分光计测三棱镜折射率两种方式

实验15 用分光计测定三棱镜折射率亡灵311300【实验目的】1.了解分光计的主要构造及各部分的作用。

2.掌握分光计的调节要求和使用方法。

3.光测光的色散现象。

4.学习三棱镜顶角的测量方法。

5.学习用最小偏角法测定棱镜材料的折射率。

【仪器用具】JJY 型分光计、汞灯及电源、三棱镜、平面反射镜【实验原理】1.用最小偏向角测定三棱镜的折射率n如图15-1所示，有一折射率为n 的三棱镜，一束平行光的单色光以入射角i 1(入射光与AB 面法线的夹角)入射到三棱镜的AB 面上，经两次折射后由另一面AC 射出，出射角（出射光与AC 面法线的夹角）为i 2，入射光与出射光之间的夹角称为偏向角，理论上可以证明，当入射角i 1等于出射角i 2时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角δ。

图15-1a 由图15-1a 可知δ=（i 1-r 1)+(i 2-r 2） (15-1) 光线从空气入射到棱镜，又从棱镜出射到空气，由折射定律，有11sin sin r n i = （15-2） 22sin sin i r n = （15-3）当i 1= i 2时，由式（15-2）和式（15-3）得到21r r =，于是，式（15-1）可写成）（212i i -=δ （15-4）又因为A A D r r r =--=-==+)(2121πππ 即21Ar =(15-5) 由式（15-4）、式（15-5）有 21δ+=A i 将上式代入式（15-2）并考虑到式（15-5），得2sin 2sinsin sin 11A A r i n δ+==(15-6) 从式（15-6）可知，只要测出三棱镜顶角A 和最小偏向角δ，就可以计算出棱镜玻璃对该波长的单色光的折射率n 。

当入射光不是单色光时，虽然各种波长的光的入射角都相同，但出射角并不相同，表明折射率也不同。

对于一般透明材料来说，折射率 随波长的减小而增大，通常，手册中给出的材料 的折射率如果没做特别标明的话，一般都是指该 材料对波长为589.3nm 的钠黄光而言的。

用分光计测定三棱镜玻璃的折射率实验实验目的：实验仪器：分光计、三棱镜玻璃、透明直尺、光源。

实验原理：Snell定律描述了光束经过介质之间的折射。

n1 sinθ1 = n2 sinθ2其中n1和n2分别是两个介质的折射率，θ1和θ2是入射和折射角度。

如果样品的折射率已知，那么通过测量入射角度、折射角度和材料厚度，就可以计算出折射率。

对于三角形样品，可以用分光计测量出入射角度和折射角度，然后使用标准透明直尺测量出材料的厚度。

实验步骤：1. 将光源置于分光计中心位置。

打开光源并让它预热5-10分钟。

2. 将三棱镜玻璃安装到分光计中心位置。

确保三角形的底边水平放置。

3. 调节分光计的角度测量仪表使其水平。

4. 调整光源和狭缝的位置和大小，使其光束正好达到三角形的顶点。

利用直尺测出光线的位置，确定光源的高度及物理位置，将该高度标出标尺上。

5. 通过微调器调整分光计的角度，使得发射光线通过三角形材料的底部。

记录入射角度。

6. 在汞灯放出的光束反射到分光计的望远镜中时，调节望远镜位置，使其望进三棱镜，并且让观测到的光谱横线完全重合，此时通过望远镜观察到的读数就是折射角度。

7. 利用透明直尺，测量三角形玻璃的厚度。

8. 重复以上步骤2-7三次，取平均值得到最终的折射率。

实验注意事项：1. 调整分光计时，要保证发出的光线垂直入射三棱镜玻璃的边界面。

2. 在调整望远镜的位置时要小心，以避免对其产生影响。

3. 三角形的底边要水平放置，以避免误差。

4. 实验结束后要灭掉光源。

实验结果：通过三次测量，得到三棱镜玻璃的平均折射率为1.52。

用分光计测定三棱镜的折射率一、实验目的1、加深对分光计结构、作用及工作原理的了解，熟练掌握分光计的调节方法；2、握测量棱镜玻璃折射率的方法，并用最小偏向角法测定三棱镜的折射率。

二、实验原理分光计的结构、调节方法及工作原理，我们已在其它实验中作了介绍,这里不再赘述。

下面介绍最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率。

将待测的光学玻璃制成三棱镜，测量原理见图1。

一束单色平行光以入射角投射到棱镜面AB上，经棱镜两次折射后以角从AC面射出，成为光线，则入射光与出射光的夹角成为偏向角。

其大小为：即因为棱镜已经给定，所以顶角A和折射率n已确定不变，所以偏向角是的函数，随入射角而变。

转动三棱镜，改变入射光对光学面AB的入射角，出射光线的方向也随之改变，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，偏向角在此位置达到最小值，称为最小偏向角，用表示。

用微商算法可以证明，当（或）时，偏向角有最小值，此时有，，根据折射定律，三棱镜的折射率为实验中，利用分光计测出三棱镜的顶角及最小偏向角，即可由上式算出棱镜材料的折射率n。

三、实验仪器JJY型1´分光计，玻璃三棱镜，水银灯，平面反射镜四、实验内容1、调节分光计（1）调节望远镜聚焦于无穷远。

（2）调节望远镜光轴与分光计转轴垂直。

（3）调节平行光管产生平行光。

（4）调节平行光管光轴与分光计转轴垂直。

2、调节三棱镜并测量三棱镜顶角A(1)棱镜的主截面与望远镜光轴平行，注意三棱镜在活动平台上的放置方法。

(2)测量棱镜的顶角A。

3、测定最小偏向角本实验中，我们采用水银灯作为光源，在上述调好望远镜和三棱镜的基础上，测定棱镜对水银绿谱线（）的最小偏向角。

（1）用水银灯照亮平行光管的狭缝，转动游标盘（连同载物台），使待测棱镜处在如图2示的位置上。

转动望远镜至棱镜出射光的方向，观察折射后的狭缝像，此时在望远镜中就能看到水银光谱线（狭缝单色像）。

用分光计测量三棱镜的折射率问题一：什么是折射率？折射率是指光在从一种介质传播到另一种介质时，光的速度的相对变化。

它是一个无量纲的物理量，通常用字母n来表示。

折射率越大，光在该介质中传播的速度越慢。

问题二：为什么要测量三棱镜的折射率？测量三棱镜的折射率是为了验证光在不同介质中传播速度的变化，并且可以通过测量获得三棱镜的光学性质，如其材料的组成和质量等信息。

同时，测量三棱镜的折射率也可以用于研究和设计光学器件。

问题三：如何使用分光计测量三棱镜的折射率？使用分光计测量三棱镜的折射率需要以下步骤：1. 准备工作•将三棱镜清洁干净，确保表面没有灰尘或污渍。

•将分光计放置在稳定的平台上，并打开仪器。

2. 调整分光计•调整分光计的入射光线，使其垂直照射到三棱镜的表面。

•通过调整分光计的角度，将反射光线引导到检测器上。

3. 测量折射角•选择一个入射角度，并记录下来。

•将光线通过三棱镜后，通过分光计测量出折射角。

•重复以上步骤，使用不同的入射角度来测量折射角。

4. 计算折射率•使用斯涅尔定律（折射定律）计算出折射率。

•折射率n的计算公式为：n = sin(入射角) / sin(折射角)。

结论通过使用分光计测量三棱镜的折射率，我们可以得到与光在该三棱镜材料中传播相关的重要信息。

测量折射角和计算折射率可以帮助我们更好地了解光在不同介质中的传播规律。

此外，测量三棱镜的折射率还可以用于光学器件的设计和优化。

参考文献1.Optics. (n.d.). In Encyclopædia Britannica online. Retrieved from2.Boreman, G. D. (2019). Basic Optical Concepts. In Basic Electro-Optics for Electrical Engineers (pp. 1-24). CRC Press.3.Hecht, E. (2017). Optics. Pearson Education India.。

用分光计测定三棱镜的折射率一、实验目的1、加深对分光计结构、作用及工作原理的了解,熟练掌握分光计的调节方法;2、握测量棱镜玻璃折射率的方法，并用最小偏向角法测定三棱镜的折射率。

二、实验原理分光计的结构、调节方法及工作原理，我们已在其它实验中作了介绍,这里不再赘述。

下面介绍最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率。

将待测的光学玻璃制成三棱镜，测量原理见图1。

一束单色平行光以入射角投射到棱镜面AＢ上，经棱镜两次折射后以角从AC面射出,成为光线,则入射光与出射光的夹角成为偏向角。

其大小为:即因为棱镜已经给定,所以顶角A和折射率n已确定不变,所以偏向角是的函数，随入射角而变.转动三棱镜,改变入射光对光学面AB的入射角，出射光线的方向也随之改变,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，偏向角在此位置达到最小值,称为最小偏向角，用表示。

用微商算法可以证明，当(或）时，偏向角有最小值，此时有，,根据折射定律，三棱镜的折射率为实验中,利用分光计测出三棱镜的顶角及最小偏向角,即可由上式算出棱镜材料的折射率n.三、实验仪器JJY型１´分光计,玻璃三棱镜,水银灯，平面反射镜四、实验内容1、调节分光计(1)调节望远镜聚焦于无穷远．（2)调节望远镜光轴与分光计转轴垂直。

(3）调节平行光管产生平行光。

（４)调节平行光管光轴与分光计转轴垂直.2、调节三棱镜并测量三棱镜顶角Ａ（１)棱镜的主截面与望远镜光轴平行，注意三棱镜在活动平台上的放置方法。

(２)测量棱镜的顶角Ａ。

３、测定最小偏向角本实验中，我们采用水银灯作为光源，在上述调好望远镜和三棱镜的基础上，测定棱镜对水银绿谱线（)的最小偏向角.(1)用水银灯照亮平行光管的狭缝，转动游标盘(连同载物台)，使待测棱镜处在如图２示的位置上。

转动望远镜至棱镜出射光的方向，观察折射后的狭缝像,此时在望远镜中就能看到水银光谱线(狭缝单色像)。

分光计的调整和三棱镜折射率的测定（2）载物小平台：载物小平台（简称载物台）是用来放置待测物件的。

台面下方装有3个水平调节螺丝，用来调整台面的倾斜度。

（3）读数装置：读数装置是由刻度圆盘、游标圆盘组成[如图5（a ）所示]。

角度游标读数的方法与游标卡尺的读数方法相似，如图5（b ）所示，其读数为'12116'12116︒=+==︒=B A B A θ测量时，要同时记下两游标指示的度数，然后算出每个游标两次读数的差，再取其平均值。

3、最小偏角法测折射率 一束平行单色光，入射AB 面，经折射后从AC 射出（如图6所示），入射光和出射光的夹角δ称为偏向角。

当入射角i 等于出射角i ′时，偏向角有最小值，称为最小偏向角，以m in δ表示。

()()''r i r i -+-=δ当'i i =时，由折射定律得 'r r =故有()r i -=2min δ （1） 又因 A r r =+' 故有 2Ar =（2） 由（1）式和（2）式得 2minδ+=A i由折射定律得 2sin2sinsin sin minA A rin δ+==（3） 因此，只要测出三棱镜的顶角A 和最小偏向角m in δ，就可算出棱镜对单色钠光的折射率。

一、实验步骤 1、调整分光计 （1）任务和目的：①望远镜能够接收平行光（或调焦到无穷远处）。

②平行光管能够发射平行光。

③望远镜的主光轴垂直于分光计。

④平行光管主光轴与望远镜主光轴同轴等高。

（2）步骤：①粗调（目测判断）：使望远镜、平行光管和载物台面大致垂直于中心轴。

②细调：调整望远镜适合观察平行光。

调节目镜，使视场中能清晰地看到“十”字形叉丝。

调节望远镜主光轴垂直于分光计的中心轴。

按图7（a）的方式，将双面镜置在载物台上。

找到“十”字斑的像后，调节望远镜中的叉丝套筒，消除视差，使在望远镜中能清晰地看到像。

采用渐近法（或称各自半调节法）调节，使得平面镜法线与望远镜主光轴平行，“十”字两光斑的反射像与“十”字形叉丝的上焦点重合（如图8）。

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实验三、分光计的调节及三棱镜折射率的测定
一、目的
1、 了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法；
2、 掌握测定三棱镜顶角的方法；
3、 用最小偏向角法测定三棱镜玻璃的折射率。

二、仪器及用具
分光计、钠灯、平面镜、三棱镜 三、原理
1、 三棱镜顶角的测定 由自准直法：转动望远镜其光轴先后与两个光学面法线重合时，测出两法线的
夹角ϕ则其顶角为：A=180-ϕ
2、 由最小偏向角测玻璃的折射率测得三棱镜的顶角A 和最小偏向角min δ则玻璃的折射率为
2
sin
2sin min
A A n δ+=
四、实验内容
1、分光计的调节： 望远镜的调节： a)：物镜聚焦与无穷远
b)：目镜调焦至观察到清晰的叉丝c):光轴垂直于仪器的转轴
载物台的调节：调节载物平台的调平螺丝，使棱镜两光学面反射的绿十字在分划板上能重合，则载物平台达到与轴垂直。

a):平行光管产生平行光 b):使光管与轴垂直与望远镜共轴 c):适当调节狭缝使能观测到清晰的单缝 ★ 分光计调节和使用中应注意的问题：
1）：调节过程必须仔细严格要求按讲义的程序进行 2）：必须仔细了解每个元件的结构作用及原理
3）：刻度盘读数实验室中分光计的刻度盘为角游标，主尺最小分度为︒
5.0游标最小分度为'
1读数为
'xx xxx ︒；为防轴偏心带来的误差刻度盘上的对标装有两个游标，读数时必须读出两个游标之值；当内
盘转过︒
360后其值应为︒
360+'
xx xxx ︒
2、用自准直法测三棱镜的顶角
3、最小偏向角的测定
2 / 2。

用分光计测三棱镜的折射率分光计是用来准确测量角度的仪器。

光学实验中测角度的情况很多，如测量反射角、折射角、衍射角等。

用分光计不仅可以间接测量光波的波长、还可以间接测量折射率和色散率等。

本实验就是用分光计来间接测量三棱镜的折射率。

一、教学目的1. 学会调节使用分光计。

2. 测定三棱镜的折射率。

二、教学要求1. 本实验三小时完成。

2. 掌握分光计的结构原理，掌握分光计的调整方法。

3. 掌握角游标原理和用分光计测角度的方法。

4. 观察复色光的色散现象。

5. 用自准法测定三棱镜的顶角，测定三棱镜对绿光λ=546nm的最小偏向角。

6. 计算出三棱镜对绿光的折射率，并对结果进行评价，写出合格的实验报告。

三、三、教学重点和难点难点：望远镜系统的调节和最小偏向角的测定。

重点：望远镜系统的调节和最小偏向角的测定。

即难点内容亦是重点内容(用提问方式发挥学生主动性，配合讲解攻克难点)。

四、讲解内容1. 提问：本实验的目的?(学生答)2. 提问：本实验的重点和难点内容是什么?(教师答)3. 提问：分光计由哪几部分组成?(学生答，教师根据投影胶片把各部分的调节止动螺钉作提示)回答：分光计一般由自准直望远镜，平行光管，载物台、读数装置和底座五大部分组成。

4. 读数装置为什么要设计成双游标?如何读数和计算?(学生回答后，教师补充或根据胶片对照讲解) 回答：在刻度盘同一直径的两端(相隔180°)各装一个游标，两个游标同时读数，然后算出每个游标两次读数之差，再取平均值。

这个平均值即为望远镜(或载物台)所旋转过的角度。

并消除了刻度盘上与分光计中心轴线之间由于制造带来的偏心差。

读数举例：a、 b游标读数相差： 180°±3′望远镜初始位置读数：望远镜转过θ角后读数游标a、游标b、游标a、游标b335°5′ 155°2′ 95°7′ 275°6′差数：游标a：360°+95°7′—335°5′=120°2′游标b：275°6′—155°2′=120°4′转过的角度θ的平均值为：θ=1/2(120°2′+120°4′)=120& deg;3′上述差数游标a可以这样理解：游标a开始位置为335°5′，转到360°0′(即0°)后再转至95°7′，故转过角度为120°2′。

利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率（精）【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。

图11 最小偏向角若用表示最小偏向角，将代入(4)式得（5）或（6）因为，所以，又因为，则（7）根据折射定律得，（8）将式（6）、（7）代入式（8）得：（9）由式（9）可知，只要测出入射光线的最小偏向角及三棱镜的顶角，即可求出该三棱镜对该波长入射光的折射率n .【实验内容与步骤】1．调节分光计按实验24一1中的要求与步骤调整好分光计。

2．调整平行光管(1)去掉双面反射镜，打开钠光灯光源。

(2)打开狭缝，松开狭缝锁紧螺丝3。

从望远镜中观察，同时前后移动狭缝装置2，直至狭缝成像清晰为止。

然后调整狭缝宽度为1毫米左右（用狭缝宽度调节手轮1调节）。

(3)调节平行光管的倾斜度。

将狭缝转至水平，调节平行光管光轴仰角调节螺丝29，使狭缝像与望远镜分划板的中心横线重合。

然后将狭缝转至竖直方向，使之与分划板十字刻度线的竖线重合，并无视差。

最后锁紧狭缝装置锁紧螺丝3。

此时平行光管出射平行光，并且平行光管光轴与望远镜光轴重合。

至此分光计调整完毕。

用分光计测定棱镜玻璃的折射率折射率是物质的一种重要的光学常数，在工农业生产及许多科研部门都会遇到折射率的测量问题。

测量折射率的方法很多，较简单的有插针法、读数显微镜法；较精确的是利用分光计来测定的棱镜法。

即把玻璃做成棱镜，用分光计来进行测量。

分光计是一种用于角度精确测量的典型光学仪器，常用来测量光波波长、折射率、色散率、观测光谱等。

而用分光计对棱镜折射率的测量又可分为最小偏向角法、布儒斯特角法、折射极限法等。

实验内容由于分光计精密度高，结构较为复杂，很多初学者在进行调节时，感到颇不容易。

其实，只要结合实验内容，注意了解它的一些最基本的结构及测量光路，严格按照有关步骤和要求，耐心调节，是完全可以掌握的。

1、熟悉结构对照分光计的结构图和实物，熟悉分光计各部分的具体结构及其调整、使用方法。

2、按摆位要求在载物台上放上平面反射镜，调整望远镜目镜、物镜焦距，使叉丝和反射镜上的小“十”字反射像清晰。

3、调节载物台平面和望远镜，使望远镜主光轴与分光计中心轴垂直。

4、打开汞灯，调节平行光管，使出射平行光光轴与望远镜主光轴重合。

5、按摆位要求放上三棱镜，调节载物台平面，使三棱镜两折射面与分光计中心轴平行（即与已调好的望远镜光轴垂直）。

6、用自准法或反射法测出三棱镜的顶角α 。

7、按要求调节平行光管、望远镜和载物台，测量出最小偏向角γmin, 将γmin和顶角α代入公式求出三棱镜的折射率n。

注意：在测量中，应将三棱镜角的折射棱靠近中心放置，否则由棱镜两折射面所反射的光将不能进入望远镜。

实验的重与难点1、分光计的调节方法，包括望远镜目镜调节和调焦、平行光管的调节等。

2、分光计角游标的原理和读数方法。

3、实验过程中注意体会由粗调到细调、按规律调整精密光学仪器的思想和方法、消除分光计偏心差的方法、消除视差的方法以及消除螺距差的方法。

4、掌握渐进法，调节望远镜光轴与分光计中心轴严格垂直仪器简介分光计，钠光灯，直角三棱镜实验装置示意图预习要求分光计装置比较精密，操纵控制部分多而复杂，分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会它的调节和使用方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。

实验三分光计调节及棱镜玻璃折射率的测定光线在传播过程中，遇到不同介质的分界面时，会发生反射和折射，光线将改变传播的方向，结果在入射光与反射光或折射光之间就存在一定的夹角。

通过对*些角度的测量，可以测定折射率、光栅常数、光波波长、色散率等许多物理量。

因而精确测量这些角度，在光学实验中显得十分重要。

分光计是一种能精确测量上述要求角度的典型光学仪器，经常用来测量材料的折射率、色散率、光波波长和进行光谱观测等。

由于该装置比较精密，控制部件较多而且操作复杂，所以使用时必须严格按照一定的规则和程序进行调整，方能获得较高精度的测量结果。

分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会对它的调节和使用方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。

对于初次使用者来说，往往会遇到一些困难。

但只要在实验调整观察中，弄清调整要求，注意观察出现的现象，并努力运用已有的理论知识去分析、指导操作，在反复练习之后才开始正式实验，一般也能掌握分光计的使用方法，并顺利地完成实验任务。

【实验目的】：1．了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法；2．掌握测定棱镜角的方法；3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。

【实验仪器】：分光计（JJY型1’），双面镜，钠灯，三棱镜。

【实验原理】：三棱镜如图1 所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。

图1三棱镜示意图1．反射法测三棱镜顶角如图2 所示，一束平行光入射于三棱镜，经过AB面和AC面反射的光线分别沿和方位射出，和方向的夹角记为，由几何学关系可知：图2反射法测顶角2．最小偏向角法测三棱镜玻璃的折射率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3所示。

图3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。

《大学物理实验》报告姓名：；学号；班级；教师________；信箱号：______ 预约时间：第_____周、星期_____、第_____~ _____节；座位号：_______预习操作实验报告总分教师签字一、实验名称三棱镜折射率的测定二、实验目的(1) 观察三棱镜的色散现象.(2) 掌握用分光计测量三棱镜最小偏向角的基本方法.(3) 学习利用最小偏向角测定三棱镜对各色光的折射率的基本思路.三、实验原理(基本原理概述、重要公式、简要推导过程、重要图形等；要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材)图1 三棱镜最小偏向角原理图见图1，一束单色光以角入射到AB面上，经棱镜两次折射后，从AC面折射出来，出射角为。

入射光和出射光之间的夹角称为偏向角。

当棱镜顶角A一定时，偏向角的大小随入射角的变化而变化。

当时，为最小（证明略）。

这时的偏向角称为最小偏向角，记作。

由图1中可以看出，这时（1）设棱镜材料折射率为n，则故（2）由此可知，要求得棱镜材料折射率n，必须测出其顶角A和最小偏向角。

4. 角度计算公式1）载物台转过的角度平均值2）棱镜的顶角3）谱线的最小偏向角四、实验内容和步骤（要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材）（一）分光计的调整1.目测粗调：通过调节望远镜的光轴俯仰角调节螺钉以及载物台调平螺钉粗调望远镜和载物台，目视观察载物台三颗底脚螺钉顶起的高度基本一致，载物台面三条线对准三颗底角螺钉，载物台平面大致水平；望远镜光轴基本水平，并基本垂直分光计转轴。

（粗调很重要，保证了后续调整的顺利进行。

）2.调整望远镜1）目镜调焦打开电源，转动目镜调焦手轮，调节目镜与分划板间的相对位置，使分划板刻线清晰为止。

（调好后，一般情况下不要再动调焦手轮）2）调望远镜对平行光聚焦将分划板调到望远镜物镜焦平面上。

（二）用分光计进行测量 1.测棱镜的顶角A2.测三棱镜的最小偏向角五、数据记录1.实验仪器（记录实验中所用仪器的名称、型号、精度等级等参数）分光计、三棱镜、反射镜、汞灯、汞灯电源.2.原始数据记录（原始数据表格只需要画出与数据记录有关的部分，禁止用铅笔记录数据，伪造、抄袭数据按作弊处理，该实验计零分）00彩色谱线黄光绿光蓝光游标读数左游标θ 右游标θ' 左游标θ 右游标θ' 左游标θ 右游标θ'谱线逆转位置1 次39°14′219°13′38°42′218°44′36°42′216°42′2 次39°23′219°9′38°02′218°04′35°36′215°38′3 次39°18′219°16′38°19′218°05′35°49′216°03′4 次39°17′219°21′38°28′218°18′36°14′216°16′六、实验数据整理及数据处理（★需画表格，重新将原始数据整理、誊写一遍，在原始数据记录项中直接进行数据处理的视为无效。

分光计测三棱镜折射率实验报告一、实验目的1、了解分光计的结构，掌握分光计的调节和使用方法。

2、学习用最小偏向角法测量三棱镜的折射率。

二、实验原理当光线以入射角 i1 入射到三棱镜的 AB 面上，折射后以折射角 i2 射出，折射光线再射到 AC 面，再次折射后射出，设出射角为 i4，入射光与出射光之间的夹角称为偏向角δ。

偏向角δ 随入射角 i1 而改变。

可以证明，当 i1 等于 i4 时，偏向角δ 有最小值，称为最小偏向角δmin。

此时有：i1 ＝（A ＋δmin) ／ 2i2 ＝ A ＋ i1其中 A 为三棱镜的顶角。

根据折射定律：n ＝ sin i1 ／ sin i2可得三棱镜的折射率 n 为：n ＝ sin(A ＋δmin) ／ 2 ／ sin(A ＋δmin) ／ 2 A/2三、实验仪器分光计、三棱镜、钠光灯四、实验步骤1、分光计的调节（1）调节望远镜聚焦于无穷远将平面镜放在载物台上，使平面镜与望远镜光轴大致垂直。

眼睛通过目镜观察，调节目镜使十字叉丝清晰。

然后缓慢转动载物台，找到反射回来的十字像。

若十字像不清晰，调节望远镜调焦手轮，直至十字像清晰。

若十字像与叉丝不重合，调节望远镜的俯仰螺丝，使两者重合。

（2）调节望远镜光轴与分光计中心轴垂直将平面镜转过 90°，使平面镜的一个面与望远镜光轴大致平行。

调节载物台下方的调平螺丝，使反射的十字像与叉丝的上交点重合。

再将平面镜转过 180°，重复上述调节，直至平面镜两个面反射的十字像都与叉丝的上交点重合。

（3）调节平行光管产生平行光将已调节好的望远镜对准平行光管，调节平行光管的狭缝宽度，使通过狭缝的光形成清晰的像。

然后调节平行光管的俯仰螺丝，使狭缝像与叉丝的中间横线重合。

2、测量三棱镜顶角 A将三棱镜放置在载物台上，使三棱镜的两个光学面分别与载物台的两个调平螺丝连线大致平行。

转动望远镜，观察三棱镜两个光学面反射的十字像，分别记录两个十字像对应的角度值，计算出顶角 A。

用分光计测三棱镜的折射率1.仪器的调节结合分光计的调节与使用将分光计调整好后，按图1所示将三棱镜放在载物台上，即使三棱镜ABC 的三个面分别与载物台下面的三个螺丝123,,B B B 的连线两两垂直。

转动平台使AB 面正对望远镜；由于AC 面与13,B B 的连线垂直，所以13,B B 不动，只调节螺丝2B ，使AB 面与望远镜光轴垂直（2B 对AC 面的倾斜没有影响）；然后使AC 面正对望远镜，因为AB 面与12,B B 的连线垂直，所以12,B B 不动，只调节螺丝3B ，使AC 面与望远镜光轴垂直（3B 对AB 面的倾斜没有影响）；再将AB 面正对望远镜，调节螺丝2B ；如此反复调节螺丝23,B B ，直到两个侧面反射回的叉丝像都能位于分划板的上十字准线中心处为止，此时三棱镜的主截面垂直于分光计转轴。

此时可以测量三棱镜的顶角。

2.三棱镜顶角α的测量将三棱镜两光学面的夹角对准望眼镜，1）将望远镜对准AB 面，锁紧望远镜转动螺钉，调节望远镜转动微调，使由AB 面反射回来的叉丝像位于分划板上十字准线中心处，记下；2）松开望远镜的锁紧螺钉，将望远镜对准AC 面，再锁紧望远镜转动螺钉，调节望远镜转动微调，使由AC 面反射回来的叉丝像位于分划板上十字准线中心处，记下分度盘两游标的的读数12,θθ''；在测量过程中望眼镜也可以保持不动，直接转动载物台将光学面垂直于望眼镜，但须注意此时载物台的转动要跟读书盘一起转动，测出AB 、AC 面法线方向的夹角ϕ（见图2），可得三棱镜的顶角，即180αϕ=-3.用最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率图1三棱镜的放置B图2测量三棱镜的顶角图3 测量原理'θ1）如图3，入射光线与出射光线的夹角δ，称为棱镜的偏向角。

偏向角δ与光线的入射角1i 有关。

可以证明（证明略），当入射角1i 等于出射角4i 时，偏向角δ有最小值，称为最小偏向角，用min δ表示。

实验二十分光计的调整和三棱镜折射率的测定【实验目的】1．认识分光计的构造, 掌握调理和使用分光计的方法。

2．认识测定棱镜顶角的方法。

3．用最小倾向角法测定棱镜玻璃的折射率。

【实验器械】分光计、钠灯、三棱镜、双面平面镜。

【实验原理】分光计是一种常用的光学仪器，本质上就是一种精细的测角仪，在几何光学实验中，主要用来测定棱镜角、光束的倾向角等，而在物理光学实验中，加上分光元件（棱镜、光栅）即可作为分光仪器，用来察看、丈量光谱线的波长等。

下边以学生型分光计（JJY 型）为例，说明它的构造、工作原理和调理方法。

一、分光计的构造分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分构成，图 5-11-1分光计1- 狭缝装置 2- 狭缝装置锁紧螺钉 3- 平行光管4- 制动架（一） 5- 载物台 6-载物台调理螺钉（3 只）7- 载物台锁紧螺钉 8- 望远镜 9- 目镜锁紧螺钉10- 分划板 11- 目镜调理手轮12- 望远镜仰角调理螺钉13- 望远镜水平调理螺钉14- 望远镜微调螺钉15-转座与刻度盘制动螺钉16- 望远镜制动螺钉17- 制动架（二） 18- 底座 19- 转座 20- 刻度盘 21-游标盘 22- 游标盘微调螺钉23- 游标盘制动螺钉24- 平行光管水平调理螺钉 25- 平行光管仰角调理螺钉26- 狭缝宽度调理手轮每部分均有特定的调理螺钉，图5-11-1为JJY型分光计的构造外型图。

1．分光计的底座要求安稳而坚固。

在底座的中央固定着中心轴，望远镜、刻度盘和游标内盘套在中心轴上，能够绕中心轴旋转。

2．平行光管固定在底座的立柱上，它是用来产平生行光的。

其一端装有消色差的汇聚透镜，另一端装有狭缝的圆筒，狭缝的宽度依据需要可在0.02 ～ 2ｍｍ范围内调理。

3．望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一同，套在主刻度盘上，它是用来察看目标和确立光芒的流传方向。

望远镜由目镜系统和物镜构成，为了调理和测图 5-11-2望远镜构造图 5-11-3分划板1- 物镜 2- 外管 3- 分划板 4- 中管 5- 目镜系统 6- 内管 7- 小灯1-镜面反射像2- 上十字线 3-十字窗口量，物镜和目镜之间还装有分划板，它们分别置于内管、外管和中管内，三个管彼此能够相对挪动，也能够用螺钉固定，如图 5-11-2 所示，在中管的分划板下方紧贴一块450全反射小棱镜，棱镜与分划板的粘贴部分涂成黑色，仅留一个绿色的小十字窗口，照明小灯发出的光芒从小棱镜的另向来角边入射，从450反射面反射到分划板上，透光部分在分划板上便形成一个光亮的十字窗。

实验名称：分光计的调整与折射率的测定实验目的：1.掌握分光计的调整技术和技巧。

2.用分光计测三棱镜的一个顶角。

实验仪器：分光计、玻璃三棱镜、平面反射镜实验原理：三棱镜如图1 所示，AB 和AC 是透光的光学表面，又称折射面，其夹角α称为三棱镜的顶角；BC 为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。

1． 反射法测三棱镜顶角α如图2 所示，一束平行光入射于三棱镜，经过AB 面和AC 面反射的光线分别沿3T 和4T 方位射出，3T 和4T 方向的夹角记为θ，由几何学关系可知：34212T T −==θα2． 最小偏向角法测三棱镜玻璃的折射率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δ称为偏向角，如图3所示。

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δ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min δ。

可以证明棱镜材料的折射率n 与顶角α及最小偏向角的关系式为实验中，利用分光镜测出三棱镜的顶角α及最小偏向角min δ，即可由上式算出棱镜材料的折射率n 。

实验内容：1. 调整分光计，并测量三棱镜的顶角。

2. 2.测量三棱镜对单色光的最小偏向角，进而计算其折射率。

注意事项：1．望远镜、平行光管上的镜头，三棱镜、平面镜的镜面不能用手摸、揩。

如发现有尘埃时，应该用镜头纸轻轻揩擦。

三棱镜、平面镜不准磕碰或跌落，以免损坏。

2．分光计是较精密的光学仪器，要加倍爱护，不应在制动螺丝锁紧时强行转动望远镜，也不要随意拧动狭缝。

3．在测量数据前务须检查分光计的几个制动螺丝是否锁紧，若未锁2sin )(21sin min ααδ+=n 图8 三棱镜放紧，取得的数据会不可靠。

4．测量中应正确使用望远镜转动的微调螺丝，以便提高工作效率和测量准确度。

用分光计测三棱镜的折射率在介质中，不同波长的光有着不同的传播速度v,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光的折射率，用n表示，即：n=c/v。

同一介质对不同波长的光折射率是不同的。

因此，给出某种介质的折射率时必须指出是对哪一波长而言的。

[实验目的](1进一步学习分光计的正确使用。

(2学会用最小偏向角法测三棱镜的折射率。

[实验仪器]JJY1′型分光计、平面反射镜、三棱镜、汞灯及其电源。

[实验原理]由于不同的光在同一介质中的传播速度不同,所以折射率也是不同的。

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589.3nm的光的折射率。

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，用类似三棱镜的方法进行测量。

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33-1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33-1可知δ= (i－r + (i′－r′ （33—1）A = r + r′ （33—2）可得δ= (i + i′ －A （33—3）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/di=0，由(33-3式得图33-1（ 33—4 ）再利用(16-2式和折射定律sini = nsinr, sini′= nsinr′（33—5）得到（33—6）由(33-4式可得tgr = tgr′因为r和r′，都小于90°，所以有r=r′，代入(33-5式可得i=i′。

分光计的调整和棱镜折射率的测定大学物理实验分光计的调整和棱镜折射率的测定-大学物理实验大学物理实验用分光计测棱镜玻璃的折射率一、实验目的1、掌握分光计的测量原理及调节方法2、用自准法测三棱镜的顶角3、用最轻偏向角法测量棱镜玻璃的折射率重点：分光计的调节方法难点：分光计的测量原理平行光管出射的平行光射向三棱镜的两个光学表面，用望远镜分别接收两表面的反射光，就可计算出两束光的夹角φ。

由几何关系可以证明φ与三棱镜顶角a的关系为φ=2a1.反射法测三棱镜顶角二、实验原理2.最轻偏向角法测棱镜玻璃的折射率平行光l1射向顶角为a的三棱镜的侧面ab，经过折射后由另一侧面ac射出，入射光l1与折射光l2的夹角δ称为偏向角。

根据图中的几何关系与折射定理可得如下关系2.最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率由上式所述，只要测到最轻偏向角δmin和三棱镜顶角a，就可以排序出来棱镜玻璃的折射率n。

三、实验仪器jjy型分光计双面镜三棱镜汞灯及电源分光计的基本结构四、实验内容1、调节分光计（1）调节的基本要求分光计的调节存有“三横向”的几何建议和“三著眼”的物理建议。

（2）调节的步骤1）目测粗调“三垂直”2）调叉丝对目镜聚焦3）调望远镜对无穷远聚焦4）阳入望远镜主光轴与分光计主轴横向5）阳入载物台平面与分光计主轴横向6）调节狭缝对平行光管物镜著眼7）调节平行光管主光轴与分光计主轴垂直2、用反射法测量三棱镜的顶角a3、测量最小偏向角用散射法测量三棱镜的顶角测量最轻偏向角入射光波长1、在实验中，拿放光学器件时，要轻拿轻放，注意不要用手接触光学面。

2、在转动望远镜时，不要直接转镜筒，而是转动望远镜下面的支架。

3、在测量偏转角度时，一定要固定度盘和望远镜，让它们仪器转动。

五、实验注意事项六、思考题1、能否直接通过三棱镜的两个光学面来调望远镜主光轴与分光计主轴垂直？2、旋转望远镜测角度之前，分光计的哪些部分固定不动？望远镜应当和什么盘一起旋转？3、通过实验，你指出分光计调节的关键在何处？“三垂直”是指载物台平面、望远镜的主光轴、平行光管的主光轴必须与分光计主轴垂直。