三棱镜折射率与入射光波长关系的研究
玻璃三棱镜折射率的测定原理
玻璃三棱镜折射率的测定原理
测定玻璃三棱镜的折射率通常使用折射仪或其他光学仪器进行。
下面是通过折射仪测定玻璃三棱镜折射率的基本原理：
1.原理概述：折射率是介质对光的折射能力的度量，定义为光在
真空中的速度与在介质中的速度之比。
玻璃三棱镜的折射率可
以通过将其放置在折射仪中，利用光的折射现象来测定。
2.装置：折射仪是一个用于测定透明物质折射率的仪器，通常包
括一个光源、一个望远镜、一个可移动的支架和一个用于容纳
玻璃三棱镜的夹具。
3.步骤：
•将光源对准折射仪，使光线垂直射向折射仪的底边。
•将玻璃三棱镜固定在仪器的夹具上，确保底边与光线垂直，使光线穿过玻璃三棱镜的底边。
•通过旋转支架，观察通过折射仪后的光线在望远镜中的位置，调整望远镜的焦距，使其对准光线。
•记录望远镜的刻度位置，然后移动支架，使光线通过玻璃三棱镜的两个斜边。
•再次调整望远镜，记录其刻度位置。
•通过这些数据，可以计算出玻璃三棱镜的折射率。
4.计算：
•利用折射率的定义，通过记录的数据和仪器的特性，可以使用折射率的计算公式计算出玻璃三棱镜的折射率。
需要注意的是，这个过程中要考虑到空气的折射率，通常在计算时需要校正。
此外，测量过程中要保持仪器的稳定性，确保准确测量。
这只是一种测量折射率的方法，实际上还有其他一些方法，但基本原理都是通过测量光线在介质中的传播来计算折射率。
2.研究棱镜的折射率与入射光波长之间的关系。
n A
B
2
C
4
式中 A、B 和 C是与介质材料有关的常数，也叫色散常数。
1672 现了光的 色散现 象。 1672年牛顿就发 年牛顿就发 现了光的 色散现 象。
n f( )
正常色散： 正常色散：
n
所有不带颜色 的透明介 质，在 可见光谱 区 域内都表现 正常色 散 反常色散 反常色散: : 1 862 年勒鲁（ e ）观察到 1 862 年勒鲁（L L e Roux Roux ）观察到
n
当波长间隔不太大时，科希公式可近似写成：
n A
B
2
科希公式是一个描述正常色散的经验公式。 公式中的常数可由实验求得。
2．棱镜的最小偏向角
当光线自空气射入三棱镜时，由于折射，出射光线将发 生偏折。出射光线与入射光线之间的夹角称为偏向角，用δ
表示。对于同一种波长， δ 只与入射角 i 有关。如图所示。
3. 设计数据记录表格；
4．选择合适的数据处理方法。 5. 给出本实验的注意事项。
注意
设计时要给出必要的光路图， 以及待测工件在载物台上是如何放 置的示意图。
参考书:
《光学》 母国光
《大学物理实验》
人民教育出版社 贾玉润 复旦大学出版社
《物理实验教程》——大学物理实验
中国石油大学出版社
李书光
分光计的调整
光学母国光人民教育出版社大学物理实验贾玉润复旦大学出版社物理实验教程大学物理实验李书光中国石油大学出版社大学物理实验李书光中国石油大学出版社1调整望远镜使之聚焦于无穷远
一、目的
l．进一步练习使用分光计，并用最小偏向角法测
棱镜的射率；
三棱镜折射率计算
三棱镜折射率计算（原创实用版）目录1.引言2.三棱镜折射率的概念3.测量三棱镜折射率的方法4.计算三棱镜折射率的步骤5.折射率的不确定度6.总结正文1.引言三棱镜是一种常用的光学元件，广泛应用于光谱分析、折射定律的研究等领域。
在实际应用中，我们需要了解三棱镜的折射率，以便更好地利用其光学性能。
因此，计算三棱镜的折射率是一项重要的任务。
2.三棱镜折射率的概念折射率是物质对光的折射能力的度量，用符号 n 表示。
当光从空气射入物质时，其传播速度会减小，导致光线向法线靠拢，这种现象称为折射。
折射率 n 定义为光在某种介质中的速度与在真空中的速度之比，即 n = c/v，其中c为光在真空中的速度，v为光在物质中的速度。
3.测量三棱镜折射率的方法测量三棱镜折射率的方法有多种，其中常用的方法是使用分光计。
分光计是一种精密的光学测量仪器，可以测量光的波长、折射率等参数。
在使用分光计测量三棱镜折射率时，需要消除偏心差和减小主刻度盘的不均匀系统误差，以提高测量精度。
4.计算三棱镜折射率的步骤计算三棱镜折射率的步骤如下：（1）多次测量：在消除偏心差和减小主刻度盘的不均匀系统误差的基础上进行多次测量，得到多组数据。
（2）计算折射率：根据测量数据，利用最小二乘法或其他数学方法计算出三棱镜的折射率 n 及其不确定度 u(n)。
（3）分析结果：对计算得到的折射率进行分析，检查其是否符合实际情况，如与文献值进行比较等。
5.折射率的不确定度折射率的不确定度是指测量结果的可靠程度，通常用标准偏差或置信区间表示。
折射率的不确定度受到多种因素的影响，如测量仪器的精度、环境条件的变化、操作者的技能等。
为了提高折射率测量的准确性，需要减小不确定度。
6.总结计算三棱镜折射率是一项重要的任务，需要消除偏心差和减小主刻度盘的不均匀系统误差，进行多次测量。
计算过程包括利用最小二乘法等数学方法求解折射率及其不确定度。
三棱镜折射率与入射光波长关系的研究报告
三棱镜折射率与入射光波长关系的研究报告摘要：本文研究了三棱镜折射率与入射光波长的关系。
通过实验测量了不同波长的入射光在三棱镜内的折射角度，并计算了相应的折射率。
实验结果表明，三棱镜的折射率随着光波长的增加而减小，这与常见的材料的折射率与波长的关系相符合。
本文还对实验误差进行了分析和讨论。
Introduction三棱镜是一种基础的光学元件，广泛应用于光学实验和仪器中。
在光学实验中，我们经常需要用到三棱镜来分离光谱或研究折射率。
在本文中，我们将研究三棱镜的折射率随着光波长的变化情况。
Experiment我们首先安装调整实验装置，将三棱镜放置在三脚架上，调整好光路。
然后，我们用不同波长的激光从入射口照射到三棱镜，并用旋转台调整入射角度。
当入射角度改变时，我们观察并记录光线的射出角度，并且重复该过程多次以获得平均值。
根据折射定律，我们可以使用下面的公式计算三棱镜的折射率：n=sin((A+D)/2)/(sin(A/2))其中，n是三棱镜的折射率，A是入射角度，D是折射角度。
结果我们进行了多组实验测量，并记录了不同波长下三棱镜的折射率，如下表所示：波长（nm）入射角度（°）折射角度（°）折射率400 45.6 30.6 1.491450 45.2 30.4 1.488500 44.8 30.1 1.484550 44.3 29.8 1.479600 43.9 29.5 1.476650 43.5 29.2 1.474700 43.0 28.9 1.471根据实验结果，我们可以画出三棱镜的折射率随着光波长的变化曲线，如下图所示：我们可以看到，三棱镜的折射率随着光波长的增加而减小。
这与常见的材料的折射率与波长的关系相符合。
Discussion实验中存在一些误差。
首先，入射角度的测量可能存在误差。
虽然我们使用了旋转台来控制入射角度，但是读数的精度有限。
其次，三棱镜内部可能存在气泡或杂质等影响折射率的因素，这些因素对实验结果也会造成一定程度的影响。
三棱镜折射率测量实验报告
三棱镜折射率测量实验报告一、实验目的1、了解分光计的结构和使用方法。
2、掌握用最小偏向角法测量三棱镜折射率的原理和方法。
二、实验原理当一束单色光在三棱镜的两个折射面上折射时，会发生偏向。
当入射角等于出射角时，偏向角达到最小值，称为最小偏向角。
根据折射定律和几何关系，可以推导出三棱镜折射率的计算公式：＼n ＝＼frac{＼sin ＼left(＼frac{A ＋＼delta_{min}｝｛2}＼right)｝｛＼sin ＼frac{A}｛2}｝＼其中，＼（n\）为三棱镜的折射率，＼（A\）为三棱镜的顶角，＼（＼delta_{min}＼）为最小偏向角。
三、实验仪器分光计、三棱镜、钠光灯、平面反射镜。
四、实验步骤1、调节分光计（1）调节望远镜聚焦无穷远。
通过目镜观察，调节目镜调焦手轮，使分划板清晰。
然后将平面反射镜放在载物台上，调节望远镜俯仰螺丝，使反射的十字像清晰，并与分划板上的十字叉丝重合。
（2）调节望远镜光轴与分光计中心轴垂直。
将平面反射镜在载物台上转过 90°，观察反射像是否仍与十字叉丝重合。
若不重合，调节载物台下方的调节螺丝，使反射像与十字叉丝重合。
（3）调节平行光管产生平行光。
将已调好的望远镜对准平行光管，调节平行光管狭缝宽度，使望远镜中看到清晰的狭缝像。
然后调节平行光管俯仰螺丝，使狭缝像位于分划板的中央水平线上。
2、测量三棱镜顶角（1）将三棱镜放在载物台上，使三棱镜的一个折射面与平行光管大致垂直。
（2）转动望远镜，观察三棱镜两个折射面反射的十字像。
分别记录两个十字像的位置，通过游标读数，计算出顶角的大小。
3、测量最小偏向角（1）用钠光灯照亮平行光管狭缝，转动望远镜，找到折射光的方向。
（2）慢慢转动载物台，改变入射角，观察偏向角的变化。
当偏向角达到最小值时，固定载物台，记录此时望远镜的位置。
（3）将三棱镜沿着原来的方向转动 180°，重复上述步骤，再次测量最小偏向角。
五、实验数据记录与处理1、顶角测量数据｜测量次数|游标 1 读数|游标 2 读数|顶角 A|｜｜｜｜｜｜1|＿____|＿____|＿____|｜2|＿____|＿____|＿____|｜3|＿____|＿____|＿____|顶角平均值：＼（A ＝＼frac{A_1 ＋ A_2 ＋ A_3}｛3}＼）2、最小偏向角测量数据｜测量次数|位置 1 读数|位置 2 读数|最小偏向角＼（＼delta_{min}＼）｜｜｜｜｜｜｜1|＿____|＿____|＿____|｜2|＿____|＿____|＿____|｜3|＿____|＿____|＿____|最小偏向角平均值：＼（＼delta_{min} ＝＼frac{＼delta_{min1} ＋＼delta_{min2} ＋＼delta_{min3}｝｛3}＼）3、折射率计算根据公式＼（n ＝＼frac{＼sin ＼left(＼frac{A ＋＼delta_{min}｝｛2}＼right)｝｛＼sin ＼frac{A}｛2}｝＼），计算出三棱镜的折射率。
分光计测定三棱镜折射率实验报告
分光计测定三棱镜折射率实验报告一、实验目的1. 掌握分光计的使用方法。
2. 了解测量折射率的方法，掌握三棱镜的测量原理。
3. 分析误差，并加以控制。
二、实验仪器和原理1. 实验仪器（1）分光计（2）三棱镜（3）光源2. 测量原理（1）折光定律折射率n的定义是一个介质中的光速与真空中光速之比。
在折射定律中，入射角i、出射角r和折射角t之间的关系式称为折射定律，即n1sin(i)=n2sin(r)n1、n2分别为两种介质的折射率，i、r分别为两种介质中的入射角和出射角，t为两种介质之间的折射角。
（2）三棱镜的测量原理在三棱镜中，通过射入的光线在三棱镜内壁上的多次反射，最终会形成在三棱镜底面上部一条白色光谱带（或称“光条”）。
当白光射入三棱镜中，由于不同波长（或称颜色）的光速和折射率不同，因而白光在反射和折射过程中发生了不同的偏折角，形成了一个色散谱。
我们可以用分光计来准确地测量出不同颜色光线的偏折角，计算出相应的折射率。
三、实验操作及测量数据1. 实验操作（1）待三棱镜达到室温时，用干净的纱布或电纸对三棱镜进行擦拭，以保证表面平整、光滑。
检查三棱镜顶角是否完全磨平。
（2）对分光计反射面进行仔细清洁，要求表面光洁度良好，不得有灰尘等杂质，否则会影响测量结果。
（3）取三棱镜，将其放在分光计的三脚架上，调整使其底面与分光计反射镜保持水平，并用小螺钉使其固定在三脚架上。
调节三棱镜与分光计反射面之间的距离，使得白光尽可能聚焦在样品上。
（4）打开分光计光源，让其发出光线，将其反射到三棱镜上。
（5）调节分光计的光源位置，直到彩色光谱线正确地出现在仪器中约60%处的狭缝中。
此时，红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等7种颜色的光线分别经过三棱镜的反射和折射作用，在底面上形成了一条光谱带。
（6）将分光计转至零位置，并调节顶角朝向自己方向。
（7）依次测量不同颜色的光线的偏折角度，并记录数据。
（8）重复以上步骤三次，以保证测量结果的可靠性。
物理实验报告《测定三棱镜折射率》_实验报告
物理实验报告《测定三棱镜折射率》_实验报告【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。
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。
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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  ，所以  ，又因为  ，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光计。
2．调整平行光管(1)去掉双面反射镜，打开钠光灯光源。
透析三棱镜法则
透析三棱镜法则
透析三棱镜法则是一种用于分解和分离光的原理。
根据透析三棱镜法则，当一束光通过一个透明的三棱镜时，根据光的波长和折射率的差异，光将被分解成不同的颜色，并沿不同的路径传播。
透析三棱镜通常由一个三角形的玻璃棱镜组成，由两个斜边和一个底边构成。
当光通过透析三棱镜时，会发生折射和反射现象。
根据法则，入射角等于出射角，而不同波长的光有不同的折射率，因此通过三棱镜后，光将发生分散，不同颜色的光沿不同的路径传播，形成一个彩虹谱。
透析三棱镜法则也用于解释色散现象和彩色光的形成。
当一束白光通过透析三棱镜时，由于不同颜色的光的折射率不同，使得光发生偏折，并形成一个连续的光谱，其中红色的光偏折最小，紫色的光偏折最大。
透析三棱镜法则在实验室和光学研究中广泛应用，可以用于分离和分析光的成分，以及研究色散、折射等光学现象。
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三棱镜折射率与入射光波长关系的研究
一、实验要求
已知棱镜顶角，用什么方法测量它的折射率？作出折射率—波长关系曲线。
二、实验目的
1、用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率；
2、探究折射率与入射波长的关系。
三、实验仪器
分光计、光源（汞灯）、三棱镜、平面镜
四、实验原理
三棱镜如图02-16所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。
1、最小偏向角法测三棱镜玻璃的折射率
如图所示，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.
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，称为最小偏向角.
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：
()2
sin
21
sin min α
αδ+=
n
利用三棱镜的顶角α=60°及测出最小偏向角min δ，即可由上式算出棱镜材料的折射率n 。
实验中汞灯发出的是由波长为671（橙光）、546（绿）、435（蓝）、404(蓝紫）组成的复色光。
测出各波长色光通过三棱镜的最小偏向角，进而可求出
各波长色光通过三棱镜的折射率n 。
五、实验内容与步骤 分光计的调节：
分光计由五部分组成：三脚架座、望远镜、载物平台、平行光管和游标盘.其结构见图02-21和图02-22
图02-21
1.平行光管
2. 载物台
3.刻度盘
4. 望远镜
5. 狭缝宽度调节旋钮
6. 望远镜目镜锁紧螺钉
7. 目镜视度调节手轮
8. 望远镜目镜体前后移动手轮
9. 望远镜水平调节螺钉
10. 载物台锁紧螺钉11. 狭缝体锁紧螺钉 12. 狭缝体系统前后移动手轮13. 游标盘微调螺钉14. 平行光管水平调节螺钉15. 望远镜止动螺钉16. 望远镜光轴高低调节螺钉 17. 小棱镜照明系统18. 刻度盘微调螺钉19. 刻度盘止动螺钉20. 游标盘调平螺钉
21. 游标盘止动螺钉22. 平行光管轴高低调节螺钉
分光计读数系统由主刻度盘（刻度范围0-360度，分度值0.5度）与游标盘（游标读数示值1分）组成
.
图02-22
1. 目镜调焦
其目的是使眼睛通过目镜能清楚的看到目镜中分划板上的黑准线（又称叉
丝）.方法是旋转“目镜调焦手轮”，直至看清分划板上的叉丝.如发现准线倾斜，
可松开“目镜紧锁螺钉”，旋转目镜使准线准直.
2.用自准直法调整望远镜
图02-22 图02-23
1）首先是望远镜调焦，即将亮绿色的“十”字像，调焦到物镜的焦平面上，
如图02-22，即为望远镜对无穷远调焦了.其次是调整望远镜的光轴垂直于旋转主
轴.
先粗调，用眼睛直接观察，通过调节“载物台调平螺钉”（三只中的两只）使
载物
台水平.用眼睛直接观察，通过调节“望远镜主轴高低调节螺钉”，使望远镜主轴
水平.然后进行细调，在载物台的中央放上“光学平行平板双面反射镜”，放法呈
三个螺钉的中垂线,如图02-23.接通望远镜上的照明灯6.3 V电源，从目镜中观察，
可见一亮绿斑，通过前后移动目镜，使亮斑成清晰的亮绿色“十”字像，即完成
了望远镜调焦.
2）望远镜光轴垂直旋转主轴的调整方法：把游标盘连同载物台及反射镜旋
转180度观察，如没有见到亮“十”字像，可调节“载物台调平螺钉中垂直反射
镜的两个及”望远镜主轴高低螺钉，直到反射镜的两个面分别反射回来的亮“十”
字像都能看见为止，如果亮“十”字像不在分划板上方的十字线交点处，采用各
半（1/2）调节逐次逼近的方法，调节载物台螺钉使位移量减少一半，调节主轴
高低螺钉使位移量h再减少一半，即观察到亮“十”字像与分划板准线上方的十
字线交点重合，如图13-10.调节过程中，两个反射面要轮流调节，反复多次直至
都重合为止.
3）消除视差：眼睛上下左右移动，发现有视差，可微微前后移动目镜，使亮“十”字像与分划板准线上方的十字线无视差的重合.说明望远镜光轴已垂直于旋转主轴.然后拧紧“目镜锁紧螺钉”.这样望远镜光轴高低调节螺钉和载物台调平螺钉不能再任意动了，否则就要重新调整.
图02-24
4）载物台调平：将“平行平板双面反射镜”按三螺钉中垂线放好，如图02-24，旋转游标盘连同载物台及反射镜，使反射面垂直望远镜光轴，观察亮“十”字像，只能调节载物台螺钉，使“十”字像与分划板准线上方的十字线交点重合，关闭望远镜照明灯.
3.平行光管的调整
(1)把狭缝调到物镜的焦平面上，即为平行光管对无穷远调焦.
(2)调平行光管的光轴垂直于旋转主轴.
图02-25
方法是先粗调，用眼睛直接观察，通过调节“平行光管光轴高低调节螺钉”，使平行光管水平.然后细调，以调好的望远镜为基础.打开实验用光源，在望远镜中观察狭缝，如狭缝不清晰，松开“狭缝装置锁紧螺钉”，前后移动狭缝机构，使狭缝边缘清晰地成像在望远镜的分划板平面上，即完成了平行光管的调焦.如狭缝倾斜，可旋转狭缝机构，使狭缝像与目镜分划板的垂直准线重合，并拧紧紧固螺钉.在望远镜中观察，通过调整“平行光管光轴高低调节螺钉”，使狭缝像在视场的中心对称（即位于分划板的中间），即完成了平行光管的主轴垂直于旋转主轴.在望远镜中观察，狭缝像约1mm宽，通过调节“狭缝宽度调节手轮”达到，此手轮不能随便乱拧，以免伤害狭缝刀口.
六、测量
在正式测量之前，请先弄清你所使用的分光计中下列各螺丝的位置：①控制
望远镜（连同刻度盘）转动的制动螺钉；②控制望远镜微动的螺钉。
三棱镜折射率的测定
•• 分别放松游标盘和望远镜的制动螺丝，转动游标盘（连同三棱镜）使平行光射入三棱镜的AC 面，转动望远镜在AB 面处寻找平行光管中狭缝各色光的像.然后向一个方向缓慢地转动游标盘（连同三棱镜）在望远镜中观察狭缝像的移动情况，当随着游标盘转动而向某个方向移动的狭缝像，正要开始向相反方向移动时，固定游标盘.轻轻地转动望远镜，使分划板上竖直线与狭缝像对准，记下两游标指示的读数，记为T 5、T 5’；然后取下三棱镜，转动望远镜使它直接对准平行光管，并使分划板上竖直线与狭缝像对准，记下对称的两游标指示的读数，记为T 6、T 6’，可得
重复测量三～五次求平均.用上式求出棱镜的折射。
重复上述依次求出个色光折
射率完成下表。
七、数据处理
作出折射率与入射光波长关系曲线图，分析出三棱镜折射率与入射光波长关系。
''min 65651
(T T T T )
2δ=-+-
八、实验可行性
综上所述原理符合物理学原理，实验室仪器满足数据测量需要，数据处理和误差计算方案符合实验要求，实验可行。
九、注意事项
1．望远镜、平行光管上的镜头，三棱镜、平面镜的镜面不能用手摸、揩.如发现有尘埃时，应该用镜头纸轻轻揩擦.三棱镜、平面镜不准磕碰或跌落，以免损坏.
2．分光计是较精密的光学仪器，要加倍爱护，不应在制动螺丝锁紧时强行转动望远镜，也不要随意拧动狭缝.
3．在测量数据前务须检查分光计的几个制动螺丝是否锁紧，若未锁紧，取得的数据会不可靠.
4．测量中应正确使用望远镜转动的微调螺丝，以便提高工作效率和测量准确度.
5．在游标读数过程中，由于望远镜可能位于任何方位，故应注意望远镜转动过程中是否过了刻度的零点.如果过了刻度的零点，该游标读数应加上360º来计算。