B分光计测三棱镜折射率

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1、第1页/共37页第一页，编辑于星期五：十二点 二十九分。一、实验目的课题实验实验方法实验技术光学系统的自准直原理及方法分光计的调节和使用三棱镜顶角和最小偏向角的测量物理现象物理原理三棱镜色散谱线的观察最小偏向角测折射率光谱定性分析第2页/共37页第二页，编辑于星期五：十二点 二十九分。光的色散和偏向角光的色散和偏向角可以证明，当i1=i4、 i2=i3时，有最小偏向角0.光源平行光色散分光谱线信息0sinsin2sinsin2AinA第3页/共37页第三页，编辑于星期五：十二点 二十九分。二、实验仪器第4页/共37页第四页，编辑于星期五：十二点 二十九分。1、分光计的构造原理、分光计的构造原理

2、第5页/共37页第五页，编辑于星期五：十二点 二十九分。2、分光计的调节方法、分光计的调节方法三垂直:望远镜光轴垂直中心转轴；载物平台垂直中心转轴；平行光管轴垂直中心转轴调节要求调节步骤望远镜调节望远镜轴线及平台与中心转轴垂直平行光管轴线与中心转轴垂直目测粗调第6页/共37页第六页，编辑于星期五：十二点 二十九分。 （a）将双面反射镜放在载物台上，使双面镜的两反射面与望远镜大致垂直。这一步需要调节载物台的三个调平螺丝以及望远镜的高低调节螺丝来完成。(2)用自准法调节望远镜聚焦无穷远第7页/共37页第七页，编辑于星期五：十二点 二十九分。（b）点亮照明小灯，调节目镜与分划板间的距离，看清分划板上

3、的黑色叉丝细线和带有绿色的小十字窗口（目镜对分划板调焦）（c）从望远镜的目镜中观察到绿色反射十字像，前后移动目镜对望远镜调焦，使反射像清晰且与叉丝无视差。此时分划板平面、目镜焦平面、物镜焦平面重合在一起，望远镜已聚焦于无穷远（即平行光经物镜聚焦于分划板平面上），能接受平行光了第8页/共37页第八页，编辑于星期五：十二点 二十九分。(3)用半近调节法调节望远镜光轴与仪器主轴相垂直 判断望远镜光轴与仪器主轴垂直的依据是：由反射镜两个面反射的十字像在上面的水平叉丝上。否则，用半近调节法调节，具体调节方法如下：第9页/共37页第九页，编辑于星期五：十二点 二十九分。注意：望远镜调节水平后，螺丝d千万不

4、能再转动，否则重新调节载物台转动180第10页/共37页第十页，编辑于星期五：十二点 二十九分。(4)(4)调节平行光管调节平行光管（b）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（a）目测粗调至平行光管光轴大致与望远镜光轴相一致第11页/共37页第十一页，编辑于星期五：十二点 二十九分。（d d）消除视差 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。（c）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

5、行光管与望远镜的光轴在同一水平面内，并与分光计中心轴垂直。第12页/共37页第十二页，编辑于星期五：十二点 二十九分。3 3、分光计的测量方法分光计测角度（两条光线的夹角）的方法测量时，刻度盘固定，望远镜带动游标盘一起转动，刻度盘与游标盘之间相对运动的角度即为望远镜转过的角度。望远镜通常先对准某条光线（如入射光），转动后对准另一条光线（如折射光），望远镜转过的角度就是这两条光线之间的夹角。第13页/共37页第十三页，编辑于星期五：十二点 二十九分。望远镜旋转角度读数和计算公式分光计的读数与游标卡尺的读数类似。如图，游标的零刻度线对准的刻度盘读数为250o22。3、分光计的测量方法第14页/共3

6、7页第十四页，编辑于星期五：十二点 二十九分。主刻度盘游标盘游标窗口游标窗口偏心差的消除？第15页/共37页第十五页，编辑于星期五：十二点 二十九分。设望远镜竖直叉丝先对准某条光线，此时，左右两个游标的零刻度线分别对准刻度盘上的两个值（ 左和右），当望远镜竖直叉丝对准另一条光线后，左右两个游标的零刻度线分别对准刻度盘上的另两个值（ 左和右）。左右右左望远镜旋转角度读数和计算公式(消除偏心差)( )( )左左右右23 3、分光计的测量方法第16页/共37页第十六页，编辑于星期五：十二点 二十九分。三、实验原理 入射光 LD与出射光ER的夹角 称为偏向角。当改变入射角时，偏向角也会改变，在某个入射

7、角处，偏向角最小，称最小偏向角 m。三棱镜对入射光线的 m与其对入射光的折射率存在单值关系minsin2sin2n可见,通过测定棱镜顶角和某单色光在棱镜中的最小偏向角可得棱镜对该单色光的折射率.第17页/共37页第十七页，编辑于星期五：十二点 二十九分。4.1 4.1 三棱镜顶角测量注意：由三棱镜两个反射面反射的十字像，由于透射率较高，十字像比较浅，在寻找十字像时要认真1.调节三棱镜，使其主截面垂直于分光计主轴四、实验步骤第18页/共37页第十八页，编辑于星期五：十二点 二十九分。三棱镜顶角的测定，一般将三棱镜的两个光面所夹的棱放置在载物台的正中(否则 棱镜折射面的反射光不能进入望远镜)，然后

8、大致左右对称地放上三棱镜。载物平台ABC平行光管ABC平行光管载物平台四、实验步骤第19页/共37页第十九页，编辑于星期五：十二点 二十九分。211801802211A4122211A注意：在测量时为克服偏心差，每次读取刻度时，要记录两个刻度值。 ABC望远镜ABC望远镜bb12反射法 直准直法2.测量顶角A的方法四、实验步骤第20页/共37页第二十页，编辑于星期五：十二点 二十九分。1.顶角应放在靠近载物台中心处,否则发射光线不能进入望远镜;2.利用望远镜转动微调螺丝使分划板上的竖叉丝与狭缝像对准.3.多次测量(3次以上),求顶角的平均值.注意事项四、实验步骤第21页/共37页第二十一页，编

9、辑于星期五：十二点 二十九分。21nAB1. 观察汞光谱，观察光谱线排列及入射角改变时所观察到的现象；4.2测量绿光的最小偏向角2. 根据最小偏向角的概念,测量汞光谱中绿色光的最小偏向角.四、实验步骤第22页/共37页第二十二页，编辑于星期五：十二点 二十九分。最小偏向角概念21nAB四、实验步骤第23页/共37页第二十三页，编辑于星期五：十二点 二十九分。方法a.移动望远镜,使之能在视场中能看到狭缝像。b.移动载物台,找到狭缝像的转折点(偏向角不再减小,反而增大的位置。望远镜转折点折射方向入射方向最小偏向角测量方法第24页/共37页第二十四页，编辑于星期五：十二点 二十九分。c.移动望远镜,

10、 使竖直瞄准线与狭缝像的转折点处重合d.转动载物台,验 证重合与否。e.分别从两游标读数。记为 和 。左1右1转折点f.拿掉三棱镜，测量白光谱线，读得 和左2右22|1212min右右左左第25页/共37页第二十五页，编辑于星期五：十二点 二十九分。 (2-1+2-1)/2 平行光管2 2 望远镜平行光管1 1 望远镜最小偏向角测量第26页/共37页第二十六页，编辑于星期五：十二点 二十九分。 特别提请注意： 在同一介质中，不同波长光的传播速度不同 ，折射率不同，最小偏向角也不同。因此，当再测另一波长光的最小偏向角时，应重复上述操作。 我们通常说的折射率，是对钠黄光（波长：589.3nm）而言

11、的。 第27页/共37页第二十七页，编辑于星期五：十二点 二十九分。测量最小偏向角步骤测量最小偏向角步骤三棱镜置于平台上转动望远镜，观察折射光（汞光谱六条谱线）转动载物台，改变入射角，对绿光寻找最小偏向角找到最小偏向角时，用望远镜竖直叉丝对准折射光分光计调节正常状态读出此时刻度盘的左右两个读数反复多次勿动三棱镜第28页/共37页第二十八页，编辑于星期五：十二点 二十九分。注意事项注意事项1、调节分光计时，每调好一步，调好的部件不要碰动。2、测量时，刻度盘一定要固定，望远镜和游标盘一定要锁定。3、绿折射光较弱，看不到时可将狭缝调大些。第29页/共37页第二十九页，编辑于星期五：十二点 二十九分。

12、五、数据处理数据记录表格1、测棱镜顶角(自准直法)第30页/共37页第三十页，编辑于星期五：十二点 二十九分。五、数据处理计算折射率时注意有效数选取。2、测最小偏向角第31页/共37页第三十一页，编辑于星期五：十二点 二十九分。顶角A的不确定度 3BuA 22CABuAuAuA最小偏向角的不确定度5211mimiAmun n 5211iiAAAuAn n3Bmu22CmAmBmuuu CAAuAmmCmu第32页/共37页第三十二页，编辑于星期五：十二点 二十九分。n的不确定度 22222sincos222sin2sin22CCCCAnnu nuAuuAuAAA nnu n2sin2sinminAAn第33页/共37页第三十三页，编辑于星期五：十二点 二十九分。 调节目镜看清分划板、叉丝清晰。 望远镜调焦至无穷远十字光标像清晰。 二轴垂直十字像与分划板上叉丝等高。 平行光管狭缝像清晰。 平行光管水平中叉丝与狭缝像等高。分光计调节步骤总结第34页/共37页第三十四页，编辑于星期五：十二点 二十九分。第35页/共37页第三十五页，编辑于星期五：十二点 二十九分。第36页/共37页第三十六页，编辑于星期五：十二点 二十九分。感谢您的观看。第37页/共37页第三十七页，编辑于星期五：十二点 二十九分。