见图8,一束单色光以1角入射到AB面上,经棱镜两次折射后,从AC面射出来,出射角为2。入射光和出射光之间的夹角8称为偏向角。当棱镜顶角A一定时,偏向角8的大小随入射角的变化而变化。而当i=时,8为最小(证明略)。这时的偏向角称为最小偏向角,记为8min。由图8可以看出,这时A1=2omn=-i=-2A21ii=(omin + A)设棱镜材料折射率为n,则Asini = nsini = nsin2故Sin Simin + Asini,n=sin'sin2由此可知,要求得棱镜材料的折射率n,必须测出其顶角A和最小偏向角8min。实验内容:三、实验内容1.调整分光计(要求与调整方法见原理部分)。2.使三棱镜光学侧面垂直于望远镜光轴。(1)调载物台的上下台面大致平行,将棱镜放到载物台上,使棱镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直,见图9
见图 8,一束单色光以 角入射到 AB 面上,经棱镜两次折射后,从 AC 面射 出来,出射角为i2 ′ 。入射光和出射光之间的夹角δ称为偏向角。当棱镜顶角 A 一 定时,偏向角δ的大小随入射角i1的变化而变化。而当i1 = i2 ′ 时,δ为最小(证明 略)。这时的偏向角称为最小偏向角,记为δ𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚。 由图 8 可以看出,这时 i1 ′ = 𝐴𝐴 2 𝛿𝛿𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 2 = 𝑖𝑖1 − i1 ′ = 𝑖𝑖1 − 𝐴𝐴 2 𝑖𝑖1 = 1 2 (𝛿𝛿𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 + 𝐴𝐴) 设棱镜材料折射率为 n,则 sini1 = 𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑖𝑖1 ′ = 𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 𝐴𝐴 2 故 n = 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑖𝑖1 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 𝐴𝐴 2 = 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 𝛿𝛿𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 + 𝐴𝐴 2 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 𝐴𝐴 2 由此可知,要求得棱镜材料的折射率 n,必须测出其顶角 A 和最小偏向角𝛿𝛿𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚。 实验内容: 三、 实验内容 1.调整分光计(要求与调整方法见原理部分)。 2.使三棱镜光学侧面垂直于望远镜光轴。 (1)调载物台的上下台面大致平行,将棱镜放到载物台上,使棱镜三边与 台下三螺钉的连线所成三边互相垂直,见图 9
望远镜B<中图9三棱镜在载物台上放置方法(2)接通目镜光源,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反射回来的十字像,只调节台下三螺钉,使其反射像都落到上十字线处,见图10。调节时,切莫动螺钉(12)(为什么?)望远镜D2图10测棱镜顶角A注意:每个螺钉的调节要轻微,要同时观察它对各侧面反射像的影响。调整好后的棱镜,其位置不能再动。3.测三棱镜顶角A固定望远镜和刻度盘。转动游标盘,使镜面AC正对望远镜,见图10。记下游标1的读数e,和游标2的读数2。再转动游标盘,使AB面正对望远镜,记下游标1的读数0,和游标2的读数2。同一游标两次读数之差|01-01或02-02,既是载物台转过的角度Φ,而Φ是A角的补角,A= T-Φ4.测三棱镜最小偏向角(1)平行光管狭缝对准前方水银灯的光源。(2)旋松望远镜制动螺丝和游标盘制动螺丝,把载物台及望远镜转至如图11中所示的位置(1)处,再左右微微转动望远镜,找出棱镜出射的各颜色的水银灯光谱线(各种波长的狭缝像)
图 9 三棱镜在载物台上放置方法 (2)接通目镜光源,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 反射回来的十字像,只调节台下三螺钉,使其反射像都落到上 十字线处,见图 10。调节时,切莫动螺钉(12)(为什么?) 图 10 测棱镜顶角 A 注意:每个螺钉的调节要轻微,要同时观察它对各侧面反射像的影响。调整 好后的棱镜,其位置不能再动。 3.测三棱镜顶角 A 固定望远镜和刻度盘。转动游标盘,使镜面 AC 正对望远镜,见图 10。记下 游标 1 的读数θ1和游标 2 的读数θ2。再转动游标盘,使 AB 面正对望远镜,记下 游标 1 的读数θ1’和游标 2 的读数θ2’。同一游标两次读数之差|θ1 − θ1′|或|θ2 − θ2′|, 既是载物台转过的角度Φ,而Φ是 A 角的补角, A = π − Φ 4.测三棱镜最小偏向角 (1)平行光管狭缝对准前方水银灯的光源。 (2)旋松望远镜制动螺丝和游标盘制动螺丝,把载物台及望远镜转至如图 11 中所示的位置(1)处,再左右微微转动望远镜,找出棱镜出射的各颜色的水 银灯光谱线(各种波长的狭缝像)
-(2)望远镜Omin平行光管(1)望远镜福图11测最小偏向角(3)轻轻转动载物台(改变入射角i),在望远镜中将看到谱线跟着动。改变i1,应使谱线往8减小的方向移动(向顶角A方向移动)。望远镜要跟踪光谱线转动,直到棱镜继续转动,而谱线开始要反向移动(即偏向角反而变大)为止。这个反方向移动的转折位置,就是光线以最小偏向角射出的方向。固定载物台,再使望远镜微动,使其分划板上的中心竖线对准其中的那条绿谱线(或其它要测量的谱线)。(4)测量记下此时两游标处的读数e,和e2。取下三棱镜,转动望远镜对准平行光管,即图11中(2)的位置,以确定入射光的方向,再记下两游标处的读数e1和02。此时绿谱线的最小偏向角18min =(181011[8202)将8min值和测得的棱镜A角平均值代入式(2)计算n。5.注意事项(1)转动载物台,都是指转动游标盘带动载物台仪器转动。(2)狭缝宽度1mm左右为宜,宽了测量误差大,窄了光通量小、谱线暗。四、实验仪器分光计:
图 11 测最小偏向角 (3)轻轻转动载物台(改变入射角i1),在望远镜中将看到谱线跟着动。改 变i1,应使谱线往δ减小的方向移动(向顶角 A 方向移动)。望远镜要跟踪光谱线 转动,直到棱镜继续转动,而谱线开始要反向移动(即偏向角反而变大)为止。 这个反方向移动的转折位置,就是光线以最小偏向角射出的方向。固定载物台, 再使望远镜微动,使其分划板上的中心竖线对准其中的那条绿谱线(或其它要测 量的谱线)。 (4)测量 记下此时两游标处的读数θ1和θ2。取下三棱镜,转动望远镜对准平行光管,即图 11 中(2)的位置,以确定入射光的方向,再记下两游标处的读数θ1′和θ2′。此时 绿谱线的最小偏向角 δ𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 1 2 (|θ1 − θ1′| − |θ2 − θ2′|) 将δ𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚值和测得的棱镜 A 角平均值代入式(2)计算 n。 5.注意事项 (1)转动载物台,都是指转动游标盘带动载物台仪器转动。 (2)狭缝宽度 1mm 左右为宜,宽了测量误差大,窄了光通量小、谱线暗。 四、 实验仪器 分光计: