行的，并且经三棱镜反射面反射后在望远镜目镜里的狭缝的像是清晰的。 反射法实验步骤：①接通汞灯光源，转动望远镜使其与平行光管构成一个θ角，θ角小于?90。此时将望远镜固定不动，且保持两者的位置不变。②移动载物台，带着刻度盘一起转，使狭缝射出的光经过AB 面反射后反射光线能够进入望远镜，此时从目镜里观察到的经过AB 面反射过来的狭缝的像应与望远镜的十字线的竖直线无视差。从度盘上读出两个游标1的度数1?和游标2的度数2?，并记录在表2中。这两个度数表示AB 光学面法线1n 的位置。③继续旋转载物台，使由狭缝射出的光经过AC 面反射后反射光线能够进入望远镜，并

5-6掠入射法测量棱镜的折射率

物理实验报告 年级专业： 姓名： 学号： 组别： 一、实验名称：掠入射法测量棱镜的折射率 二、实验目的：掌握用掠入射法测定棱镜的折射率的方法 三、实验器材：分光计、双面镜、钠光灯（波长nm 3.5890=λ）、棱镜、毛玻璃。 四、实验原理： 1.绝对折射率 光从真空射入介质发生折射时，入射角i 与入射角r 的正弦之比n 叫做介质的绝对折射率，简称折射率。它表示光在介质中传播时，介质对光的一种特征。由于光在真空中传播的速度最大，故其他媒质的折射率都大于1.同一媒质对不同波长的光，具有不同的折射率，在对可见光为透明的媒质内，折射率常随波长的减小而增大，即红光的折射率最小，紫光的折射率最大。 2.相对折射率 光从介质1射入介质2发生折射时，入射角1θ与折射角2θ的正弦之比21n 叫做介质2相对介质1的折射率，即相对折射率。因此，绝对折射率可以看作介质相对真空的折射率。它是表示两种（各向同性）介质中光速比值的物理量。 如图所示为掠入射法。用单色扩展光源照射到棱镜AB 面时，以90°入射的光线的内折射角最大，为 max _2i ，其余入射角小于90°的，折射角必小于 max _2i ，出射角必大于 min _1'i ，而大于90° 的入射光不能进入棱镜。这样，在AC 侧面观察时，将出现半明半暗视场。明暗视场的交线就是 入射角 901=i 的光线的出射方向。 由折射定律可知折射率max _2sin 1 i n = ，即 n i 1 sin max _2= ，由几何知识得：A i i =+2' max _2， 即 max _22'i A i -=。 而 m a x _2m a x _2m i n _1'm a x _2m i n _1'2'm i n 1's i n c o s c o s s i n s i n )s i n (s i n s i n s i n i A i A i i A i i i n -= -== 则 n A n A i n cos 11sin sin 2min _1'--?= ? A n A i cos 1sin sin 2 min _1'--?= 即1)sin sin cos (2 min _1'++=A i A n

用掠入射法测液体折射率

用掠入射法测液体折射率 光信息科学与技术 摘要：本文采用类似阿贝折射仪中的掠入法测液体折射率原理，通过分光计望远镜可观察到由光线掠入射造成的明显的半明半暗视野以此测量90度入射液体并通过三棱镜的光线的偏转角并由此得到液体折射率。 关键字：掠入射法 分光计 液体折射率 引言： 在食品、化工、医药等生产部门,生产过程中经常要检测液体的浓度,大多数液体的折射率和浓度有一定的关系。液体折射率常用阿贝折射计进行测量, 虽阿贝折射计测量精度高但必须有专门仪器，本实验利用分光计及三棱镜等实验室常见仪器采用类似原理进行测量，仪器普通、测量简捷、准确度较高在学习，研究与生产方面均具有一定的意义 原理简述： 测量液体折射率之前我们必须先测出使用的三棱镜的顶角及折射率，再测量液体的折射率，两者折射率测量原理大体相似，三棱镜的顶角测量在基本物理实验中已经做过，测出不再赘述，首先介绍三棱镜折射率的测量原理，掠入射法测三棱镜折射率的原理如图21所示。如图1摆好实验仪器，用扩展光钠光灯源（用钠光灯照亮的毛玻璃）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 光线为掠入线（入射角为?90），对应的折射角为临界角，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整体移动分光计或刻度盘使钠光灯大体位于AB 光学面的延长线上，用眼睛在出射光的方向找到一个明暗相间的分界线，再将望远镜转至该方位—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，使竖直“+”字叉丝对准明暗相间的分界线，将刻度盘固定记下左右游标读数1i 和2i 。记下转动望远镜AC 面的法线位置，记下两游标读数3i 和4i ，从而可求光线经过三棱镜的最小出射角i 。在棱镜中再也不可能有折射角大于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 光的入射角为?90,出射角'i 为最小，称为极限角。因此，用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。再根据几何光学的计算便可得出折射率，推导如下：如图2所示，设其中棱镜的折射率n 与棱镜顶角A 、最小出射角? 。 当一束光以入射角i 射入三棱镜一光面上，由光折射定律可得：

介绍三种测三棱镜顶角的方法

2介绍三种测三棱镜顶角的方法 要想用这三种方法准确的测出三棱镜的顶角，实验中必须让分光计达到以下三点要求：⑴望远镜达到自准。⑵望远镜、平行光管的光轴与分光计的中心轴达到垂直。1⑶三棱镜的反射面与分光计的中心轴平行。 自准法 采用自准法测量的前提条件是：用双面反射镜将望远镜调节达到自准；调节待测三棱镜使其达到自准，在调节三棱镜时不能再调节望远镜，因为望远镜已经达到自准此时再调节它就会破坏它的自准条件。此时可以开始测量棱镜的顶角。 （a） (b) 图1 图2光路图 测三棱镜顶角A的步骤：图2是自准法测量时的光路。①给刻度盘上的两个游标标上记号1和2，合上小灯开关，使望远镜目镜中的叉丝被灯光照亮。②将三棱镜如图1（a）所示放在载物台上，锁紧望远镜支架与刻度盘联接螺丝及载物台锁紧螺丝，慢慢旋转内游标带着载物台一起，使三棱镜的AB面与由望远镜 1江兴方.大学物理实验[M].科学出版社，—183. C b a c

射出的光线垂直，2此时从目镜里观察到的绿色“十”字像位于调整叉丝中心C 位置[如图1（b ）所示]。然后在刻度盘上分别读出游标1的度数1?和游标2的度数2?，并记录在表1中。③继续旋转载物台，直至AC 面与由望远镜射出的光线垂直，这时从目镜里观察到的绿色“十”字像同样位于调整叉丝的中心位置C 处。分别记下游标1和2的读数'1?和'2?，并记录在表1中。为了消除偏心差棱 镜的AB 面和AC 面的法线的夹角 ()()11221''2?????=-+-???? 如果','2211????<<，则取它们差的绝对值。如果游标在转动的过程中经过零点，则该游标的度数应加上?360。例如游标2在三棱镜由AB 面转到AC 使AC 面对准望远镜的过程中经过了零点，则'2?的度数加上?360。由几何关系的望远镜的顶角： ()()11221180180''2A α?????∠=∠=-=--+-???? ⑴ 这样测量5组数据，把数据填到表1里，再计算出每组三棱镜顶角A 的值，最后计算A 的加权平均值。 反射法 用反射 法测量的前提条件是：调节平行光管的狭缝宽度使它发射出来的光 是平行的，并且经三棱镜反射面反射后在望远镜目镜里的狭缝的像是清晰的。 反射法实验步骤：①接通汞灯光源，转动望远镜使其与平行光管构成一个θ角，θ角小于?90。此时将望远镜固定不动，且保持两者的位置不变。②移动载物台，带着刻度盘一起转，使狭缝射出的光经过AB 面反射后反射光线能够进入望远镜，此时从目镜里观察到的经过AB 面反射过来的狭缝的像应与望远镜的十字线的竖直线无视差。从度盘上读出两个游标1的度数1?和游标2的度数2?，并记录在表2中。这两个度数表示AB 光学面法线1n 的位置。③继续旋转载物台，使由狭缝射出的光经过AC 面反射后反射光线能够进入望远镜，并且从目镜里观察到狭缝的像应与望远镜的十字线的竖直线无视差。从度盘上读出两游标1和2对应的度数'1?和'2?，并记录在表2中。此度数表示AC 面法线 2n 的位置。 2江兴方.大学物理实验[M].科学出版社，—183.

分光计的调节和色散曲线的测定-实验报告

分光计的调节和色散曲线 的测定 实验报告

一． 实验目的 1. 了解分光计的原理与构造，学会调节分光计； 2. 用最小偏向角发测定玻璃折射率； 3. 掌握三棱镜顶角的两种测量方法。 二． 实验原理 1. 分光计的结构及调节原理 (1) 望远镜 分光计中采用的是自准望远镜。它由物镜、叉丝分划板和目镜组成，分别装在三个套臂上，彼此可以相对滑动以便调节。中间的一个套筒里装有一块分划板其上刻有“”形叉丝，分划板下方紧贴着一个侧面是等腰直角三角形的小棱镜，小棱镜与分划板贴合的面上刻了一个空心十字形，绿色小灯从小棱镜另一个直角面射入，从空心十字形中射出（透出的就是一个绿色十字形）。如果叉丝平面刚好在物镜的焦平面上，则从小灯射出的绿光经过棱镜的全反射后，从物镜（凸透镜）中会射出平行光。在物镜前方放一面反射镜，将绿光反射回来，则反射光（仍为平行光）进入物镜后还将汇聚在焦平面——即叉丝平面 上。此时通过目镜就能观察到叉丝平面上清晰的“”形和绿色十字，且不会有视差。这就是用自准法调节望远镜适合于观察平行光的原理。如果望远镜光轴与平面镜的法线平行，在目镜里看到的绿色十字形应该与“ ”形叉丝的上交点重合。 (2) 平行光管 平行光管由狭缝和透镜组成。狭缝和透镜之间距离可以通过伸缩狭缝套筒来调节。只要将狭缝调到透镜的焦平面上，则从狭缝发出的光经透镜后就成为平行光。狭缝的刀口是经过精密研磨支撑的，为避免损伤狭缝，只有在望远镜中看到狭缝像的情况下才能调节狭缝的宽度。 (3) 刻度盘

分光计的刻度盘垂直于分光计主轴并且可绕主轴转动。为消除刻度盘的偏心差，采用两个相差180°的窗口读数。刻度盘的分度值为0.5°，0.5°以下则需用游标来读数。游标上的30格与刻度盘上的29格相等，故游标的最小分度值为1′。 2.用最小偏向角法测玻璃的折射率 一束平行单色光入射到三棱镜的AB面，经折射后由另一面AC射出，如图所示。入射光和出射光的夹角?成为偏向角。可以证明，当入射角i等于出射角i′时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角δ。 从图可以看出，Δ=(i?r)+(i′?r′)。当i=i′时，由折射定律有r=r′。这时用δ替代Δ得：δ=2(i?r)。又因为r+r′=2r=π?G=π?(π?A)=A，所以r=A/2。联立两式得： i=A+δ2 由折射定律有： n=sini sinr = sin A+δ 2 sin A 2 由上式可知，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。 3.色散及色散曲线的拟合 当入射光不是单色光时，虽然入射角对各种波长的光都相同，但出射角并不相同， 表明折射率也不相同。对于一般的透明材料来说，折射率随波长的减小而增大。如λ 紫 < λ红，故n 红

掠入射法测液体的折射率

掠入射法测液体的折射率 物理学系巧云 6 摘要：本文分别使用钠灯和汞灯作为光源利用掠入射法测量了水的折射率。通过分光计望远镜可观察到由光线掠入射造成的明显的半荫视场，从而求出所测液体即水的折射率。分析了掠入射法测液体的折射率的误差来源，并进行了不确定度的计算。 关键词：掠入射法、测量折射率、不确定度 引言：测量液体的折射率有多种方法，掠入射法测液体的折射率，原理较简单，方法易行，本实验利用分光计和三棱镜等实验室常见仪器，仪器普通，测量简捷，可操作性强，重复性好。 实验原理 光线自光密介质进入光疏介质，其入射角小于折射角。逐渐加大入射角，可使折射角达到90°。折射角等于90°时的入射角称为临界角。反过来，若光线自光疏介质进入光密介质，入射角大于折射角。当光线一90°角入射（即掠入射）时，仍有光线进入光密介质，此时的折射角亦为临界角。 如图1所示，在一折射棱镜的AB面外充满了折射率为n的液体，已知棱镜的折射率n0>n.若用钠灯经毛玻璃散射后，从AB界面的上方照射界面。凡入射角小于90°的光线都能折射进入棱镜，而入射角等于90°的光线乃是折射到棱镜的最边缘（折射角最大）的一条光线，此光线以上则完全无光（因为没有入射角大于90°的光线）。这样用望远镜从BC面望去，在视场，必然呈现分明的明暗两部分，若BC面外为空气，其折射率为1.根据折射定律应有：

i n n sin 90sin 0=? βαsin sin 0=n 从图中可看出 i B +=∠α α-∠=B i 即 ββsin cos sin sin 2 20 B n B n --= 式中n 0及B ∠为已知，可见如果测出角β，则被测液体的折射率n 即可求出。 实验仪器 分光计、等边三棱镜两块、钠灯（汞灯）、待测液体（水）等 实验过程和方法 （1）调整分光计，使之达到正常测量状态。a.目镜调焦：先把目镜调 焦手轮旋出，然后一面旋进，一面从目镜中观察，直到分划板刻线清晰。如图2所示。 Ⅰ A 图1