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分光计实验报告 【实验目的】 1、了解分光计的结构和工作原理 2、掌握分光计的调整要求和调整方法，并用它来测量三棱镜的顶角和最小偏向角。 3、学会用最小偏向角法测棱镜材料折射率 【实验仪器】 分光计，双面平面镜，汞灯光源、读数用放大镜等。 【实验原理】 1、调整分光计 1调整望远镜 ａ目镜调焦清楚的看到分划板刻度线。 ｂ调整望远镜对平行光聚焦分划板调到物镜焦平面上。 ｃ调整望远镜光轴垂直主轴当镜面与望远镜光轴垂直时，反射象落在上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。 2调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光。 2、三棱镜最小偏向角原理 介质的折射率可以用很多方法测定，在分光计上用最小偏向角法测定玻璃的折射率，可以达到较高的精度。这种方法需要将待测材料磨成一个三棱镜。如果测液体的折射率，可用表面平行的玻璃板做一个中间空的三棱镜，充入待测的液体，可用类似的方法进行测量。 当平行的单色光，入射到三棱镜的ab面，经折射后由另一面ac射出，如图7.1.2-8所示。入射光线ld和ab面法线的夹角i称为入射角，出射光er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，当光线对称通过三棱镜，即入射角i0等于出射角i0’时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角δmin 。由图7.1.2-8可知 δ（i-r）（i’-r’） （6-2） arr’ （6-3） 可得 δ（ii’）-a （6-4） 三棱镜顶角a是固定的，δ随i和i’而变化，此外出射角i’也随入射角i而变化，所以偏向角δ仅是i的函数．在实验中可观察到，当i变化时，δ有一极小值，称为最小偏向角． 令 ，由式6-4得 （6-5） 再利用式（6-3）和折射定律 （6-6） 得到 6-7 由式（6-5）可得 因为r和r’都小于90°，所以有r r’ 代入式（5）可得i i 。 因此，偏向角δ取极小值极值的条件为 r r’ 或 i i （6-8） 显然，这时单色光线对称通过三棱镜，最小偏向角为δmin ，这时由式（6-4）可得 δmin2i –a 由式（6-3）可得 a2r 由折射定律式（6-6），可得三棱镜对该单色光的折射率n为 （6-9） 由式（6-9）可知，只要测出三棱镜顶角a和对该波长的入射光的最小偏向角δmin，就可以计算出三棱镜玻璃对该波长的入射光的折射率。顶角a和对该波长的最小偏向角δmin用分光计测定。 折射率是光波波长的函数，对棱镜来说，随着波长的增大，折射率n则减少，如果是复色光入射，由于三棱镜的作用，入射光中不同颜色的光射出时将沿不同的方向传播，这就是棱镜的色散现象。 【实验内容】 1、调节分光计（调整方法见原理部分） 2. 调节三棱镜 使三棱镜光学侧面垂直望远镜光轴，三棱镜光学侧面也是一个光的反射平面。 （1）调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，使镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直。 （2）接通目镜照明光源，遮住从平行光管来的光，转动载物台，在望远镜中观察从侧面ac和ab返回的十字像，只调节台下三螺钉，使其反射像都落在上十子线处。 3. 测量顶角a转动游标盘，使棱镜ac正对望远镜记下游标１的读数和游标２的读数。再转动游标盘，再使ab面正对望远镜，记下游标１的读数和游标２的读数。同一游标两次读数误差或，即是载物台转过的角度，而是ａ角的补角， ａ＝. 重复操作两次，记下数据。 4.测量三棱镜的最小偏向角。（具体原理看实验原理） （1）平行光管狭缝对准前方水银灯。 （2）把载物台及望远镜转至（1）处，找出水银灯光谱。 （3）转动载物台，使谱线往偏向角减小的方向移动，望远镜跟踪谱线运动，直到谱线开始逆转为止，固定载物台。谱线对准分划板。 （4）记下读数和转至（2），记下读数和，有 5根据以及所得数据求出棱镜材料的折射率 5、注意事项 ①转动载物台，都是指转动游标盘带动载物台一起转动。 ②狭缝宽度1mm左右为宜，宽了测量误差大，太窄光通量小。狭缝易损坏，尽量少调。调节时要边看边调，动作要轻，切忌两缝太近。 ③光学仪器螺钉的调节动作要轻柔，锁紧螺钉也是指锁住即可，不可用力，以免损坏器件。 【数据处理】 1．顶角的测量及处理 角度/分组 1 2 3 平均值 标准差 0°45′ 20°02′ 24°29′ 120°47′ 140°04′ 144°30′ 180°43′ 200°00′ 204°27′ 300°48′ 320°05′ 324°31′ 120°02′00″ 120°02′00″ 120°01′00″ 120°01′40″ 28″ 120°05′00″ 120°05′00″ 120°04′00″ 120°04′40″ 28″ 120°03′30″ 120°03′30″ 120°02′30″ 120°03′10″ 28″ 由于 a, 可得 59°56′50″. 2．用最小偏向角法测棱镜材料折射率 测量次数为一次. 110°55′ 59°37′ 297°43′ 246°23′ 由 59°56′50″ 51°19′00″ 得 1.6520 综上 n1.6520 【误差分析】 1.本试验的仪器为分光计精确度高，但是读数存在认为因素，会造成微小误差，可由多次测量减小误差。 2.实验仪器本身存在系统误差，这时可通过选取更精确的仪器来减小误差。 【实验总结】 通过本次实验，对分光计有了一定的了解，掌握了一定的调整技术，对数据的处理更加熟练，同时完成了物理量的测量与数据处理任务，并求出三棱镜的折射率 。
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