棱镜分光仪实验汇报.docVIP

棱镜分光仪 【实验目的】 测量三棱镜的顶角及对不同波长光的最小偏向角。 （2） 计算三棱镜的折射率、色散率和角色散。 【实验仪器】 分光仪、三棱镜、平行双平面反射镜、钠灯、汞灯。 【实验原理】 一束平行单色光，入射到三棱镜的一个面面，经过折射后由另一个面射出。如图所示，光的方向发生了变化，入射光和出射光行进方向间的夹角为偏向角。理论上可以证明，如果入射方向和出射方向处于三棱镜的对称位置上，偏向角达到极小值，此时的偏向角称为最小偏向角。 1、棱镜折射率、顶角及最小偏向角的关系 设棱镜的顶角为A，棱镜对波长的单色光的折射率为n，最小偏向角为，则有： 由于通过分光仪可以测得和顶角A，因此可以通过上式求出折射率n。 光经过棱镜前后的行进方向 2、棱镜色散率 由于透明物质的折射率是随波长的变化而变化的，即不同的波长的光具有不同的折射率，因此，其最小偏向角也是不同的。 在可见光区域，对于无色透明介质，折射率n与波长的关系遵从柯希经验公式 （1） 当波长的变化范围不大时，上式（1）可简化为： （2） 由（2）式对波长求导，得 （3） 即为色散率。 由式（2）知，只要两种波长、所对应的的折射率、，就可以得到B的近似值。 两种不同波长的光经过棱镜折射后的最小偏向角之差与这两种光的波长差之比，成为角色散： （4） 将式（1）对波长微分，则得棱镜的角色散： （5） 由（5）式知，只要知道了两种波长、相应的折射率的差，使，则可求出角色散。 【实验内容与测量】 具体调节与测量步骤为： 1、分光仪的调节 参考实验“分光仪的使用和光栅”中关于分光仪的调节的相关内容，调节分光仪使满足相关要求。 分光仪的调节为： （1）粗调，尽量使望远镜、平行管光轴以及载物台与刻度盘平行； （2）用自准法调节望远镜使其适合观察平行光（利用平面反射镜，当望远镜中可以清 楚看到亮十字时，即望远镜聚焦在无穷远处即焦平面上，此时望远镜适于观察平行光）； （3）用半近调节法（渐进法）调节望远镜使其与仪器主轴垂直。 (a)叉丝像与分划线 (b)调节载物台调平 (c)调节望远镜调 的上方交点有垂 螺钉使位移减小 平螺钉使位 直位移h 为h/2 移为零 （4）调出平行光，使平行光管光轴与仪器主轴垂直并与望远镜光轴垂直。 （5）调节狭缝。 （6）放置三棱镜，如图所示。 （7）调节棱镜，使其主截面与仪器主轴垂直。 2、接下来分别按照课本上的步骤分别测量三棱镜的顶角和最小偏向角。 【数据处理】 1、确定三棱镜的顶角的值。 实验中测量得到的数据如下表： 自准法测顶角A实验数据记录表 三棱镜顶角为： 而的不确定度为： == 则 （2）确定钠光灯光的最小偏向角 实验中测得的数据如下表所示： 最小偏向角测量数据记录表 有实验数据得，最小偏向角为： 而最小偏向角的不确定度为： == 则最小偏向角为： （3）三棱镜介质对该光的折射率 三棱镜的折射率为： 而对于三棱镜折射率的不确定度为，有 =0.00014 则