分光计的调整和棱镜折射率的测定-大学物理实验

2024-07-02

分光计的调整和棱镜折射率的测定-大学物理实验篇1

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）调载物台平面与分光计主轴垂直

6）调节狭缝对平行光管物镜聚焦

7）调节平行光管主光轴与分光计主轴垂直

2、用反射法测量三棱镜的顶角A3、测量最小偏向角

用反射法测量三棱镜的顶角

测量最小偏向角

入射光波长

1、在实验中，拿放光学器件时，要轻拿轻放，注意不要用手接触光学面。

2、在转动望远镜时，不要直接转镜筒，而是转动望远镜下面的支架。

3、在测量偏转角度时，一定要固定度盘和望远镜，让它们仪器转动。

五、实验注意事项

六、思考题

1、能否直接通过三棱镜的两个光学面来调望远镜主光轴与分光计主轴垂直？

2、转动望远镜测角度之前，分光计的哪些部分固定不动？望远镜应和什么盘一起转动？

3、通过实验，你认为分光计调节的关键在何处？

“三垂直” 是指载物台平面、望远镜的主光轴、平行光管的主光轴必须与分光计主轴垂直。“三聚焦”是指叉丝对目镜聚焦，即在目镜能看到清晰的叉丝像；望远镜对无穷远聚焦，即平面镜返回清晰的绿十字像；狭缝对平行光管物镜聚焦，即在望远镜中看到清晰的狭缝的像。

1、调节望远镜水平调节螺钉

3、调节平行光管的水平调节螺钉

2、调节载物台水平调节螺钉

目测粗调“三垂直”

调节叉丝对目镜聚焦

打开电源，让照明小灯照亮望远镜视场。旋转目镜，改变目镜与分划板之间的距离，同时眼睛从目镜中观察，直到看到的叉丝变清晰，此时叉丝正好位于目镜的焦平面上。调望远镜对无穷远聚焦

将双面镜放置于载物台上，放置时，双面镜两镜面的对称轴线要与载物台上某一条刻线重合（如右图）。转动载物台，使双面镜的某一面对准望远镜，观察望远镜内的分划板上有无绿色十字像。

若无，则适当调节镜面的俯仰角度，以使十字像出现在望远镜视场中。松开目镜锁紧螺钉，伸缩分划板套筒，调节分划板与物镜间的距离，直到绿色十字像最清晰并与叉丝无视差为止。经目测粗调后，从双面镜的两个反射面都能看到十字像。用“减半”调节法调节载物台下的调平螺丝和望远镜高低调节螺丝，达到从双面镜的两个反射面反射回来的十字像都与分划板的上十字线重合。

调节望远镜主光轴与分光计主轴垂直

减半调节法

每次让十字像向分划板上十字线靠近一半，转过180°后，再靠近一半。对于每一个反射面的每一次调节都必须是：载物台和望远镜各调一半。如此反复调节，可较快的使十字像与分划板上十字线重合。

调节载物台平面与分光计主轴垂直

将双面镜转到与载物台刻线垂直的方向(如右图),然后调节载物台的水平螺钉C,使绿色十字像与调节用叉丝完全重合．

调节狭缝对平行光管的物镜聚焦

松开锁紧螺钉,伸缩狭缝套筒,直到从望远镜中看到的狭缝像最清晰且与叉丝无视差为止调节平行光管主光轴与分光计主轴垂直

松开平行光管锁紧螺钉，将平行光管旋转90度，使狭缝像变成水平，然后调节水平调节螺钉，使狭缝的像与测量用叉丝水平线重合．

1.反射法测三棱镜顶角

分光计的测量原理

δ ＝(α2-α1+β2-β1)/2

平行光管