棱镜偏向角特性和色光折射率的测量
棱镜的验配方法
棱镜的验配方法棱镜是光学实验中常用的光学元件，它具有折射和反射光线的特性，因此被广泛应用于光学仪器和科学研究中。
为了确保棱镜的正确使用和性能发挥，验配方法成为必不可少的一环。
下面将介绍几种常用的棱镜验配方法。
一、折射角测量法折射角测量法是一种最常用的棱镜验配方法之一。
它通过测量入射光线与棱镜表面的折射角来确定棱镜的折射率。
首先，需要使用一个已知折射率的参考液体，将棱镜放入液体中，调整入射角度，使得入射光线经过棱镜后与法线成一定的角度，然后测量出射光线与法线之间的角度，利用折射定律计算出棱镜的折射率。
二、斯涅尔定律测量法斯涅尔定律测量法是一种基于斯涅尔定律的棱镜验配方法。
斯涅尔定律指出，光线在通过棱镜时，入射角、出射角和棱镜角之间的关系是恒定的。
因此，可以通过测量入射角和出射角，求解棱镜角，从而确定棱镜的形状和性质。
三、全反射法全反射法是一种利用棱镜的全反射现象进行验配的方法。
当入射光线的入射角大于临界角时，光线会完全反射而不发生折射。
通过调整入射角度，使得光线在棱镜内部发生全反射，然后利用入射角和出射角之间的关系，计算出棱镜的折射率。
四、干涉法干涉法是一种利用棱镜的干涉现象进行验配的方法。
通过将棱镜置于干涉仪中，观察干涉条纹的变化，可以确定棱镜的形状、材料和折射率。
根据不同的干涉仪原理，可以采用菲涅尔干涉仪、马赫-曾德尔干涉仪等不同的干涉装置进行验配。
五、色散测量法色散测量法是一种利用棱镜的色散性质进行验配的方法。
不同波长的光在通过棱镜时，会发生不同程度的偏折，从而产生色散现象。
通过测量不同波长光线的偏折角度，可以计算出棱镜的色散率和折射率。
总结：以上是几种常用的棱镜验配方法，它们分别基于折射角测量、斯涅尔定律、全反射、干涉和色散等原理，通过测量入射角、出射角、偏折角度等参数，可以确定棱镜的形状、材料和折射率。
这些验配方法在光学实验和科学研究中具有重要的应用价值，为研究人员提供了有效的手段和工具。
棱镜偏向角特性 实验报告
棱镜偏向角特性实验报告棱镜偏向角特性实验报告引言：光学实验一直是物理学教学中重要的一环。
而在光学实验中，棱镜是一个常用的实验工具。
本次实验旨在研究棱镜在不同入射角度下的偏向角特性。
通过实验数据的收集和分析，我们将探究棱镜的光学性质，加深对光的折射现象的理解。
实验设备和方法：实验中所使用的设备包括一个光源、一个棱镜、一块白纸和一个直尺。
首先，我们将光源放置在适当的位置，确保光线能够直射到棱镜上。
然后，调整棱镜的位置和角度，使得光线在入射面上发生折射。
最后，将白纸放置在棱镜的折射面上，观察光线在白纸上的偏向角。
实验结果和数据分析：在实验过程中，我们分别测量了不同入射角度下的偏向角，并记录了实验数据。
通过对数据的分析，我们发现了以下几个规律。
首先，随着入射角度的增大，偏向角也随之增大。
这是由于光线在通过棱镜时会发生折射，而折射角度与入射角度有关。
根据斯涅尔定律，折射角度与入射角度之间存在一定的关系。
因此，当入射角度增大时，折射角度也会增大，从而导致偏向角的增大。
其次，我们还发现了不同颜色光线在棱镜中的偏向角存在差异。
根据光的波长不同，不同颜色的光线在介质中的传播速度也不同，从而导致折射角度的差异。
根据斯涅尔定律，折射角度与介质的折射率有关。
而不同颜色的光线在同一介质中的折射率是不同的，因此它们在棱镜中的偏向角也会有所不同。
进一步地，我们还观察到了棱镜的折射率与角度之间的关系。
通过实验数据的统计和计算，我们可以得到棱镜的折射率与入射角度之间的函数关系。
这个关系可以帮助我们预测在给定入射角度下的偏向角，并进一步理解棱镜在光学实验中的应用。
结论：通过本次实验，我们研究了棱镜在不同入射角度下的偏向角特性。
实验结果表明，棱镜的偏向角与入射角度和光的波长有关。
随着入射角度的增大，偏向角也随之增大。
而不同颜色的光线在棱镜中的偏向角存在差异，这是由于光线在介质中的传播速度不同所导致的。
此外，我们还发现了棱镜的折射率与角度之间的关系，这对于进一步研究和应用棱镜在光学实验中具有重要意义。
棱镜偏向角特性和色光折射率的测量
实验35（设计性实验7）棱镜偏向角特性和色光折射率的测量【一】 实验目的1. 了解棱镜的偏向角特性和学习材料折射率测量的一种方法。
2. 进一步掌握分光计的调整和使用。
【二】 实验原理复色光通过棱镜后产生不同的偏折，光线通过棱镜将发生色散。
从图35-2中可知：θ =(i 1-i 2)+(i 4-i 3)=(i 1+i 4)-(i 2+i 3)i 2+i 3=A∴ θ= i 1+i 4-A式中A 为棱镜顶角，θ称为偏向角，即单色光通过棱镜所偏折的角度。
对于不同波长的光，虽然入射角相同但折射率不同，折射光线的位置也不同，即不同波长的光以同一入射角入射到棱镜时，经棱镜折射后，它们的偏向角不同，于是原来混在一起的不同波长的光就被分开了，即发生了色散。
在偏向角θ= i 1+i 4-A 式中i 4和棱镜折射率有关，而A 为常数，因此偏向角在棱镜折射率一定的情况下，只与入射角i 1有关。
若i 1由小变大，可以发现当i 1为某一值时，θ有一极小值。
根据θ与i 1和i 4的关系式中i 1和i 4对称性以及光路可逆性，可定性地看出：当i 1= i 4时，θ值为极小值θmin。
这时i 2= i 3=2A ，即当θ=θmin时光路是完全对称的，这时光线在棱镜内通过时平行于棱镜底边。
最小偏向角位置在棱镜仪器的设计和使用中是一个重要因素。
我们也常利用最小偏向角来测量做成棱镜形状的透明材料和折射率。
【三】设计内容和要求1. 测量色光折射率观察光线通过三棱镜时的折射现象，并注意三棱镜在载物台上放置的位置。
转动载物台，体会到最小偏向角的存在，并设计数据记录表格测量之。
当偏向角θ达到极小值θmin 时，光路完全对称则： θmin =2i 1-A 得： i 1=(A +θmin )/2 又 A=i 2+i 3=2i 2n =21sin sin i i∴ n =sin []2/)(minθ+A /sin(A /2)色光波长如下表所示：U ±=minminθθ(U 值用二倍标准差表达)间接测定棱镜玻璃对各种色光的折射率，并写出最终结果表达式：n U n n ±= 2. 测定棱镜对某一色光的偏向角特性曲线设计如何测量入射角，描绘出光路图，供指导教师检查。
棱镜的角度和色散测量
实验2三棱镜的角度与色散测量报告人同组实验者时间实验目的：1．了解分光仪的构造原理，学会正确使用分光仪2．掌握棱镜角度测试的原理和方法3．了解光的折射与棱镜色散现象一、实验仪器：分光仪、汞灯、三棱镜、LED(红、绿、黄)二、实验原理：1.分光仪的结构可用来测量各种光之间的角度。
其基本原理是，让光形成一束平行光线，经光学元件反射或折射后，通过目镜观察和测量各光线的偏向角度。
2.分光仪的调整1）调望远镜对向无穷远，此时反射镜应正直地放在物台上。
放反射镜时应使反射面压住一只支撑螺钉，且与另两只支撑螺钉的连线垂直；2）调望远镜光轴垂直于仪器转轴3.角度测量原理：用分光仪测量棱镜顶角可采用两种方法（见下图）：用望远镜依次对准夹棱镜顶角的两个面（要转动望远镜不要转动载物台），使得返回的十字像在分划板上重合（说明自准直望远镜已经垂直于被测的面），记录下望远镜的两个角度读书，望远镜转过的角度与顶角互补。
使待测顶角对向平行光管，望远镜依次观察由两个面反射的狭缝像，记录下望远镜的两个角度读书，望远镜转过的角度为顶角的两倍。
4. 最小偏向角法原理：如图所示三棱镜的截面，P顶点，两边是透光的光学表面，又称折射面，夹角α称为三棱镜的顶角。
假设某一波长的光线AB入射到棱镜中，经过两次折射后沿DE方向射出，则入射线AB与出射线δ称为偏向角。
由图中几何关系，偏向角δ=∠FBD+∠FDB=I1-I2’-α,因为顶角α满足α=I1’-I2，对于给定的三棱镜来说，角α是固定的，δ随I1和I2’而变化。
其中I2’与α,n (棱镜折射率)，I1依次相关，当I1变化时，偏向角δ有一极小值，称为最小偏向角。
三、实验步骤及现象1.调整分光仪：调望远镜对像无穷远，此时反射镜应正直地放在载物台上。
放反射镜时应使反射面压住一只支撑螺钉，且与另两只连线垂直；（1）目测粗调，用眼睛从仪器侧面观察，使望远镜光轴、平行光管光轴与载物台面均大致垂直于仪器主轴；（2）旋转目镜内筒，使目镜看到清晰的分划板；（3）在载物台上放上反射平面镜，开启照明灯，缓慢转动小平台，找到反射像（“+”字）后，伸缩目镜套筒使之最清晰；（4）调节望远镜光轴垂直于分光计主轴，将小平台旋转180度，仍能看到反射像，若两反射像位于目标位置同一侧，则先调望远镜的高低，把离目标较近的那个“+”字像先调整好，若两反射像位于目标位置异侧，则采用各半调节法，先调节小平台前后螺丝，是像与目标位置距离缩小一半，在调节望远镜使之与目标位置重合；（需要进行多次调节）（5）将反射镜转过90度后重复步骤（4）；（6）对平行光管进行调焦，打开汞灯，伸缩平行光管套筒使在望远镜中能看到清晰地狭缝像；（7）调整平行光管的光轴垂直于旋转主轴，将望远镜对准狭缝的像，使狭缝转过90度调节平行光管下的倾度调节螺丝，使狭缝像位于分划板中心线上，然后将平行光管狭缝调回垂直状态；（8）视差的调节，从目镜进行观察，左右晃动眼睛，观察“+”字像与分划板是否存在相对移动，若存在则调节高斯目镜。
实验七-最小偏向角法测棱镜的折射率
实验七-最小偏向角法测棱镜的折射率
最小偏向角法是一种测量棱镜的折射率的方法，它使用的是来自光源的一系列垂直入射的射线。
这些射线以小角度入射进入棱镜，然后与棱镜的法线产生折射，将光线折射到玻璃板上，形成一系列小射线。
接着观察棱镜（如准直棱镜）所在位置的特定射线，测量其到光源发出点的距离和入射角（也称为偏角），并根据入射角的变化来确定折射率。
在实验过程中，为了获得更精确的折射率，，操作者一定要做到：光线必须是垂直入射的，要足够直；光线的射线必须是精确的，其距离应与棱镜的宽度或尺寸接近；棱镜的尺寸要非常精确，光线必须准确打在棱镜的棱角处；并且入射角要精确测量，避免误差。
最小偏向角法测量棱镜的折射率是一种简便、可行的方法，在采用合理的实验条件和测量程序的基础上，得到的结果也很准确。
因此，最小偏向角法测量棱镜的折射率是一种检验或测试棱镜光学特性的很好的方法之一。
棱镜偏向角特性和色光折射率的测量
δ
i
1
i
i
4
3. 数据处理：
i、δ以度为单位，保留四位有效数字。 参考教材Ｐ16作图法的具体要求，绘出合乎规范 的曲线。
提醒：上述内容只是要求，不能作为实验步骤。
实验步骤必须写详 实验原理： ⒈ 棱镜的偏向角特性 ⒉ 最小偏向角的测量方法 ⒊ 入射角的测量方法 实验内容与步骤： ⒈ 分光仪的调节（简略） ⒉ 入射角和偏向角的测量（选择汞绿谱线） ⑴ „ ⑵ „ ⑶ „ 数据处理： 计算 „ 画曲线 „ 注意事项：
实验原理：包括示意图和公式的推导等（重点）
实验步骤：包括所用的仪器、采取的方式方法，测 量顺序，测量次数等。 （具体、可操作） 注意事项： …… ……
原始数据表格： 预先画好表格
（三）提交设计方案和修改
第13周（不得推迟），把初稿交给指导老师。 老师提出修改意见，学生修改后，重新抄到实验报
告本（附坐标纸）------ 定稿
特别提醒：按上实验课的时间交初稿，如：
星期一上午：储运，电信，高分联共7个班
这7个班的同学必须在13周星期一上午交初稿。
晚上上课的同学白天交初稿。
13周交初稿时间和地点：
上午 9:40 （准时） 下午 4:00 （准时） 地点
学科楼 413
（四）实验操作
学生在第14周(15周不再安排实验操作) ，按 原来上实验课的时间，带定稿到实验室（422室） 进行实验，原始数据必须有指导老师签名。 时间：上午：8 : 10 下午：2 : 40 （不准迟到）
（五）实验报告 按要求进行数据处理，总结（心得体 会）。一周内交实验报告（初稿一起交） 注意： 用16K纸打印1份“设计性实验 提要” 夹在封面和第 1页之间，订好。
最小偏向角法测棱镜的折射率
实验七最小偏向角法测棱镜的折射率实验目的:(1) 了解分光计的结构、作用和工作原理;(2) 掌握分光计的调节要求和调节方法;(3) 在分光计上用最小偏向角法测定三棱镜的折射率、实验仪器:分光计,玻璃三棱镜,平面反射镜,钠光灯源、实验原理:将待测的光学玻璃制成三棱镜,可用最小偏向角法测其折射率n、测量原理见图1,光线α代表一束单色平行光,以入射角i１投射到棱镜的ＡB面上,经棱镜两次折射后以ｉ4角从另一面AC射出来,成为光线t 。
经棱镜两次折射,光线传播方向总的变化可用入射光线α和出射光线t延长线的夹角δ来表示,δ称为偏向角、由图１可知δ＝(i1－i２)+(ｉ４-ｉ３)=i１+i4－Ａ。
此式表明,关于给定棱镜,其顶角A和折射率ｎ已定,则偏向角δ随入射角i１而变,δ是ｉ１的函数、用微商计算能够证明,当ｉ1=i4或i2=i3时,即入射光线a和出射光线t对称地“站在”棱镜两旁时,偏向角有最小值,称为最小偏向角,用δm表示。
此时,有ｉ２=A/2, i1=(Ａ+δm)/2,故用分光计测出棱镜的顶角Ａ和最小偏向角δm ,由上式可求得棱镜的折射率n。
图 1实验装置:分光计是用来准确测量角度的仪器一、分光计的结构利用分光计测量光线的偏折角,实际上是确定光线的传播方向。
只有平行光才具有确定的方向,调焦于无穷远的望远镜能够判定平行光的传播方向。
因此,分光计由平行光管、望远镜、载物台、角度刻度盘和三脚底座五个主要部分构成、图2是它的全貌。
图２1–狭缝装置;２–狭缝装置锁紧螺钉;3–平行光管部件;4–制动架(二);5–载物台;6–载物台条平螺钉;7–载物台锁紧螺钉;8–望远镜部件;9–目镜锁紧螺钉;1０–阿贝式自准值目镜;11–目镜视度调节手轮;1２–望远镜光轴高低调节螺钉;13–望远镜光轴水平调节锁钉;14–支臂;1５–望远镜微调螺钉;16–刻度盘止动螺钉;17–底座;1８–望远镜止动螺钉;19–平行光管准直镜;２0–压片; 21–度盘;22–游标盘;23–立柱;２4–游标盘微调螺钉;２5–游标盘止动螺钉;26–平行光管光轴水平调节螺钉;27–平行光管高低调节螺钉;28–狭缝宽度调节手轮、⑴三脚底座、它是整个分光计的底座,底座中心有沿铅直方向的转轴套,望远镜和刻度盘可绕该轴转动、⑵平行光管。
6最小偏向角法测量棱镜的折射率
6最小偏向角法测量棱镜的折射率测量棱镜的折射率是实验物理课程中的重要实验内容之一，其中最小偏向角法是常用的一种测量方法。
本文将对最小偏向角法测量棱镜折射率的实验步骤、原理及注意事项进行详细介绍。
一、实验步骤1. 实验器材准备：一块棱镜、一束激光（或单色灯）、一支直尺、一台旋转角度计、一张纸片。
2. 调整激光束入射棱镜：将棱镜放在水平面上，用直尺将激光束垂直入射于棱镜的一侧面（也就是入射面）上，调整激光入射角度，使激光束在棱镜内部保持反射（或折射）自由传播。
3. 在棱镜出射面上放置纸片：在出射侧面上的棱镜表面上方放置一张纸片，可观察到纸片被激光束投影形成的折射图形。
4. 测量最小偏向角：旋转棱镜，使折射的光线方向发生改变，观察纸片上的图案，调整角度使最后投影点P的位置发生最小偏移。
最终调整到最小偏移点就是当前棱镜的最小偏向角度δ，此时棱镜的入射角为i，出射角为r。
5. 重复上述步骤多次：不同角度下均可测量出相应偏向角度γ，然后记录下i、r、γ三个数据项，并将其变化值写入数据表中。
6. 根据斯涅尔定律计算折射率：根据斯涅尔定律公式n = sin(i) / sin(r) 计算折射率n。
二、原理最小偏向角法是利用棱镜在入射光线的作用下发生折射和偏转的原理，通过测量反射点（或折射点）发生的最小偏移角度，从而计算出棱镜折射率的一种实验方法。
在科学的探究中，光的折射现象是普遍存在的。
当光线在从一种介质通过到另一种介质时，其传播速度和方向都会受到折射率的影响，导致出射角度的变化。
棱镜是一种多边形的、具有一定折射率的透明介质材料，当光线垂直于一侧面入射时，经过棱镜内部反射或折射，最终在棱镜的另一侧面出射。
最小偏向角法正是通过对入射角度、偏向角度、出射角度等参数的测量和计算，实现了对棱镜折射率的准确计算。
三、注意事项1. 稳固的台面和调好的垂直角度是确保实验取得成功的前提因素。
2. 光源的稳定性和准直度对实验精度的影响很大，需确保激光束的稳定和精度。
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棱镜偏向角特性和色光折射率的测量
实验提要
实验课题及任务
《棱镜偏向角特性和色光折射率的测量》实验课题任务是：根据玻璃对不同波长的光有不同折射率的特性，设计出利用分光仪为主要仪器，测定玻璃对不同波长的折射率，并测绘出棱镜偏向角特性曲线。
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《棱镜偏向角特性和色光折射率的测量》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，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。
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选三种波长的光测量，分别测量的次数要求为10组数据（最小偏角要测5次），求出折射率并描绘出特性曲线。
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、汞光灯与三棱镜，
实验所用公式及物理量符号提示
折射率的计算公式：
2
sin 2)(sin
min A A n θ+= 式中：A 为棱镜的顶角，min θ为最小偏向角。
实验提示
⑴ 设计如何测定入射角，描绘出光路图，供指导教师检查。
⑵ 最小偏向角min θ的结果表示时不确定度U 值用4倍标准差表
达
《棱镜偏向角特性和色光折射率的测量》
一、 实验目的
1、 进一步了解分光仪的调节与使用。
2、 进一步掌握测量棱镜顶角的方法
3、 学会用反射法测定棱镜玻璃的折射率
二、 实验仪器与用具
分光仪、钠灯、三棱镜、平面镜。
三、实验原理
（1）由单色光的最小偏向角测量玻璃三棱镜折射率
如图（1）所示，PO为入射光线，经棱镜的两次折射后沿着O＇Ｐ＇方向射出。
入射光线与出射光线之间的夹角δ叫做偏向角，从图中可见：δ＝（i１－ｉ１＇）＋（ｉ２＇－ｉ２）
因为顶角Ａ＝ｉ１＇＋ｉ２，所以：δ＝（ｉ１＋ｉ２＇）－Ａ（22-1）对于给定的棱镜，其顶角A和相对于空气的折射率n都是一定值，因而偏向角δ只随入射角i1而改变。
可以证明，在入射光线和出射光线处于光路对称的情况下，即i1=i2＇时，偏向角有极小值δmin，称为棱镜对某单色光的最小偏向角。
将i1=i２＇代入式（22-1），得：δmin=2i1-A 或 i1=(δmin+A)/2
而A=i1＇+ｉ２，而i1＇=A/2，由折射定理可得：。