为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划三棱镜折射率的测定实验报告物理实验报告测定三棱镜折射率【实验目的】利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率；【实验仪器】分光计，玻璃三棱镜，钠光灯。【实验原理】最小偏向角法是测定三棱镜折射率的基本方法之一，如图10所示，三角形ABC表示玻璃三棱镜的横截面，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。假设某一波长的光线LD入射到棱镜的AB面上，经过两次折射后沿ER方向射出，则入射线LD与出射线ER的夹角称为偏向角。图10三棱镜的折射由图10中的几何关系，可得偏向角(3)因为顶角a满足，则(4)对于给定的三棱镜来说，角a是固定的，随和而变化。其中与、依次相(来自:写论文网:三棱镜折射率的测定实验报告)关，因此实际上是的函数，偏向角也就仅随而变化。在实验中可观察到，当变化时，偏向角有一极小值，称为最小偏向角。理论上可以证明，当时，具有最小值。显然这时入射光和出射光的方向相对于三棱镜是对称的，如图11所示。您正浏览的文章由整理，版权归原作者、原出处所有。图11最小偏向角若用表示最小偏向角，将代入(4)式得或用分光计测定三棱镜的顶角和折射率在介质中，不同波长的光有着不同的传播速度v，不同波长的光在真空中传播速度相同都为c。c与v的比值称为该介质对这一波长的光的折射率，用n表示，即：n?c。同一介质对不同波长v的光折射率是不同的。因此，给出某一介质的折射率时必须指出是对某一波长而言的。一般所讲的介质的折射率通常是指该介质对钠黄光的折射率，即对波长为的折射率。本实验测量的是玻璃对汞的绿谱线的折射率，即对波长为的光的折射率。1、实验目的进一步学习分光计的正确使用学会用最小偏向角法测三棱镜的折射率。2实验仪器分光计，平面反射镜，三棱镜，汞灯及其电源。3实验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6-13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min图6-13光线偏向角示意图。由图6-13可知：=+A=r+r可得：=-A三棱镜顶角A是固定的，随i和i而变化，此外出射角i也随入射角i而变化，所以偏向角仅是i的函数在实验中可观察到，当i变化时，有一极小值，称为最小偏向角令d?0，由式(6-4)得didi?1di再利用式和折射定律i?nsisini?nsi,sin得到dididrdrncosrcosi?(?1)?didrdrdicosincosr22?cosr?n2sin2rcosr?nsi?(1?n2)tg2r?(1?n)tgr22?csc2r?n2tg2rcscr?ntgr222?(6-7)2222由式可得：?(1?n)tgr?(1?n)tgrtgr?tgr因为r和r都小于90，所以有r=r代入式可得i=i。因此，偏向角取极小值极值的条件为：r=r或i=i显然，这时单色光线对称通过三棱镜，最小偏向角为min=2iAmin，这时由式可得：i?1(?min?A)2r?A2由式可得：A=2r由折射定律式，可得三棱镜对该单色光的折射率n为1sin(?min?A)sinin?sisin2由式可知，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min，就可以计min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。4实验内容按“实验分光计的调整和棱镜顶角的测定”的要求对分光计进行调整。使分光计达到以下三点要求：望远镜聚焦于无穷远处。或称为适合于观测平行光。望远镜和平行光管的光轴与分光计的中心轴线相互垂直。平行光管射出的光是平行光即狭缝的位置正好处于平行光管物镜的焦平面处。只有调整分光计符合上述三点要求，才能用它精密测量平行光线的偏转角度。用自准法测量三棱镜顶角A利用望远镜自身的平行光及阿贝自准系统来进行测量的，测量光路如图6-14所示，使望远镜光轴垂直于AB面,读出角度过角度?M和N，再将望远镜垂直于AC面读出角度M和N。望远镜转1(?M?M)?(?N?N)。2由几何关系可得：三棱镜顶角A=180o-.图2A光路图图6-14自准法测量顶角最小偏向角min的测定将三棱镜按图6-15位置放置，将平行光管狭缝对准光源，并使三棱镜、望远镜和平行光管处于如图6-15的相对位置。平行光入射到AB面，在AC面靠近BC毛面的某个方向观测出射的光谱线。开始时，由于望远镜的视场很小，可先从望远镜外用眼睛观察AC面出射的光谱线，可以看到一系列彩色谱线，再转动平台，眼睛观察透过三棱镜的光谱线移动的情况，找到谱线与入射光夹角最小的位置，即：光谱线不再随平台转动而继续向偏向角小的方向移动，而向反方向移动的位置，此位置就是最小偏向角的位置。再用望远镜对准这个位置，进行细调。在望远镜内看到一系列细而清晰的彩色谱线，转动载物台，首先观察波长=的绿光谱线，使该谱线朝偏向角减小的方向移动，同时转动望远镜跟踪该谱线，直到棱镜继续沿着同一方向转动时，谱线不再向前移动却反而向反方向移动，此转折点即为相应该谱线最小偏向角的位置；用望远镜的竖直准线对准它，然后缓慢转动平台，找到开始反向的确切位置，最后仔细转动望远镜，使十字准线的竖线准确地与谱线重合，读出左、右两边窗口的读数N。求出波长=的绿光谱线的最小偏向角。由于平台转动并没有带动度盘，所以望远镜转过的角度等于2min。即望远镜转过的角度：M和N转动平台，用三棱镜的另一个面AC为入射面，重复以上步骤，记下此时两窗口读数M和?(M?M?N?N所以：?min?12?2?1(M?M?N?N4再重复测量四次。由式计算出三棱镜玻璃对波长=的绿光谱线的折射率n。计算n的合成不确定度un并写出结果表达式。5实验数据记录及处理分光计型号：YY-J1，三棱镜编号：，波长数据表格反射法测量三棱镜顶角：表6-2自准法测量三棱镜顶角数据表格u?uB?180?60(rad)?10?4(rad)A?(rad)测量最小偏向角min：min数据表格表6-3测量最小偏向角数据处理uA?uB?(?ii?)?10?4(rad)3?2?180?60(rad)?10?4(rad)u?22uA?uB?3?10?4(rad)?min?(?)(rad)1sin(min?A)2其中n*?Asin2?A?A2n*Aun?ctg(min)?ctg2u2A?ctg2(min)u?10?42222n?n?n?写出结果表达式n?n*?un式中各角度不确定度un、umin均应化成弧度！光学实验实验3棱镜玻璃折射率的测定在许多的物理试验中，常常用三棱镜来作为分光的器件。分光计可以用来测量谱线的波长，也可以用来测量光学元件的角度。我们可以通过分光计可以来测定三棱镜的顶角以及玻璃的折射率，从而帮助我们更好的了解分光计的光学性质以及学会一种测量透明固体材料的折射率的方法。【实验目的】1、了解分光计的结构和工作原理；2、掌握分光计的调节方法；3、学会角游标的读数；4、学会使用最小偏向角法测定棱镜玻璃折射率。【实验仪器】JJY1-III分光计、三棱镜、钠灯【实验原理】如右图，一束单色光以i1角入射到AB面上，经棱镜两次折射后，从AC面折射出。入射光和出射光的夹角称为偏向角。当棱镜顶角A一定时，偏向角来，出射角为i2时，为最小。此时的偏向角称为最小偏向角，记为min。由右图中可以看到，此时i1=A，有2min2=i1-=i1-i11(min+A)2A2得i1=设棱镜折射率为n，由折射定律得A=nsinsini1=nsini12+Asinminsini1n=AAsinsin22第1页共3页实验3棱镜玻璃折射率的测定由此可知，要求得棱镜的折射率n，必须测出其顶角A和最小偏向角min。【实验内容与步骤】1、调整分光计，使其处于工作状态。调整方法见实验2所述。2、使三棱镜的光学表面垂直望远镜光轴调载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到载物平台上，使棱镜三边与台下三个螺钉的连线所成三边互相垂直，这样，调节一个螺钉可以调节棱镜光学表面的倾斜度。接通目镜照明光源，遮住从平行光管射来的光。转动载物平台，在望远镜中观察从三棱镜的两个光学表面AC和AB反射回来的十字像，只调台下三个螺钉，使其反射像都落到上十字线处。调节时，切莫动螺钉。注意：每个螺钉调节的动作要轻，并同时观察它对各侧面反射像的影响。棱镜调好后，其位置不能再动。3、测三棱镜的最小偏向角使平行光管狭缝对准钠光灯光源。松开望远镜制动螺钉和游标盘制动螺钉把载物台及望远镜转至如右图中所示的位置处，再左右微微转动望远镜，找出棱镜折射出的光线。轻轻转动载物台，望远镜中将看到光线跟着移动。改变i1，使光线往减小的方向移动。望远镜跟着光线移动，直到棱镜继续转动，而光线开始反向移动为止。这个反向移动的转折位置，就是光线以最小偏向角射出的方向。固定载物台，微动望远镜，使其分划板上的中心竖线对准谱线。记下此时两游标的读数v左和v右。如右图把三棱镜沿入射光线调转方向，重复和v右。此时该光线的最小的步骤，记下此时两游标的读数v左偏向角为第2页共3页光学实验