实验三 最小偏向角法测量折射率
实验三 最小偏向角法测量折射率
实验三 最小偏向角法测量折射率一、实验目的（1）了解最小偏向角法测定光学玻璃折射率的原理和方法（2）熟悉精密分光计的基本结构和使用方法二、实验原理用精密分光计通过三棱镜的最小偏向角和顶角，求出棱镜的折射率。
如下图所示。
最小偏向角和折射率有以下关系：因此只要在分光计上将最小偏向角θ和棱镜顶角α测量出来，就可由上式确定被测棱镜的折射率。
三、实验仪器1–狭缝装置；2–狭缝装置锁紧螺钉；3–平行光管部件；4–制动架； 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； min sin 2sin 2n λθαα+=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–狭缝宽度调节手轮四、实验步骤1、测量前的调整:将仪器调整好。
2、测量顶角:（1）取下平行平板，放上被测棱镜，适当调整工作台高度，用自准直法观察，使AB 面和AC面都垂直于望远镜光轴；（2）调好游标盘的位置，使游标盘在测量过程中不被平行光管或望远镜挡住，锁紧制动架（二）和游标盘、载物台和游标盘的止动螺钉；（3）使望远镜对准AB面，锁紧转座与度盘、制动架（一）和底座的止动螺钉；（4）旋转制动架（一）末端上的调节螺钉，对望远镜进行微调（旋转），使亮十字与十字丝完全重合；（5）记下对径方向上游标所指示的度盘的两个读数，取其平均值Am；（6）放松制动架（一）与底座上的止动螺钉，旋转望远镜，使对准AC面，锁紧制动架（一）和底座上的止动螺钉；（7）重复4）和5）得到平均值Bm；（8）计算顶角：重复测量三次，求得平均值。
玻璃折射率的测定
一 用最小偏向角法测棱镜玻璃折射率【实验目的】1．进一步熟悉分光计调节方法；2．掌握三棱镜顶角，最小偏向角的测量方法。
【实验仪器】JJY 型分光计、低压钠灯、平面反射镜、等边三棱镜。
【实验原理】一束平行的单色光，从三棱镜的一个光学面（AB 面）入射，经折射后由另一光学面（AC 面）射出，如图5.11.1所示。
入射光和AB 面法线的夹角i 称为入射角，出射光和AC 面法线的夹角i '称为出射角，入射光和出射光的夹角δ称为偏向角。
可以证明，当入射角i 等于出射角i '时，入射光和反射光之间的夹角δ最小，称为最小偏向角m in δ。
由图5.11.1可知)''()(r i r i -+-=δ，当'i i =时，由折射定律有'r r =，得)(2min r i -=δ(5.11.1)又因A A G r r r =-π-π=-π==+)(2'所以 =r 2A(5.11.2)由式（5.11.1）和式（5.11.2）得2minδ+=A i 由折射定律有2sin2sinsin sin minA A rin δ+==(5.11.3) 由式（5.11.3）可知，只要测出最小偏向角min δ（顶角已知），就可以计算出棱镜玻璃对该波长的折射率。
图5.11.2 测最小偏向角示意图①②图5.11.1【实验内容】1．正确调整分光计，使其满足实验要求（参阅§3.9） 2．测定玻璃三棱镜对钠光黄光的最小偏向角如图5.11.2所示，旋载物台，使一光学面AC 与平行光管入射方向基本上垂直。
当一束钠黄单色光从平行光管发出平行光射向三棱镜AB 光学面，经过三棱镜AC 光学面折射出来，望远镜从毛面BC 底边出发，沿着逆时针旋转，会看到清晰的狭缝像，说明找到折射光路。
此时转动小平台连同棱镜，观察狭缝像运动状态，如果向右移动，偏向角δ变小。
再转小平台狭缝像会走到一定位置转折，使δ偏大，此转折点即为该光谱线的最小偏向角位置，把望远镜对准这个转折点，记录下来，为m in T 、min 'T 。
最小偏向角法测折射率实验报告
最小偏向角法测折射率实验报告实验目的：1.了解测量折射率的原理和方法；2.学习最小偏向角法的测量过程；3.掌握使用准确的测量仪器进行实验测量的实践能力。
实验器材：1.测量台；2.最小偏向角读数装置；3.单色光源；4.直角三棱镜；5.角度测量仪。
实验原理：光在不同介质中的传播速度不同，当光从一种介质中垂直射入另一种介质时，它的传播方向发生折射。
折射的光线与法线的夹角比上入射光线与法线的夹角的比值称为相对折射率(n)。
Snell定律说明了光在传播过程中的折射规律。
当光线从一个介质射入另一个介质中时，它的入射角（i）和折射角（r）之间的关系为：n1sin(i)=n2sin(r)。
其中，n1与n2分别是介质1和介质2的绝对折射率。
要测量绝对折射率时，需要测量光在两种介质中的折射角以及它们的绝对折射率。
相对折射率可以用最小偏向角法来确定。
实验步骤：1.清洗测试设备，确保表面平整、清洁，并无氧化现象；2.测量出实验室内光的波长并设置单色光源；3.将直角三棱镜放置于测量台上，并利用调整螺钉将它垂直于地面；4.利用角度测量仪将绿色滤光片置于单色光源的面前并点亮光源；5.调整测试设备使直角三棱镜的反射角为30度；6.检查直角三棱镜上表面的光线，确保它是正常入射的；7.观察偏向角并找到最小偏向角；8.记录数据并计算折射率；9.将洗净测试设备，收妥实验器材。
实验结果：使用最小偏向角法测量出的不同材料的相对折射率如下表：材料 | 折射率-|-至纯水 |1.33石英玻璃 |1.56水晶 |1.54实验结论：本实验使用最小偏向角法成功测量了至纯水、石英玻璃和水晶的相对折射率。
实验结果表明，通过最小偏向角法测量出的相对折射率和实际值相比有一定偏差，这可能是由于直角三棱镜表面细微瑕疵、测量精度、仪器误差、光线色散等原因导致的。
综上所述，虽然本实验的结果有一定误差，但通过对实验结果的分析和计算，我们仍然可以了解材料的折射率，并进一步掌握最小偏向角法测量折射率的实验方法和具体操作。
玻璃折射率的测定,物理实验报告
此实验报告共六个方案，其中前三个为实验室可做并已测量数据的方案，第一个方案（最小偏向角法）已测量数据并进行了数据处理。
实验目的：测定玻璃折射率，掌握用最小偏向角法测定玻璃折射率的方法，掌握用读数显微镜法测定玻璃折射率的方法，复习分光计的调整等，掌握实验方案的比较，误差分析，物理模型的选择。
要求测量精度E≤1%。
方案一，最小偏向角法测定玻璃折射率实验原理：最小偏向角的测定，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，如图1所示。
• 图1最小偏向角的测定转动三棱镜，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，测出最小偏向角。
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实验仪器：分光计，三棱镜。
实验步骤：1，对分光计进行调节2，顶角α的测量利用自准直法测顶角，如下图所示，用两游标来计量位置，分别称为游标1和游标2，旋紧刻度盘θ和游标2下螺钉是望远镜和刻度盘固定不动转动游标盘，是棱镜AC面对望远镜，记下游标1的读数1的读数2θ。
转动游标盘，再试AB 面对望远镜，记下游标1的读数'1θ和游标2的读数'2θ。
游标两次读数之差21θθ-或者''21θθ-，就是载物台转过的角度，而且是α角的补角''21211802θθθθα︒-+-=-3，最小偏向角法测定玻璃折射率如下图，当光线以入射角1i 入射到三棱镜的AB 面上后相继经过棱镜两个光学面AB AC 折射后,以2i 角从AC 出射。
出射光线和入射光线的夹角δ称为偏向角。
对于给定三棱镜， 偏向角δ的数值随入射角1i 的变化而改变。
当入射角1i 为某值时(或者1i 与2i 相等时)，偏向角δ将达到最小值0δ，0δ称为最小偏向角，由几何关系和折射定，可得它与棱镜的顶角A 和折射率n 之间有如下关系：2sin 2sinA A n δ+=A.将待测三棱镜放在载物平台，调节平台到适当的高度，使得从平行光管发出的平行光只有少部分能从三棱镜的上方射入望远镜；B.调节三棱镜的位置使得平行光管的平行光以一定的角度入射到棱镜的AB 面；C.在AC面上调节望远镜使得可以接收并观察出射光线；D.缓慢双向调节三棱镜的位置以改变入射角的大小，当转到某一位置时，如果再往任意方向的微小转动都使得偏向角变大，那么这个位置的极限位置就是可以得到最小偏向角的三棱镜的位置，读出出射光线的方向角度；E.转动三棱镜，让入射平行光从另一面AC入射，在AB面接受出射光，重复上述步骤，读出入射光线的方向角度。
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。
2.最小偏向角法测定三棱镜折射率返回
测量顶角
自准直法
望远镜
反射法
A
b1
Ⅰ
j
A
Ⅱ
j
b2
望远镜
C
B
C
B
= 180
1 ' = 180 [ q1 q1 + q2' q2 ] 2
=
2 1 ' = [ q1' q1 + q 2 q2 ] 4
注意：在测量时为消除偏心差，每次读取角度时， 要记录两个游标的读数。
B1
双面镜
B3
B2
返回
2.调整望远镜光轴与分光计中心轴相垂直图示
（a）平镜面微仰，十字像偏高
（b）平镜面微倾，十字像偏低
（ c ） 望远镜倾角太大无十字像或倾角微小
有十字像，此时平面镜旋转 180°前后两次 十字像高度不变。
（d）双面镜镜面平行于分光计中心轴
图中(a)、(b)及(c)分别是望远镜在调整过程中看到的3种特殊情况，调整时可以主要 调节不垂直中心轴的部件，采用逐次逼近各半调整法，能很快调至（d）状态。 返回
3.调整平行光管
用前面已调整好的望远镜调节平行光管。当平行光管射出平行光时，则狭 缝成像于望远镜物镜的焦平面上，在望远镜中就能清楚地看到狭缝像，并与 准线交点无视差。 （1）粗调 从平行光管侧面及上方用目视法将平行光管光轴大致调整到与望远镜光轴 相一致。 （2）缝宽调节 打开狭缝，从望远镜中观察，同时调节平行光管狭缝与透镜间距离，直到 看见清晰的狭缝像为止，然后调节缝宽使望远镜视场中的缝宽约为1mm。 （3）平行光管光轴调节 调节平行光管的倾斜度，使狭缝中点与“╪”准线的中心交点重合，缝长 适当。这时平行光管与望远镜的光轴在同一水平面内，并与光学测角仪中心 轴垂直。 （4）消除视差 视差就是观察者在观察时，稍稍移动头部，准线和像有相对移动现象。为 了消除视差，可微微改变平行光管的狭缝与会聚透镜的相对位置；并稍微移 动望远镜的目镜套筒及转动目镜，最后达到移动头部时，准线与像无相对移 动为止。
最小偏向角测折射率实验报告
最小偏向角测折射率实验报告最小偏向角测折射率实验报告引言：折射是光线从一种介质传播到另一种介质时发生的现象。
而折射率则是描述介质对光的折射程度的物理量。
在本次实验中，我们将利用最小偏向角的方法来测量不同介质的折射率。
实验目的：1. 了解折射现象以及折射率的概念；2. 熟悉最小偏向角的实验方法；3. 掌握使用最小偏向角测量折射率的技巧。
实验器材：1. 光源（例如激光器或白炽灯等）；2. 三棱镜；3. 透明介质（例如玻璃、水等）；4. 直尺；5. 量角器。
实验步骤：1. 将光源放置在适当的位置，使其光线垂直射向三棱镜的一侧面；2. 调整光源的位置，使光线尽可能平行地射向三棱镜的底面；3. 在三棱镜的底面上放置透明介质，例如玻璃片；4. 观察透明介质中的光线经过折射后的情况，注意观察光线的偏折角；5. 通过调整透明介质的位置，使得光线的偏折角尽可能小；6. 使用量角器测量光线的入射角和折射角；7. 重复以上步骤，使用不同的透明介质，例如水或者其他材料。
实验结果：通过测量得到的入射角和折射角，可以计算出不同介质的折射率。
根据折射定律，即入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比，可以得到如下的计算公式：n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)其中，n1和n2分别表示两种介质的折射率，θ1和θ2分别表示入射角和折射角。
通过实验测量得到的角度数据，可以代入上述公式，计算出不同介质的折射率。
讨论与分析：在实验过程中，我们发现当光线射向三棱镜的底面时，光线会发生折射现象，且折射角度与入射角度有关。
根据折射定律，我们可以推导出两种介质的折射率之间的关系。
在实际操作中，我们需要通过调整透明介质的位置来使光线的偏折角尽可能小。
这是因为当光线的偏折角达到最小值时，我们可以认为光线以最接近直线的方式通过透明介质，从而可以更准确地测量入射角和折射角。
此外，我们还可以通过测量不同介质的折射率，来研究光在不同介质中的传播特性。
%B5%8B量三棱镜折射率方法的误差分析比较
%B5%8B量三棱镜折射率方法的误差分析比较测量三棱镜折射率方法的误差分析比较三棱镜折射率的测量是光学实验中的一个重要环节，其精度直接影响到相关光学参数的计算和分析。
在实际测量中，由于实验条件和人为因素的影响，三棱镜折射率的测量往往存在一定的误差。
本文将对几种常见的三棱镜折射率测量方法进行误差分析比较，以期为提高三棱镜折射率测量的精度提供参考。
一、最小偏向角法最小偏向角法是一种经典的三棱镜折射率测量方法，其原理是通过测量光线经过三棱镜后的最小偏向角来计算折射率。
该方法具有原理简单、操作简便等优点，但也存在一定的误差。
1.实验操作误差：在实验过程中，由于人为因素的影响，如手持三棱镜不稳、角度调整不准确等，会导致最小偏向角的测量值存在误差。
2.仪器误差：最小偏向角的测量需要使用光学仪器，如望远镜、分光计等。
这些仪器的精度和稳定性直接影响到最小偏向角的测量精度。
3.光线偏离误差：在实际测量中，由于光线的发散和空气折射率的影响，光线在经过三棱镜后并不是严格的平行光，这会导致最小偏向角的测量值存在误差。
二、自准直法自准直法是一种基于自准直原理的三棱镜折射率测量方法，其原理是通过测量光线经过三棱镜后在反射面上的反射角来计算折射率。
该方法具有测量精度高、操作简便等优点，但也存在一定的误差。
1.实验操作误差：自准直法的实验操作相对简单，但仍会受到人为因素的影响，如调整反射面角度不准确等，导致反射角的测量值存在误差。
2.仪器误差：自准直法的测量需要使用光学仪器，如自准直仪、角度计等。
这些仪器的精度和稳定性直接影响到反射角的测量精度。
3.光线偏离误差：在实际测量中，由于光线的发散和空气折射率的影响，光线在经过三棱镜后并不是严格的平行光，这会导致反射角的测量值存在误差。
三、V形棱镜法V形棱镜法是一种基于V形棱镜的三棱镜折射率测量方法，其原理是通过测量光线经过V形棱镜后的折射角来计算折射率。
该方法具有测量精度高、适用范围广等优点，但也存在一定的误差。
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实验三 最小偏向角法测量折射率
一、实验目的
（1）了解最小偏向角法测定光学玻璃折射率的原理和方法 （2）熟悉精密分光计的基本结构和使用方法
二、实验原理
用精密分光计通过三棱镜的最小偏向角和顶角，求出棱镜的折射率。
如下图
所示。
最小偏向角和折射率有以下关系：
因此只要在分光计上将最小偏向角θ和棱镜顶角α测量出来，就可由上式确定被测棱镜的折射率。
三、实验仪器
1–狭缝装置；2–狭缝装置锁紧螺钉；3–平行光管部件；4–制动架； 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
min sin 2sin
2
n λθα
α
+=
四、实验步骤
实验步骤
1.按照分光计的调节要求和方法，调节分光计 粗调（目测）
（1）分别调节望远镜和平行光管倾斜螺丝，使望远镜和平行光管基本水平 （2）调节平台下面的三颗螺丝，使台面基本水平
细调
（1）调节望远镜聚焦于无穷远
a.点亮小灯，调节目镜，看清双叉丝。
b ．把棱镜光学面靠近物镜，调节调焦螺母，看清“＋”字像 （2）调节望远镜光轴、平台台面分别与仪器转轴垂直
a.图一：Z 3、望远镜倾斜螺丝各调一半，使“＋”字像与上叉丝重合。
b.图二：Z 1、望远镜倾斜螺丝各调一半，使“＋”字像与上叉丝重合。
C.图三：只调Z 2，使“＋”字像与上叉丝重合。
（3）调节平行光管发出平行光，其光轴与仪器转轴垂直 a ．点亮钠灯对准狭缝装置，前后移动狭缝装置，看清狭缝像 b ．调节缝宽调节螺丝，使狭缝像细锐
c ．狭缝转90°，调节平行光管倾斜螺丝，使狭缝像与下叉丝重合
d ．狭缝又转90°(竖直方向)
Z 2
图一
Z 1
Z 2
图二
Z 1
Z 3
图三
Z 2
Z 1
Z 3
Z 3
2如原理1中，将望远镜移至与AC 面垂直，然后调整分光仪，使反射光的十字叉丝与望远镜的十字叉丝重合，即找到AC 面的法线，此时读数为1r 和'1r ； 3. 顺时针转动望远镜，在AC 面找到掠射线的出射线，看到的视场为左亮右暗，确定无误后，此时读数为2r 和'2r ； 4重复步骤1、2，共测量五组数据；
实验数据： 棱镜的折射率
数据处理
棱镜极限角平均值：
()''''''
1234515
i i i i i i =
++++ =
15
(),,,,,,,,,,,,,,,473438473638473515473500473538+++。
=,,473521。
， 所以棱镜折射率：
1n ==1.745=。