分光计的调节和固体折射率的测定BIPT.doc

分光计的调节和固体折射率的测定

实验目的：
1. 解分光计的结构和原理，掌握分光计的调整和使用方法。
2. 学会用分光计测量三棱镜的折射率。
如图所示，单色光LF以入射角投射到三棱镜AB面，经两次折射后，以角从AC面出射，入射光束与出射光束的夹角称为偏向角。 图中为棱镜的顶角。
对于给定的棱镜，顶角和折射率n都是一定的。
可以证明，当时有
，DE ∥BC，
此时值最小，称为最小偏向角。
从而折射率：

本实验中,给定顶角600 ,故测得最小偏向角后即可间接测得棱镜的折射率.
实验原理:
实验仪器:JJY型分光计,三棱镜,双面反射镜,钠光灯
实验内容:
1. 分光计的结构与调整
分光计结构图如下, 它主要由望远镜,平行光管,载物台, 游标盘和刻度盘所构成.
分光计调整要达到三个要求：

平行光管
望远镜
游标盘
刻度盘
载物台

① 望远镜适合观察平行光；望远镜的光轴应与分光计中心轴垂直
对望远镜的目镜和物镜进行调焦，使得能同时清晰看到分划板十字准线和绿色反射像且无视差。分别从小镜两反射面反射回来的两反射像，均与分光板的调整用准线（分划板上方的十字叉线）重合。在望远镜能接收平行光的基础上，根据反射定律和凸透镜成像原理，应用“各半调节法”进行调整。

② 平行光管出射平行光；
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。
③ 平行光管与分光计中心轴垂直。
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，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. 最小偏向角的测定
① 将三棱镜放置于载物台上，使棱镜折射面AC与平行光管轴线的夹角约为30o。
② 首先根据折射定律判断折射光线的出射方向，旋转望远镜同时用眼睛观察并找到
折射光线。然后轻轻转动载物台，观看折射光线的移动情况。当看到折射光线向偏向角减小的方向移动时，继 续沿此方向转动载物台，就会看到当载物台转 至某一位置时，折射光线不再移动，此后，该折射光线改变方向,随着载物台的继续移动而朝偏

位置2
望远镜
望远镜
三棱镜底边

A

位置1
δmin

C
B

向角增大的方向移动。这一光线移动方向发生转折的位置(图中的位置1)就是处于最小偏向角 时的位置，微调节望远镜的位置，使望远镜的叉丝对准折射光线的中央，定位后读出此时读数圆盘两游标的读数填入数据表中。③ 测定入射光方向。将望远镜对准平行光管，使分划板十字竖线对准狭缝中央，此时望远镜处于图中的位置2. 读出此时两游标的读数填入数据表中.
平均值

偏向角
位置1

位置2

次数

（右）
（左）
（左）
（右） （右）
（左）

48025’
48024’

1

48024’

2

48025’

3

 0.447’

 48026’

4

 48026’

5

则最小偏向角δmin按下式求出：

④ 重复测量五次，求其平均值及其A类不确定度一并添入数据表中。
进而可以求出三棱镜对钠黄光的折射率n并给出测量结果表达式。
3. 数据处理与折射率的计算

注意事项：
1. 不要用手触摸光学元件的光学面，被污染时请用镜头纸轻轻擦拭，轻拿轻放，严防损坏玻璃元件。
2. 调节平行光管狭缝时，勿将两个刀片相碰，以防损坏。

思考题：
调节望远镜光轴与分光计主轴垂直时，为什么要“各半调节”望远镜和平面反射镜的倾角？调节其中之一能否达到目的？
答：为了使望远镜适合观察由平行光管发过来的平行光。不能。