折射法测定棱镜折射率

实验内容：
2、测定棱镜的折射率
根据棱镜折射的光路图，放置好三棱镜， 旋转载物台去寻找最小偏向角的位置并 记录 (1 ,1' ) ，移动望远镜对准入射光的 位置并记录 ( 2 , 2' ) ，即可以计算棱镜的 最小偏向角：
min
1 | ( 2 1 ) ( 2' 1' ) | 2
sin
则，棱镜的折射率为： n
min
sin

2 2
实验步骤：
一．调节分光计。
二．寻找最小偏向角。 三．记录最小偏向角的方位角。
四．记录入射光的方位角
五．计算最小偏向角。 六．计算待测棱镜的折射率。
一、 调节分光计
1．粗调 （1）目测粗调使望远镜光轴大致水平，并 粗调平行光管使其与望远镜大致共轴。 （2）调节载物台水平度调节螺丝使载物台 台面大致水平。
n sin sin

2 2
实验内容：
１．调节分光计 （1）把望远镜目镜分划板上的叉丝调节清晰； （2）把望远镜调节到适合观察平行光； （3）把望远镜的光轴调节到与仪器的主轴垂直； （4）把平行光管调节到能够出射平行光； （5）把平行光管的光轴调节到与望远镜共轴； （6）把狭缝调节成竖直状态且宽度适中。
图4 双面反射镜的放置
图5 双面反射镜反射 回来的绿十字
一、 调节分光计
2、调节望远镜
（3）应用各半调节法调节望远镜的光轴 与仪器的主轴垂直。
a、望远镜内出现清晰的绿十字叉丝像，而与 分划板上方的十字刻度线有一定的高度差 h（图6 a）。 b、调节望远镜光轴仰角调节螺丝，使高度差 h 减小一半 （图6b）。 c、再调节载物台调平螺丝b 或c，使高度差全 部消除（图6c）。
图6 各半调 节法示意图
一、 调节分光计
d、旋转载物台，使双面反射镜转过180°， 重复各调一半法，使绿十字叉丝像如图 6(c)所示。
e、重复上述步骤，使经双面反射镜两个面反 射的的绿十字叉丝像均如图 6(c)所示。
一、 调节分光计
3、调节平行光管
（1）调节平行光管，使其适合观察平行光
调节平行光管上的狭缝装置在平行光 管轴线上的位置，直到狭缝的像最清 晰，此时平行光管出射平行光，如图 7所示。
遮光窗
图3 目镜分划板
一、 调节分光计
2、调节望远镜
（2）应用自准法对望远镜调焦，使其适合观察平行光
a、 接上电源，将分划板照亮。
b、将双面反射镜放在载物台上 （如图4）。 c、调节望远镜府仰角螺钉，寻 找经过平面镜反射回来的的 绿十字，并前后移动目镜装 置对望远镜调焦，使绿十字 叉丝成像清晰（如图5）。
实验目的：
1.
熟悉分光计的构造以及调节和使用。
2.
学习确定最小偏向角的方法。 学习测定棱镜折射率的方法。
3.
实验原理及背景知识介绍：
折射率是描述物质光学性质 的物理量，折射率的大小与物 质的状态有关，还与光的波长 有关。对于不同的物质状态， 折射率的测量方法也不尽相同， 而最小偏向角法是测定三棱镜 折射率的基本方法之一 。
二、寻找最小偏向角
3、观察偏向角的变化
慢慢转动载物台，同时注意谱线的移动情况， 观察偏向角的变化。顺着偏向角减小的方向，缓 慢转动载物台，使偏向角继续减小，直 至看到谱线移至某一位置后将反向移动 ，即 为最小偏向角的位置。
三、测定最小偏向角的方向
转动望远镜支架，使绿色谱线位于分 划板的中央，调节望远镜微调螺丝，使望 远镜内的分划板十字刻度线的中央竖线对 准该绿色谱线中央，从游标“1”和游标 “2”读出该折射光线的角度 (1 ,1' ) 。
四、测定入射光方向
移动望远镜支架，将望远 镜对准平行光管，微调望远 镜，将狭缝像准确地位于分 划板的中央竖直刻度线上， 从两游标读出入射光线的角 ' ( , 度 2 2 ) ，重复测量8次。
五、计算最小偏向角
根据最小偏向角的方向 (1 ,1' ) ， 以及入射光的方向 ( 2, 2' ) ，即 可计算最小偏向角：
一、 调节分光计
2、调节望远镜
（1）目镜调焦 目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能 很清楚地看到目镜中分划板上的刻线 和叉丝。调焦办法：接通仪器电源， 把目镜调焦手轮旋出，然后一边旋进 一边从目镜中观察，直到分划板刻线 成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目 镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破 坏时为止（如图3）。
旋转狭缝90o，使其与目镜分 划板竖直刻线平行，调节狭缝 宽度调节手轮，使狭缝宽度适 中，如图9所示。
图9 狭缝宽度
调节示意图
二、 寻找最小偏向角
1、按照棱镜折射光路图放置好三棱镜：
图 棱镜折射光路图，BC为三棱镜的底面 δ 为折射光线的偏向角
二、寻找最小偏向角
2、寻找折射光
用光源照亮狭缝，根据折射定律判断折射光的出 射方向，同时移动望远镜观察，可看到几条平行的 彩色谱线，即为折射光。
实验原理及背景知识介绍：
三棱镜是由折射平面组成的光学系统。具体 说来，它是由两个或两个以上的不平行的折射平 面围成的透明介质元件。它的主要作用是使通过 它的光线的行进方向相对与原来的方向发生偏折。 所以偏向角是它的主要特征量。
如图1 入射光线SD与出射光线 ES’之间的夹角δ ，称 为光在三棱镜截面内的 偏向角。
i1 i4
图1 棱镜折射示意图
实验原理及背景知识介绍：
随 i1 而 对于给定顶角 的三棱镜， 变。在实验中可以观察到当i1 变化时， 有一个最小值，称为最小偏向角 min 。 这时入射光的方向和出射光的方向是 关于三棱镜对称的。
当偏向角达到最小值时，则三棱镜的折 射率为： min
1 | ( 2 1 ) ( 2' 1' ) | 2
min
min
六、计算待测棱镜的折射率n
对于已知顶角 的三棱镜， 测量出某种谱线的最小偏向 角，即可计算该待测棱镜对 这种谱线的折射率为：
图7 平行光 管出射平行光
一、 调节分光计
3、调节平行光管
（2）调节平行光管，使其与望远镜共轴
旋转狭缝90o，使其与目镜分 划板水平刻线平行，调节平行 光管水平调节螺钉，使狭缝与 目镜视场中心的水平刻线重合， 如图8所示。
图8 平行光管与 望远镜共轴示意图
一、 调节分光计
3、调节平行光管
（3）调节缝宽适中（0.5mm左右）