介绍三种测三棱镜顶角的方法
自准直法测量三棱镜顶角实验的步骤
自准直法测量三棱镜顶角实验的步骤
实验器材：自准直法测角仪、三棱镜、刻度尺。
实验步骤：
1. 将三棱镜放在干净的平面上，使其底面垂直于地面。
确认三个棱角互成60度，顶角为120度。
2. 将自准直法测角仪放在三棱镜顶面上，按下电源，仪器开始自动校准。
当仪器校准完毕时，仪器屏幕上显示"0.00"。
3. 用刻度尺测量自准直法测角仪底座距离三棱镜底部的距离，并记录下来。
4. 观察自准直法测角仪屏幕上的数值，当数值稳定后，记录下来。
5. 根据自准直法测角仪上的读数和仪器底座距离，计算出三棱镜的顶角。
6. 重复以上步骤多次，取平均值，得到更加准确的测量结果。
7. 清理实验器材，归还实验室管理员。
注意事项：
1. 实验过程中要保持仪器平稳，避免仪器移动或者受到震动干扰。
2. 记录数据时要仔细，避免数据失误。
3. 仪器的使用方法可以参考仪器操作说明书。
分光仪的调节和三棱镜顶角的测定
（2）转动载物平台，使三棱镜顶角A两个侧面（光线入射面和光线出射面）中的光线出射面大致垂直于平行光管。
（3）先用眼睛观察，找到折射光线狭缝像。然后分别向顺时针方向和逆时针方向轻轻转动载物平台（即改变入射角），注意观察狭缝像移动方向。找到最小偏向角的位置。
（4）找到最小偏向角的位置，使望远镜的十字叉丝与折射光线的狭缝像重合，记下两窗口的读数 和 。
实验名称：分光仪的调节和三棱镜顶角的测定
三棱镜玻璃折射率的测定
姓名学号班级
第组桌号
实验时间2 0年月日
一、实验目的
1.了解分光仪的结构，掌握分光仪的调节和使用方法；
2.测量三棱镜的顶角；
3.测定三棱镜玻璃的折射率。
二、实验仪器及器件
分光仪，汞灯，平行平面反射镜，三棱镜。
三、实验原理
1. 用自准法测量三棱镜的顶角
平行光法计算为： ＝1/2(∠A1+∠A2)=60000´
（推导公式与结果）
结果表示为：∠A= ± ＝60000´ 1´
2.测量三棱镜折射率记录数据表格
测量次数
最小偏向位置1
最小偏向位置2
’
’
1
11044´
191042´
268046´
88047´
2
11043´
191043´
268048´
88045´
1. 测量三棱镜顶角记录数据表格
数据处理：∠A1=1800-1/2[(3600-255029´)+15028´+(195028´-75028´)]=60000´
同理，∠A2=60000´
自准法计算为： ＝1/2(∠A1+∠A2)=60000´
分光仪的调整、反射法测三棱镜顶角及最小偏向法测三棱镜折射率
基础物理实验研究性报告分光仪的调整、反射法测量三棱镜的顶角及最小偏向角法测量三棱镜折射率第一作者：学号：第二作者：学号：所在院系：孔祥鑫11011041文波11011031材料科学与工程学院摘要本文以“分光仪的调整、反射法测量三棱镜顶角及最小偏向法测量三棱镜折射率”为主要容，依次介绍了实验原理、实验仪器、实验步骤，随后进行了数据处理及误差分析，并进行了误差的定量分析，同时还给出了调节分光仪调节的技巧与经验，也对实验提出了一些改进意见，最后写了自己的体会和收获。
关键词：分光仪，三棱镜，顶角，折射率，误差分析目录摘要 (I)目录........................................................................................................................ I I一、实验原理 (3)1.1分光仪的调整 (3)1.1.1分光仪的结构 (4)1.1.2分光仪的调节原理及方法 (5)1.2反射法测量三棱镜顶角 (8)1.2.1三棱镜的调整 (8)1.2.2反射法测量三棱镜顶角的测量原理 (9)1.3最小偏向角法测量三棱镜折射率 (10)二、实验仪器 (11)三、实验步骤 (11)3.1分光仪的调整 (11)3.2三棱镜顶角的测量 (12)3.3最小偏向角法测量棱镜折射率 (12)四、实验数据处理 (13)4.1反射法测三棱镜顶角 (13)4.1.1原始数据处理 (13)4.1.2不确定度计算 (14)4.2最小偏向法测量棱镜折射率 (14)4.2.1原始数据处理 (14)4.2.1不确定度计算 (15)五、误差分析 (16)5.1误差来源分析 (16)5.2探究平行光管的光是否垂直磨砂面BC射入对反射法测三棱镜顶角实验结果的影响 (17)5.3三棱镜顶角及三棱镜折射率误差定量分析 (18)六、注意事项 (20)七、分光仪调节技巧与经验 (21)八、实验仪器改进建议 (21)方案一利用激光进行辅助调节 (22)方案二利用水准仪进行辅助调节 (22)九、实验感想与收获 (23)参考文献 (24)原始数据记录纸 (25)一、实验原理1.1分光仪的调整1.1.1分光仪的结构1一狭缝套筒;2一狭缝套简锁紧螺钉;3一平行光管;4一制动架;5一载物台;6一载物台调平螺钉;7一载物台与游标盘联结螺钉;8一望远镜;9一望远镜锁紧螺钉;10一阿贝式自准直目镜; 11一目镜视度调节手轮;12一望远镜光轴俯仰调节螺钉;13一望远镜光轴水平凋节螺钉;14一支臂; 15一望远镜微调螺钉;16一望远镜与度盘联结螺钉;17一望远镜固紧螺钉（位于图后与螺钉16对称位置）;18一制动架(一);19一底座;20一转座;21一度盘;22一游标盘;23一立柱;24一游标盘微调螺钉;25一游标盘固紧螺钉;26一平行光管光轴水平调节螺钉;27一平行光管光轴俯仰调节螺钉;28一狭缝宽度调节螺钉(1)三角底座在一角底座中心，装有一垂直的固定轴，望远镜、主刻度圆盘、游标刻度圆盘都可绕它旋转，这一固定轴称分光仪主轴。
用分光计测三棱镜顶角
物理实验报告年级专业： 姓名： 学号： 组别：一、实验名称：用分光计测三棱镜顶角二、实验目的：采用自准法测量三棱镜的顶角三、实验器材：JJY1’型分光计、双面反射镜、三棱镜。
四、实验原理：自准法测量三棱镜顶角示意图：三棱镜是横截面为等边三角形的柱体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。
实验中利用望远镜自身产生平行光，固定载物台（或固定望远镜），转动望远镜光轴（或转动载物台），先使棱镜AB 面反射的十字像落在分划板上的双十字叉丝上部的交点上（即望远镜光轴与三棱镜AB 垂直），记下刻度盘对称游标的方位角读数I ϕ和I 'ϕ。
然后再转动望远镜（或载物台）使AC 面反射的十字像与双十字叉丝的上交点重合（即望远镜光轴与AC 面垂直），记下读数II ϕ和II 'ϕ（注意I ϕ与II ϕ分别为同一游标窗口上读得的望远镜在位置I 和位置II 的方位角，而I 'ϕ与II 'ϕ则为另一游标窗口上读得的方位角），两次读数相减即得顶角A 的补角ϕ)]''()[(21)(2121I II I II -+-=+=ϕϕϕϕϕϕϕ则三棱镜的顶角)]''()[(21180180I II I II -+--=-=ϕϕϕϕϕ A五、实验步骤：(一)分光计的调节为了精确测量，必须使待测角平面平行于读数盘平面，所以测量前须对分光计进行调节。
调节好分光计的要求是： （1）平行光管出射平行光； （2）望远镜接收平行光；（3）经过光学元件的光线构成的平面应与仪器的中心转轴垂直，即平行光管和望远镜的光轴与分光计的中心转轴垂直，载物台中轴线与中心轴线重合。
调节步骤： 1.目测粗调根据眼睛粗略估计，调节望远镜和平行光管上的高低调节螺钉，使它们的光轴大致与中心转轴垂直，调节载物台下的三个水平调节螺钉，使其大致处于水平状态。
介绍三种测三棱镜顶角的方法
于是 ，当 ，取它们差的绝对值。由反射定律可知，在图4（b）中 ，所以 。因为 ，所以 。于是三棱镜顶角
用同样的方法再测4次，共得到5组数据，把数据填到表3里，再计算出每组三棱镜顶角A的值，最后计算A的平均值。
2介绍三种测三棱镜顶角的方法
要想用这三种方法准确的测出三棱镜的顶角，实验中必须让分光计达到以下三点要求： 望远镜达到自准。 望远镜、平行光管的光轴与分光计的中心轴达到垂直。 三棱镜的反射面与分光计的中心轴平行。
；调节待测三棱镜使其达到自准，在调节三棱镜时不能再调节望远镜，因为望远镜已经达到自准此时再调节它就会破坏它的自准条件。此时可以开始测量棱镜的顶角。
图3光路图
则AB面与AC面的法线夹角为 ： ，当 ，取它们差的绝对值。
由几何关系可知
用同样的方法再测4次，共得到5组数据，把数据填到表2里，再计算出每组三棱镜顶角A的值，最后计算A的平均值。
棱脊分束法
用棱脊分束法的前提条件与反射法相同。
(a) (b)
图4光路图
用分光计测三棱镜顶角
用分光计测三棱镜顶角一、实验目的1. 了解分光仪的结构，掌握分光仪的调节和使用方法；2. 测量三棱镜的顶角。
二、实验仪器分光仪，汞灯， 双面反射镜，三棱镜。
三、实验原理1．三棱镜顶角的测量1） 自准法利用望远镜自身产生平行光，固定平台，转动望远镜，先使棱镜AB 面反射的十字像与叉丝重合（即望远镜光轴与三棱镜AB 面垂直），记下刻度盘两边的方位角读数1θ、2θ。
然后再转动望远镜使AC 面反射的十字像与叉丝重合（即望远镜光轴与AC 面垂直），记下读数1θ'和2θ'（注意1θ与2θ不能颠倒），两次读数相减即得∠A 的补角φ 。
故∠A=180︒－φ，即∠A =180︒－φ = 180︒－12(φ1 + φ2)=180︒－12[(1θ'－1θ)＋(2θ'－2θ)] 2） 反射法（又叫平行光法、分裂光束法） 平行光管射出的光束照射在三棱镜的两个光学面上。
将望远镜转到一侧（如左边）的反射方向上观察，把望远镜叉丝对准狭缝像，此时读出两个窗口的方位角读数1θ与2θ；再将望远镜转到另一侧，把叉丝对准狭缝像后读出1θ'和2θ'，则三棱镜的顶角为：[])()(41)(4121221121θθθθφφφ'-+'-=+==∠A四、实验内容一、分光计的调整（一）调整要求：1．望远镜聚焦平行光，且其光轴与分光计中心轴垂直。
2．平行光管能发出平行光，且其光轴与分光计中心轴垂直。
3．载物台平面与分光计中心轴垂直。
（二）望远镜调节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。
旋转目镜装置，使分划板刻线水平或垂直。
2．望远镜调焦望远镜调焦的目的是将分划板上十字叉丝调整到焦平面上，也就是望远镜对无穷远聚焦。
大学物理实验分光仪的调节及三棱镜顶角的测定
注意事项
1.同学进入实验室先不要盲目乱动 仪器，要在教师的指导下，有目的 的进行分光仪调整。
2. 平 面 镜 及 三 棱 镜 系 光 学 元 件 ， 光 学表面不能用手触摸，如发现有灰 尘或污斑可用擦镜纸揩拭。
大学物理实验分光仪的调节及三棱 镜顶角的测定
3.转动望远镜时应用手扶住望远镜托架转动，不能 用手直接抓住自准目镜转动望远镜。 4.实验桌上每一位同学有一抽屉，书包及其他无关 物品均应放在抽屉内。 5.在调整过程中，三棱镜如从分光计上拿下来，应 放在棱镜盒内，以免不慎碰落地上，敲碎棱镜。如 发生棱镜敲碎事件，教师应责成该同学写检查，并 酌情赔偿。 6.实验完毕，教师安排同学整理仪器和打扫卫生。
大学物理实验分光仪的调节及三棱 镜顶角的测定
角游标读数方法与一般游标相同，如下图所示的位置，
先读出游标0刻线左边所指刻度盘的度数（必须注意是否超过半刻度线）， 再读出游标上第几根线与刻度盘刻线对准，然后将二次所读的数相加即可。 上图中先读出87°30′，再读出15′，两者相加即：
87°30′+ 15′= 87°45′ˊ
镜顶角的测定
2.用自准法调整望远镜：
(1)点亮照明小灯，转动目镜并调节目镜与 分划 板间的距离，直至看清分划板上的“准线”和带有绿 色的小十字窗口。
（2）将双面镜按图示方法置于载物台上，双面 镜平面 与B1、B3连线垂直，B1、B2、B3是载物台 下三只调平螺钉，H是插销，从侧面观察，眼睛与 望远镜中心轴等高。如果从双面镜正、反两面均 能观察到完整的亮十字反射像，则说明双面镜正、 反两面反射的亮十字光线能进入望远镜。
可以证明：
1 2 (12 ) 1 2(1 '1 ) 1' (2 '2)
用分光计测三棱镜顶角实验报告
用分光计测三棱镜顶角实验报告
一、实验目的
本次实验的目的是使用三棱镜测量分光计，以确定其准确的顶角大小。
二、实验原理
入射光由镜片表面反射，而出射光在三棱镜表面以及相关介质之间传播。
当介质具有
折射率不同时，就会发生反射、折射、衍射等光学效应。
三棱镜的通过参数给定顶角决定
了出射光的路径，从而影响出射光的角度。
将这个角度与参考角度相比较，就可以测量三
棱镜的顶角。
三、实验装置
本实验使用的装置主要有分光计、真空管、水平尺、三棱镜、煤油等。
四、实验步骤
（一）准备实验：将分光计放置在实验台上，通过夹具将三棱镜固定在一起，将一支
真空管固定在真空口上，将一支水平尺放置在实验台上，将煤油放入真空口内，等等。
（二）调节实验：通过观察出射光的方向，使用水平尺调整三棱镜顶角，得到准确的
角度值。
（三）使用分光计测量：通过观察出射光的方向与参考点，使用分光仪测量其准确的
顶角大小，对实验结果进行记录和观察。
五、实验结果
通过使用分光计测量的结果如下表所示：
测量结果顶角°
1 60.3
2 60.2
3 60.2
4 60.1
平均顶角：60.2°
通过本次实验，我们得到三棱镜的平均顶角为60.2度，用分光计测量结果准确可靠，与三棱镜的实际顶角一致。
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介绍三种测三棱镜顶角
的方法
-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
2介绍三种测三棱镜顶角的方法
要想用这三种方法准确的测出三棱镜的顶角，实验中必须让分光计达到以下三点要求：⑴望远镜达到自准。
⑵望远镜、平行光管的光轴与分光计的中心轴达到垂直。
1⑶三棱镜的反射面与分光计的中心轴平行。
自准法
采用自准法测量的前提条件是：用双面反射镜将望远镜调节达到自准；调节待测三棱镜使其达到自准，在调节三棱镜时不能再调节望远镜，因为望远镜已经达到自准此时再调节它就会破坏它的自准条件。
此时可以开始测量棱镜的顶角。
（a） (b)
图1
图2光路图
测三棱镜顶角A的步骤：图2是自准法测量时的光路。
①给刻度盘上的两个游标标上记号1和2，合上小灯开关，使望远镜目镜中的叉丝被灯光照亮。
②将三棱镜如图1（a）所示放在载物台上，锁紧望远镜支架与刻度盘联接螺丝及
C
b
a
c
载物台锁紧螺丝，慢慢旋转内游标带着载物台一起，使三棱镜的AB 面与由望远镜射出的光线垂直，2此时从目镜里观察到的绿色“十”字像位于调整叉丝中心C 位置[如图1（b ）所示]。
然后在刻度盘上分别读出游标1的度数1ϕ和游标2的度数2ϕ，并记录在表1中。
③继续旋转载物台，直至AC 面与由望远镜射出的光线垂直，这时从目镜里观察到的绿色“十”字像同样位于调整叉丝的中心位置C 处。
分别记下游标1和2的读数'1ϕ和'2ϕ，并记录在表1中。
为了消除偏心差棱镜的AB 面和AC 面的法线的夹角 ()()11221''2ϕϕϕϕϕ=-+-⎡⎤⎣⎦
如果','2211ϕϕϕϕ<<，则取它们差的绝对值。
如果游标在转动的过程中经过零点，则该游标的度数应加上︒360。
例如游标2在三棱镜由AB 面转到AC 使AC 面对准望远镜的过程中经过了零点，则'2ϕ的度数加上︒360。
由几何关系的望远镜的顶角：
()()11221180180''2A αϕϕϕϕϕ∠=∠=-=--+-⎡⎤⎣⎦ ⑴
这样测量5组数据，把数据填到表1里，再计算出每组三棱镜顶角A 的值，最后计算A 的加权平均值。
反射法
用反射 法测量的前提条件是：调节平行光管的狭缝宽度使它发射出来的光是平行的，并且经三棱镜反射面反射后在望远镜目镜里的狭缝的像是清晰的。
反射法实验步骤：①接通汞灯光源，转动望远镜使其与平行光管构成一个θ角，θ角小于︒90。
此时将望远镜固定不动，且保持两者的位置不变。
②移动载物台，带着刻度盘一起转，使狭缝射出的光经过AB 面反射后反射光线能够进入望远镜，此时从目镜里观察到的经过AB 面反射过来的狭缝的像应与望远镜的十字线的竖直线无视差。
从度盘上读出两个游标1的度数1ϕ和游标2的度数2ϕ，并记录在表2中。
这两个度数表示AB 光学面法线1n 的位置。
③继续旋转载物台，使由狭缝射出的光经过AC 面反射后反射光线能够进入望远镜，并
且从目镜里观察到狭缝的像应与望远镜的十字线的竖直线无视差。
从度盘上读出两游标1和2对应的度数'1ϕ和'2ϕ，并记录在表2中。
此度数表示AC 面法线 2n 的位置。
光路图如图3所示：
图3光路图
则AB 面与AC 面的法线夹角为ϕ：()()]''[2
12211ϕϕϕϕϕ-+-=，当','2211ϕϕϕϕ<<，取它们差的绝对值。
由几何关系可知()()''112211801802A ϕϕϕϕϕ⎡⎤∠=-=--+-⎣⎦ ⑵
用同样的方法再测4次，共得到5组数据，把数据填到表2里，再计算出每组三棱镜顶角A 的值，最后计算A 的平均值。
棱脊分束法
用棱脊分束法的前提条件与反射法相同。
(a) (b)
图4光路图
实验的步骤：①打开汞灯开关照亮狭缝，把待测三棱镜的顶角对准平行光管的光轴放在载物台上，如图4（a ），则三棱镜两个反射面接收到的光的强度大致相同。
②分别给刻度盘的两个游标做上记号1和2，再锁紧望远镜支架与刻度盘的连接螺丝，让内游标和载物台都固定不动，慢慢移动望远镜到棱镜的
4 1
2 A ϕ
3 B C
A 2n 望远镜 1
n 平行光管 ϕ
AB 面，直到从目镜里看到狭缝像的中心位于分划板的十字刻度线中心且和十字刻度线的竖线无视差。
记下游标1和2的读数1ϕ和2ϕ。
③将望远镜再转到三棱镜的另一个AC 光学面，与步骤②一样从望远镜的目镜里看到狭缝像跟目镜中的十字刻度线的竖线无视差。
记下游标1和2的读数'1ϕ和'2ϕ。
于是()()]''[2
12211ϕϕϕϕϕ-+-=，当','2211ϕϕϕϕ<<，取它们差的绝对值。
由反射定律可知，在图4（b ）中1234∠=∠=∠=∠，所以1234∠+∠=∠+∠。
因为13A ∠+∠=∠，所以24A ∠+∠=∠。
于是三棱镜顶角
()()''11221124A ϕϕϕϕϕ⎡⎤==-+-⎣⎦ ⑶
用同样的方法再测4次，共得到5组数据，把数据填到表3里，再计算出每组三棱镜顶角A 的值，最后计算A 的平均值。