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实验三、分光计的调节及棱镜玻璃折射率的测定

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。

实验仪器
分光计、钠灯、平面镜、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
沿和方位射出, 和方向的夹角记为,由几何学关系可知:
T3 T4 T3 T4 θ
θ 1
α==|TT −| (1)
2243
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。可以证明棱镜材料的折射率
δ min
n 与顶角α及最小偏向角的关系式为
A +δ
sin min
n = 2 (2)
A
sin
2
实验中,利用分光镜测出三棱镜的顶角及最小偏向角,即可由上式算出
αδ min
棱镜材料的折射率n

实验内容
1、分光计的调整
 在进行调整前,应先熟悉所使用的分光计中下列螺丝的位置:
 ①目镜调焦(看清分划板准线)手轮; ②望远镜调焦(看清物体)调节手轮(或
螺丝);③调节望远镜高低倾斜度的螺丝;④控制望远镜(连同刻度盘)转动的制
动螺丝;⑤调整载物台水平状态的螺丝;⑥控制载物台转动的制动螺丝;⑦调整
平行光管上狭缝宽度的螺丝;⑧调整平行光管高低倾斜度的螺丝;⑨平行光管调
焦的狭缝套筒制动螺丝。
(1)目测粗调。将望远镜、载物台、平行光管用目测粗调成水平,并与中心
轴垂直(粗调是后面进行细调的前提和细调成功的保证)。
(2)用自准法调整望远镜,使其聚焦于无穷远。
①调节目镜调焦手轮,直到能够清楚地看到分划板"准线"为止。
 ②接上照明小灯电源,打开开关,可在目镜视场中看到如图4 所示的“准线”
和带有绿色小十字的窗口。

图 4 目镜视场
 ③将双面镜按图 5 所示方位放置在载物台上。这样放置是出于这样的考虑:
若要调节平面镜的俯仰,只需要调节载物台下的螺丝a1或a2即可,而螺丝a3的调
节与平面镜的俯仰无关。
图 5 平面镜的放置
 ④沿望远镜外侧观察可看到平面镜内有一亮十字,轻缓地转动载物台,亮十
字也随之转动。但若用望远镜对着平面镜看,往往看不到此亮十字,这说明从望
远镜射出的光没有被平面镜反射到望远镜中。
我们仍将望远镜对准载物台上的平面镜,调节镜面的俯仰,并转动载物台让