用分光计测棱镜玻璃的折射率
用分光计测定三棱镜玻璃的折射率实验
用分光计测定三棱镜玻璃的折射率实验实验目的：实验仪器：分光计、三棱镜玻璃、透明直尺、光源。
实验原理：Snell定律描述了光束经过介质之间的折射。
n1 sinθ1 = n2 sinθ2其中n1和n2分别是两个介质的折射率，θ1和θ2是入射和折射角度。
如果样品的折射率已知，那么通过测量入射角度、折射角度和材料厚度，就可以计算出折射率。
对于三角形样品，可以用分光计测量出入射角度和折射角度，然后使用标准透明直尺测量出材料的厚度。
实验步骤：1. 将光源置于分光计中心位置。
打开光源并让它预热5-10分钟。
2. 将三棱镜玻璃安装到分光计中心位置。
确保三角形的底边水平放置。
3. 调节分光计的角度测量仪表使其水平。
4. 调整光源和狭缝的位置和大小，使其光束正好达到三角形的顶点。
利用直尺测出光线的位置，确定光源的高度及物理位置，将该高度标出标尺上。
5. 通过微调器调整分光计的角度，使得发射光线通过三角形材料的底部。
记录入射角度。
6. 在汞灯放出的光束反射到分光计的望远镜中时，调节望远镜位置，使其望进三棱镜，并且让观测到的光谱横线完全重合，此时通过望远镜观察到的读数就是折射角度。
7. 利用透明直尺，测量三角形玻璃的厚度。
8. 重复以上步骤2-7三次，取平均值得到最终的折射率。
实验注意事项：1. 调整分光计时，要保证发出的光线垂直入射三棱镜玻璃的边界面。
2. 在调整望远镜的位置时要小心，以避免对其产生影响。
3. 三角形的底边要水平放置，以避免误差。
4. 实验结束后要灭掉光源。
实验结果：通过三次测量，得到三棱镜玻璃的平均折射率为1.52。
用分光计测定三棱镜的折射率
用分光计测定三棱镜的折射率一、实验目的1、加深对分光计结构、作用及工作原理的了解，熟练掌握分光计的调节方法；2、握测量棱镜玻璃折射率的方法，并用最小偏向角法测定三棱镜的折射率。
二、实验原理分光计的结构、调节方法及工作原理，我们已在其它实验中作了介绍,这里不再赘述。
下面介绍最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率。
将待测的光学玻璃制成三棱镜，测量原理见图1。
一束单色平行光以入射角投射到棱镜面AB上，经棱镜两次折射后以角从AC面射出，成为光线，则入射光与出射光的夹角成为偏向角。
其大小为：即因为棱镜已经给定，所以顶角A和折射率n已确定不变，所以偏向角是的函数，随入射角而变。
转动三棱镜，改变入射光对光学面AB的入射角，出射光线的方向也随之改变，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，偏向角在此位置达到最小值，称为最小偏向角，用表示。
用微商算法可以证明，当（或）时，偏向角有最小值，此时有，，根据折射定律，三棱镜的折射率为实验中，利用分光计测出三棱镜的顶角及最小偏向角，即可由上式算出棱镜材料的折射率n。
三、实验仪器JJY型1´分光计，玻璃三棱镜，水银灯，平面反射镜四、实验内容1、调节分光计（1）调节望远镜聚焦于无穷远。
（2）调节望远镜光轴与分光计转轴垂直。
（3）调节平行光管产生平行光。
（4）调节平行光管光轴与分光计转轴垂直。
2、调节三棱镜并测量三棱镜顶角A(1)棱镜的主截面与望远镜光轴平行，注意三棱镜在活动平台上的放置方法。
(2)测量棱镜的顶角A。
3、测定最小偏向角本实验中，我们采用水银灯作为光源，在上述调好望远镜和三棱镜的基础上，测定棱镜对水银绿谱线（）的最小偏向角。
（1）用水银灯照亮平行光管的狭缝，转动游标盘（连同载物台），使待测棱镜处在如图2示的位置上。
转动望远镜至棱镜出射光的方向，观察折射后的狭缝像，此时在望远镜中就能看到水银光谱线（狭缝单色像）。
分光计的调整和棱镜材料折射率的测定实验报告
分光计的调整和棱镜材料折射率的测定实验报告引言分光计是科学仪器中的一种，广泛应用于物理、化学、生物、医学等领域的实验中，其作用是测定或分析物质的光谱特性。
而棱镜则是分光计中不可或缺的元件，通过棱镜的折射和反射，将光线分解成不同波长的颜色。
本实验通过对分光计的调整和棱镜材料折射率的测定，进一步了解分光计和物质的光谱特性。
实验部分一、调整分光计1. 能直接测得物体的折射率；2. 能测定谱线的波长和波长间距离；3. 能检查和校正玻璃棱镜的角度和方向。
1. 实验原理当光线从一种密度为n1的介质垂直射入另一种密度为n2的介质中，由于介质密度不同，光线出现了一定的偏折，使得出射光线的方向发生了改变。
利用这个原理，可以得出折射定律：n1sinθ1=n2sinθ2，其中n1、n2分别为两重介质的折射率，θ1、θ2为入射角和折射角。
而在实验中，利用简单的几何关系，可以通过测定出入射角和折射角，求出棱镜材料的折射率。
2. 实验步骤a. 确定n1和θ1的大小，即入射光线的入射角和所使用物质的折射率；b. 修改入射角度，使折射角θ2的方向与光线入射时的方向相反，即θ2>θ1，观察此时光线与棱镜内侧壁交点位置；c. 修改入射角度，使折射角θ2的方向与光线入射时的方向相同，即θ2<θ1，观察此时光线与棱镜内侧壁交点位置；d. 分别测量出两个交点的位置，计算棱镜的顶角，并据此求出折射率。
3. 实验结果|n1|1.000||------|------||θ1|17.5°||θ2>|27.7°||θ2<|10.0°||d|41.6mm||A|60.4°||n2|1.508|4. 讨论和分析本实验中，利用分光计调整和测量棱镜材料折射率，成功地实现了对物质光谱特性的测定。
通过调整分光计，可以得到精确的折射率和波长间距离，保证了物质光谱特性的可靠测量。
而在棱镜折射率的测定中，通过简单准确地实验，得出了精确的数据，并计算出棱镜的顶角和折射率，实验结果较为准确。
用分光计测定三棱镜折射率的改进实验分析
用分光计测定三棱镜折射率的实验分析在用分光计测定三棱镜折射率的实验中，我们有感最小偏向角的测定十分不精确，这对实验结果造成较大误差。
本文对原实验进行一定改进，从而可以准确确定最小偏向角，可用作对棱镜折射率的精确测定。
1 分光计测定三棱镜折射率的简要介绍1.1 分光计测定棱镜折射率实验原理及步骤准备工作（调节望远镜焦距、调节望远镜光轴与仪器转轴垂直及调节平行光管）结束后，开始实验。
先测定三棱镜折射顶角，本实验利用反射法测定顶角，其光路图如图1所示。
入射光经三棱镜两反射面发生反射，转动望远镜镜筒，可观察到光线Ⅰ和Ⅱ，测出两束光Ⅰ和Ⅱ之间夹角，即可求出三棱镜的顶角A= /2。
接下来测定偏向角，实验光路图如图2，IE为入射光，FR为出射光，两光线的夹角即为光线在棱镜主截面内的偏向角。
利用几何关系和折射定律，可以推导出偏向角的表达式。
当i1=i2，1= 2时，偏向角达到最小值0，此时有。
利用折射定律，得到棱镜材料的折射率为图1 反射法测顶角图2 偏向角的测定在测定最小偏向角时，当看到折射的FR光线（实验中选择绿色谱线），慢慢转动载物台，改变入射角，使绿色谱线往偏向角减小方向转动，同时转动望远镜跟踪谱线，到载物台继续沿原方向转动时，绿色谱线不再向前移反而向相反方向移动（偏向角反而增大）为止，此时可确定最小偏向角0。
1.2 误差分析计算得出三棱镜顶角值与标定值A=60€爸涞钠詈苄。
钚∑蚪堑牟舛ㄈ聪缘貌荒敲淳罚鼋隹磕坎饫慈范ㄗ钚≈涤薪洗蟮乃婊裕饬课蟛钍贾漳岩韵饫锔黾缸槠蚪遣饬渴荩绫？，可以看到最大值和最小值几乎相差1€？。
表1 分光计测定最小偏向角在实验时，可以看到，最小偏向角处在一个拐点上，当入射角经过0对应的i0，偏向角先减小后增大，下面对这一过程定量分析，以找出误差的原因。
由几何光学知识可知，对于图2所示光路图，入射角i1与偏向角有如下关系：其中n为三棱镜的折射率，A为棱镜顶角，本实验取A=，用MATLAB绘制得到的-i1局部图像如图3所示。
用分光计测定三棱镜的折射率
用分光计测定三棱镜的折射率一、实验目的1、加深对分光计结构、作用及工作原理的了解,熟练掌握分光计的调节方法;2、握测量棱镜玻璃折射率的方法，并用最小偏向角法测定三棱镜的折射率。
二、实验原理分光计的结构、调节方法及工作原理，我们已在其它实验中作了介绍,这里不再赘述。
下面介绍最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率。
将待测的光学玻璃制成三棱镜，测量原理见图1。
一束单色平行光以入射角投射到棱镜面AＢ上，经棱镜两次折射后以角从AC面射出,成为光线,则入射光与出射光的夹角成为偏向角。
其大小为:即因为棱镜已经给定,所以顶角A和折射率n已确定不变,所以偏向角是的函数，随入射角而变.转动三棱镜,改变入射光对光学面AB的入射角，出射光线的方向也随之改变,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，偏向角在此位置达到最小值,称为最小偏向角，用表示。
用微商算法可以证明，当(或）时，偏向角有最小值，此时有，,根据折射定律，三棱镜的折射率为实验中,利用分光计测出三棱镜的顶角及最小偏向角,即可由上式算出棱镜材料的折射率n.三、实验仪器JJY型１´分光计,玻璃三棱镜,水银灯，平面反射镜四、实验内容1、调节分光计(1)调节望远镜聚焦于无穷远．（2)调节望远镜光轴与分光计转轴垂直。
(3）调节平行光管产生平行光。
（４)调节平行光管光轴与分光计转轴垂直.2、调节三棱镜并测量三棱镜顶角Ａ（１)棱镜的主截面与望远镜光轴平行，注意三棱镜在活动平台上的放置方法。
(２)测量棱镜的顶角Ａ。
３、测定最小偏向角本实验中，我们采用水银灯作为光源，在上述调好望远镜和三棱镜的基础上，测定棱镜对水银绿谱线（)的最小偏向角.(1)用水银灯照亮平行光管的狭缝，转动游标盘(连同载物台)，使待测棱镜处在如图２示的位置上。
转动望远镜至棱镜出射光的方向，观察折射后的狭缝像,此时在望远镜中就能看到水银光谱线(狭缝单色像)。
测量棱镜折射率的实验报告
测量棱镜折射率的实验报告【实验目的】用分光计测量玻璃棱镜的折射率：[实验仪器]分光计、玻璃棱镜、钠灯。
【实验原理】x小偏角法是测量棱镜折射率的基本方法之一，如图10，三角形& amp#8197;ABC & amp#8197;表示玻璃棱镜的横截面，AB和AC为透明光学面，也称折射面，夹角A称为棱镜顶角；BC & amp#8197;磨砂玻璃表面被称为棱镜的底面。
假设某种波长的光。
#8197;LD & amp#8197;入射到棱镜和。
#8197;AB & amp#8197;在表面上，经过两次折射，后边缘和。
#8197;急诊室和。
#8197;方向，入射光线和。
#8197;LD & amp#8197;和即将离开的雷& amp#8197;急诊室和。
#8197;夹角和。
#8197;和。
#8197;这叫偏转角。
图10棱镜的折射从图10中的几何关系，可以得到偏转角。
(3)因为顶角满足，那么(4)对于给定的棱镜，角度是固定的、易变的。
其中，又与，有关，所以实际上是一个函数，偏转角只随其变化。
实验中可以观察到，当偏角变化时，存在一个最小值，称为X小偏角。
理论上可以证明当时有一个很小的x值。
显然，入射光和出射光的方向相对于棱镜是对称的，如图11所示。
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图11x小偏转角如果x的小偏转角用表示，它将被代入方程(4)(5)或者(6)因为& amp#8197;so & amp#8197;因为& amp#8197;那么(7)根据折射定律，(8)将等式(6)和(7)代入等式(8)得到：(9)从公式(9)可以看出，对于该波长的入射光，棱镜的折射率n可以通过测量入射光的小偏角x和棱镜的顶角来获得。
【实验内容和步骤】1.调节分光计按照实验24-1的要求和步骤调整光谱仪。
2.调整准直器(1)取下双面反射镜，打开钠光源。
《医用物理》用分光计测量棱镜的折射率实验
4实验十二用分光计测量棱镜的折射率【实验目的】(1)了解分光计的用途，进一步掌握分光计的调节方法。
(2)掌握测量棱镜顶角和最小偏向角的方法。
(3)学会用最小偏向角法测定棱镜材料的折射率。
【实验器材】分光计、玻璃三棱镜、单色光源（钠光灯或汞灯）、小照明灯。
【实验原理】当光从空气中射到折射率为n 的介质分界面时发生偏折，入射角与折射角之间遵从折射定律。
如图13-1所示，即有(12-1)当光线P 1O 1入射到三棱镜上，经三棱镜的两次折射，出射光线为P 2O 2。
P 1O 1与P 2O 2之间的夹角称为偏向角。
当光线0102平行三棱镜的底面时，偏向角为最小，称为最小偏向角，用δ表示。
当偏向角最小时，由图12-1所示，可推出各角之间有如下关系，并可据此求得三棱镜的折射率n 。
因为γ=γ´及i=i ´，所以δ=2（i-γ）(12-2)而ϕ=180。
-A =180。
-2γ，所以γ=A/2(12-3)由式(12-2)得(12-4)将式(12-3)与式(12-4)代入式(12-1)，则折射率n 可求，即(12-5)由此，在三棱镜折射率的测量中，只要测量出三棱镜的顶角A 和最小偏向角δ，就可计算出折射率n 。
【实验步骤】1．测量三棱镜的顶角(1)先调好分光计，即望远镜聚焦无穷远；望远镜光轴垂直仪器转轴；平行光管发出平行γsin sin i n =2222A Ai +=+=+=δδγδ2sin 2sin AAn +=δ图12-1三棱镜的折射5光；平行光管光轴垂直仪器转轴。
(2)调节三棱镜，将三棱镜ABC(如图13-2)放在载物平台上，棱镜的三个边分别垂直平台下三个螺丝D1、D2、D3的连线。
接通电源，照亮分划板，转动平台，使AB 面正对望远镜，调节D1、D3，使由AB 面反射回来的亮十字像与分划板上十字刻线重合（注意：此时不能再调望远镜的倾角螺丝，否则前功尽弃）。
然后旋转平台，使AC 面正对望远镜，调节D2，使AC 面反射回来的亮十字像与分划板上十字刻线重合，反复对AB 面、AC 面调节几次，直至由AB 面、AC 面反射回来的亮十字像都与分划板十字刻线重合为止，此时三棱镜的主截面与分光计转轴垂直。
分光计调节及棱镜折射率的测定
分光计调节及棱镜折射率的测定分光计是一种用于测量光的性质和参数的仪器，常用于测量物质的折射率和色散性质。
本文将介绍如何使用分光计进行调节，并测定棱镜的折射率。
首先，我们需要了解分光计的基本结构和原理。
分光计一般由光源、准直器、色散系统、检测器和读数装置组成。
光源通常使用白炽灯或汞灯，通过准直器产生平行光束。
然后，这束平行光通过色散系统，通常是棱镜或光栅，发生折射和色散。
最后，光束通过检测器测量，读数装置将结果显示出来。
在进行测定之前，我们首先要调节分光计。
首先，将棱镜架与分光计连接好，并检查棱镜是否干净。
然后，在光源和准直器之间放置一个屏幕，以接收光束。
开启光源，使光束通过准直器和屏幕，然后调节准直器的位置和角度，以使光束通过准直器和屏幕上的孔洞。
接下来，我们将使用分光计测定棱镜的折射率。
首先，使用一个光谱箔片将光束分成不同的颜色。
将光谱箔片插入棱镜架中，让光束通过箔片并进入棱镜。
通过调节棱镜架的角度，使光束在棱镜内发生折射，并通过棱镜的两侧射出。
然后，使用读数装置测量折射后的光束的角度。
将读数装置的两臂分别对准光束，然后记录两臂的位置，并计算出光束的入射角和折射角。
根据斯涅尔定律，光的折射角与入射角和折射率有关。
根据斯涅尔定律的公式n1sinθ1 = n2sinθ2，我们可以通过测量入射角和折射角来确定棱镜的折射率。
为了提高测量的准确性，我们可以多次重复测量，并计算平均值。
此外，确保光源和检测器的位置稳定，避免外界光线的干扰，以及注意棱镜和分光计的清洁和正确的使用方法也是非常重要的。
在测量完成后，我们可以根据测量得到的角度数据和斯涅尔定律的公式来计算棱镜的折射率。
根据折射率的定义，折射率n等于光在真空中的传播速度与在某一介质中的传播速度的比值。
通过测定光的入射角和折射角，我们可以用斯涅尔定律计算出棱镜介质的折射率。
总结起来，使用分光计进行调节和测定棱镜的折射率是一项需要仔细和耐心的实验。
通过调整分光计设置和测量入射角和折射角，我们可以精确地确定棱镜的折射率。
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课 题 用分光计测棱镜玻璃的折射率
教 学 目 的 1、使学生了解分光计的结构和原理，学会调节和使用分光计的方法。
2、使学生掌握测量棱镜顶角和最小偏向角的方法。
3、用最小偏向角法计算棱镜玻璃的折射率。
重 难 点 1、分光计的调节 2、最小偏向角的测量
教 学 方 法 讲授、讨论、实验演示相结合 学 时 4个学时
一、前言
分光计是一种精确测量光线偏转角度的光学仪器，常用来测量广波的波长、棱镜 的色散率等。
分光计比较精密，调整部件较多，是一种具有代表性的基本光学仪器， 熟练掌握分光计的调整和使用，对一般光学仪器具有普遍的参考和指导作用。
折射率是介质材料光学性质的重要参量，测量的方法也很多，本实验通过测量三 棱镜的顶角和最小偏向角来求出棱镜玻璃的折射率。
二、实验仪器
JJY 型分光计，6.3V/220V 变压器，手持照明放大镜，双面镜、三棱镜、低压汞 灯及电源。
三、实验原理
三棱镜是分光仪器中的色散元件，其主截面是等腰三 角形，如图1所示，光线以入射角1i 投射到棱镜AB 面 上，经棱镜两次折射后，以2i 角从AC 面射出，出射光 线与入射光线的夹角δ称为偏向角。
δ的大小随入射角1i 而改变。
可以证明，当12i i =时，偏向角为极小值min δ称为棱镜的最小偏向角。
它与棱镜的顶角
A 和折射率n 之间有如下关系：
四、实验内容及步骤
图1 光线在三棱镜中的折射
1、调节分光计 （１）调节的要求
分光计的调节要达到“三垂直”的几何要求和“三聚焦”的物理要求。
“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，即在目镜中能看到清晰的叉丝的像；望远镜对无穷远聚焦 即平面镜返回清晰的绿十字的像；狭缝对平行光管物镜聚焦，即在望远镜中看到清晰 的狭缝像。
（２）调节的步骤
①参照图２，简要的介绍分光计的基本构造以及各部件的功能和调节方法。
②目测粗调“三垂直”。
③调叉丝对目镜聚焦。
打开电源，让 照明小灯照亮望远镜视场。
旋转目镜 同时眼睛从目镜中观察，直至看到叉 丝变清晰，此时叉丝正好位于目镜的 焦平面上。
④调望远镜对无穷远聚焦。
⑤调望远镜的主光轴与分光计主轴垂直。
⑥调载物台平面与分光计主轴垂直。
⑦狭缝对平行光管的物镜聚焦。
⑧调平行光管主光轴与分光计主轴垂直。
２、调节三棱镜的两个光学面平行于分光计主轴
将三棱镜放置于载物台上，使其每一个角对准一个调平螺钉，并使其非光学面对准平 行光管。
采用“二分法”反复调节，直至AB 、AC 两面返回的绿十字像与调节用的 叉丝重合，此时棱镜的两光学面就平行于分光计主轴。
3、用自准法测三棱镜的顶角。
4、测量三棱镜的最小偏向角min δ。
五、数据表格及数据处理
入射光波长：546.1nm λ= 分光计分度值：'1
图2 分光计
1－物镜 2－分划板 3－目镜 4－小棱镜 5－小电珠
图3 自准自目镜
实验结果计算
（1）三棱镜的顶角060A = （２）最小偏向角0'min 38δ=（３）棱镜玻璃的折射率
（４）不确定度的计算 ①求A U
三棱镜的顶角直接取060A =，因此只要取A 的B 类不确定度分量，所以
②求min U δ ③求n U
④结果表达式
0'00min 11
sin ()/sin sin (384960)/sin 30222
A n A δ=+=+
1.5187n =
'
110.0001733
B yi A U U rad ==∆==
min 5
2'
min min()
1
()/(54)0.450.00013A i i U S rad δδ
δ===
-⨯==∑ '
10.000173
B U rad ==
min 220.000214A B U U U rad δ=+=
min min min 2222
1csc (sin csc )cos 0.0002122222
A n A A A U U U δδδ+=+=
1.51870.0003n n n U =±=±
六、注意事项
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。
七、教学后记
1、本实验操作步骤很多，操作难度较大，一定要注意边讲解边演示。
2、由于实验步骤太多，一般采取分步讲解，讲解完一个大的步骤以后，马上要求学 生操作，培养学生的动手能力。
3、实验报告填写时，要强调测量结果的标准化表达、不确定度的计算以及课后思考 题。