用分光计测量棱镜玻璃的折射率

实验题目 用分光计测量玻璃棱镜折射率

【实验目的】

1、了解分光计的结构并掌握调节和使用方法. 2、掌握测定棱镜角的调整技巧与方法.

【实验仪器】

1、待测三棱镜 2、钠灯

3、分光计(附变压器、平面镜、手持照明放大镜) 4、会聚透镜

【实验原理】

1、 自准直法测量三棱镜的顶角

三棱镜由两个光学面AB和AC及一个毛玻璃面BC构成.三棱镜的顶角是指AB与AC的夹角?.如图所示,自准直法就是使自准直望远镜光轴与AB面垂直,使三棱镜AB面反射回来的小十字像位于准线中央,并由分光计的度盘和游标盘读出这时望远镜光轴

相对于某一个方向OO的角位置?1;再把望远镜转到与三棱镜AC 自准直法测三棱镜顶角

面垂直, 由分光计的度盘和游标盘读出这时望远镜光轴相对于OO的角位置?2.于是,望远镜转过的角度为

''???2??1,三棱镜的顶角??180???.由于制造上的原因,分光计带有一定的偏心差,即分光计的主轴可能

不在分度盘的圆心上,而略微偏离分度盘圆心.因此,望远镜绕过的真实角度与分度盘上反映出的角度有偏差.为了消除这种误差,分光计分度盘上设置了相隔180的两个读数窗口A与B,而望远镜读数则由两个窗口各自读数的平均值来决定.其中

??

实验三 分光计调节及棱镜玻璃折射率的测定

光线在传播过程中，遇到不同介质的分界面时，会发生反射和折射，光线将改变传播的方向，结果在入射光与反射光或折射光之间就存在一定的夹角。通过对某些角度的测量，可以测定折射率、光栅常数、光波波长、色散率等许多物理量。因而精确测量这些角度，在光学实验中显得十分重要。

分光计是一种能精确测量上述要求角度的典型光学仪器，经常用来测量材料的折射率、色散率、光波波长和进行光谱观测等。由于该装置比较精密，控制部件较多而且操作复杂，所以使用时必须严格按照一定的规则和程序进行调整，方能获得较高精度的测量结果。 分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会对它的调节和使用方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。对于初次使用者来说，往往会遇到一些困难。但只要在实验调整观察中，弄清调整要求，注意观察出现的现象，并努力运用已有的理论知识去分析、指导操作，在反复练习之后才开始正式实验，一般也能掌握分光计的使用方法，并顺利地完成实验任务。

【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．掌握测定棱镜角的方法；

3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。

【实验仪器】：

分光计（JJY型1’），双面镜，

用分光计测定三棱镜的顶角和折射率

在介质中，不同波长的光有着不同的传播速度v，不同波长的光在真空中传播速度相同都为c。

c与v的比值称为该介质对这一波长的光的折射率，用n表示，即：n?c。同一介质对不同波长v的光折射率是不同的。因此，给出某一介质的折射率时必须指出是对某一波长而言的。一般所讲的介质的折射率通常是指该介质对钠黄光的折射率，即对波长为589.3nm的折射率。本实验测量的是玻璃对汞的绿谱线的折射率，即对波长为546.07nm的光的折射率。

1、实验目的

（1）进一步学习分光计的正确使用

（2）学会用最小偏向角法测三棱镜的折射率。

2．实验仪器

分光计，平面反射镜，三棱镜，汞灯及其电源。

3．实验原理

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6-13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δ称为

大学物理实验

用分光计测棱镜玻璃的折射率 一、实验目的

1、掌握分光计的测量原理及调节方法 2、用自准法测三棱镜的顶角

3、用最小偏向角法测量棱镜玻璃的折射率 重点：分光计的调节方法 难点：分光计的测量原理

平行光管出射的平行光射向三棱镜的两个光学表面，用望远镜分别接收两表面的反射光，就可计算出两束光的夹角Φ。由几何关系可以证明Φ与三棱镜顶角A的关系为Φ = 2A 1.反射法测三棱镜顶角 二、实验原理

2.最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率

平行光l1射向顶角为A的三棱镜的侧面AB，经过折射后由另一侧面AC射出，入射光l1与折射光l2的夹角δ称为偏向角。根据图中的几何关系与折射定理可得如下关系 2.最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率

由上式可知，只要测出最小偏向角δmin和三棱镜顶角A，就可以计算出棱镜玻璃的折射率n。

三、实验仪器 JJY型分光计 双面镜 三棱镜 汞灯及电源

分光计的基本构造 四、实验内容 1、调节分光计

（1）调节的基本要求

分光计的调节有“三垂直”的几何要求和“三聚焦”的物理要求。 （2）调节的步骤

1）目测粗调“三垂直” 2）调叉丝对目镜聚焦 3）调望远镜对无穷远聚焦

4）调望远镜主光轴与分光计主轴垂直 5）调载物台

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-

利用牛顿环和分光计原理测液体折射率

项目主持人： 作者单位： 指导教师：

XX学院 XX年XX月

目 录

目 录 .................................................................................................................. （2） 摘要 .................................................................................................................... （3） 牛顿环和分光计测折射率实验仪器，目的 ................................................... （3） 牛顿环测折射率实验原理 ............................................................................... （3） 分光计测折射率实验原理 .................................

测量 棱镜 折射率

最小偏向角法测量棱镜的折射率

测量 棱镜 折射率

【实验目的】 实验目的】1.熟练掌握分光计的调节方法。 .熟练掌握分光计的调节方法。 2.用最小偏向角法测定棱镜玻璃的 . 折射率。 折射率。

【仪器及用具】 仪器及用具】分光计，汞灯，三棱镜。 分光计，汞灯，三棱镜。

测量 棱镜 折射率

【实验原理】 实验原理】 棱镜玻璃的折射率， 棱镜玻璃的折射率 ， 可用测定最 小偏向角的方法求得，如图1所示 所示。 小偏向角的方法求得，如图 所示。光 线经棱镜两次折射后， 线经棱镜两次折射后 ， 出射光线产生 了偏转， 在入射光线与出射光线处于 了偏转 ， 在入射光 线与出射光线处于 光路对称时，其偏转的角度为最小。 光路对称时，其偏转的角度为最小。

测量 棱镜 折射率

图1

可以证明， 即 i1 = i ,记为δ m。可以证明，棱镜 δm n 与棱镜角A、 的折射率 与棱镜角 、最小偏向角 有如下关系： 有如下关系：' 2

测量 棱镜 折射率

【实验内容】 实验内容】

A + δm sin 2 n= A sin 2

1.分光计的调整：按分光计的调节法进行。 .分光计的调整：按分光计的调节法进行。 2.测定最小偏向角：以汞灯为光源。 .测定最小偏向角：以汞灯

用双光栅Lau效应测量平板玻璃的折射率

一、实验目的

了解并掌握双光栅Lau效应的基本原理；学会利用双光栅Lau效应法测量平板玻璃的折射率。

二、实验仪器

分光仪1台，钠光灯1台，测微目镜1套，光栅2块，光栅架2个，标准样品1块（n=1.51630），待测样品1块，游标卡尺1把。

三、实验内容

1. 打开钠光灯，3-5分钟后亮度正常；将钠光灯源、平行光管、望远镜调整在

一条直线上；这时在阿贝目镜中应看到清晰的分化板和狭缝像，且狭缝像处于分划板的中央。

2. 将两光栅架套在望远镜筒及平行光管前段，其上分别放置光栅，两光栅间距

建议距离6~8厘米左右；目视两光栅基本平行。

?2）3. 将狭缝逐渐开大，在目镜视场中会看到条状光栅的衍射像（0?1，；调节

栅狭缝的大小，建议：在视场中看到亮的条状光栅的衍射像的宽度和暗条宽度比在1:5~1:2。

4. 仔细调节光栅，直到在各级衍射像的背景上出现平行等间距条纹。 5. 将标准样品放入载物台，记下起始读数，转动载物平台，使衍射像背景上的

条纹移动10条，记下分光计转盘读数；重复三次，将数据填入表格。 6. 取下样品，将待测样品放入光路中，使待测样品的表面垂直光路主光轴； 7. 记下起始读数，转动载物平台，使

yaoyongdeo

用阿贝折射仪测液体的折射率

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，全反射法是其中之一。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），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。

4

一、实验目的

1．加深对全反射原理的理解，掌握应用方法。

2．通过对几种液体折射率的测量，学会使用阿贝折射仪。

二、教学重、难点 重点：实验原理的理解 阿贝折射仪的结构 难点：阿贝折射仪的结构

三、实验原理

由全反射定律可知，当光线从光密媒质进入光疏媒质

时，若入射角为某个特定角，其折射角可达90o，此入射角称为全反射临界角。反之，当光线以90o入射角自光疏媒质进入光密媒质时，其折射角即为全反射临界角。

如图所示,在进光棱镜A‵

此实验报告共六个方案，其中前三个为实验室可做并已测量数据的方案，第一个方案（最小偏向角法）已测量数据并进行了数据处理。

实验目的：测定玻璃折射率，掌握用最小偏向角法测定玻璃折射率的方法，掌握用读数

显微镜法测定玻璃折射率的方法，复习分光计的调整等，掌握实验方案的比较，误差分析，物理模型的选择。要求测量精度E≤1%。

方案一，最小偏向角法测定玻璃折射率

实验原理：最小偏向角的测定，假设有一束单色平行光LD入射到棱镜上，经过两次折射后沿ER方向射出，则入射光线LD与出射光线ER间的夹角称为偏向角，如图1所示。

? 图1最小偏向角的测定

转动三棱镜，改变入射光对光学面AC的入射角，出射光线的方向ER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，此位置时偏向角达到最小值，测出最小偏向角

。可以证明棱镜材料的折射率与顶角及最小偏向角的关系式为

实验仪器：分光计，三棱镜。

实验步骤：

1，对分光计进行调节 2， 顶角?的测量

利用自准直法测顶角，如下图所示，用两游标来计量位置，分别称为游标1和游标2，旋紧刻度盘

下螺钉是望远镜和刻度盘固定不动转动游