媒质折射率与波长关系研究实验报告.docx

媒质折射率与波长关系研究
【实验目的】
.熟悉分光计，并会使用；
.用光栅测定***灯中各谱线的波长，已知***绿线的波长为 ；
.用最小偏向角法测定***灯中各谱线的最小偏向角；
.计算出三棱镜对***灯中各谱线的折射率，作出 n 一入曲线，用直线拟合求 出所用材料（三棱镜）的系数 A、B、C。已知正常色散的柯西经验公式为：
B C
n（ ） A 2 - 0
【实验原理】
.分光计
分光计是一种常用的光学仪器，实际上就是一种精密的测角仪。在几何光学 实验中，主要用来测定棱镜角，光束偏向角等，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，用来观察光谱，测量光谱线的波长等。
分光计的测量原理：光源发出的光经过准直管后变成平行光 ，平行光经载物 台上的光学元件折射、反射或衍射后改变了传播方向 ，绕中心转轴转动的望远镜
先后接收到方向没有改变和改变后的平行光，然后由读数圆盘读出望远镜前后两 个位置所处的角度，即可由相关公式计算出望远镜的转动角度。
如图为分光计的角度计算原理图。分光计的主刻度盘与望远镜锁定在一起， 而游标盘与主轴锁定在一起；望远镜绕主轴转动时，游标尺不动而主刻度盘随望 远镜转动，这样就可以由起止角度的差值计算出望远镜的转动角度。 分光计上圆
弧形游标的读数原理类似于游标卡尺读数，主刻度盘上每一小格为 30',游标上
每一小格为29',两尺每格相差1 ,最小读数为1 o读数时，先读出游标尺零 刻度线左边所在主刻度盘刻度线所代表的角度值， 不足30'的部分由游标尺上与
主刻度盘刻度线对齐的那一条刻度线读出，两者之和即为总读数。计算角度时要 注意转动过程中游标尺是否经过零刻度线。当望远镜转动后，某游标尺相对于主 刻度盘的位置由1变为2时，相对应的角度读数分别为 ai和a 2。望远镜在转 动过程中游标尺如果没经过零刻度线，这时望远镜转动的角度为 a = | a i- a 2
I ,若转动过程中游标尺经过零刻度线，则望远镜的转动角度为 a =360。- |
a i- a 2
.三棱镜色散原理
早在1672年，牛顿用一束近乎平行的白光通过玻璃棱镜时，在棱镜后面的 屏上观察到一条彩色光带，这就是光的色散现象。它表明：对于不同颜色（波长） 的光，介质的折射率是不同的，即折射率n是波长入的函数。所有不带颜色的透 明介质在可见光区域内，都表现为正常色散。描述正常色散的公式是科希（Cauchy） 于1836年首先得到的：
这是一个经验公式，式中 A、B和C是由所研究的介质特性决定的常数。本
实验通过对光的色散的研究，求出此经验公式中的 A、B、Co
.利用最小偏向角法测量折射率的原理
如图2所示为一束单色平行光入射三棱镜时的主截面图。光线通过棱镜时，
将连续发生两次折射。出射光线和入射光线之间的交角 6称为偏向角。？为入射
角，？？为出射角，a为棱镜的顶角。当？改 变时，？？随之改变。偏向角6随
入射角？的变，是？的函数。从理论上，用求极值的办法推导出存在一个最小偏向
角6??????可以证明，当？笑？？时，偏向角有最小值，称为最小偏向角，用6 ??????
表示。
由图可知
所以
5 = /FDE+ /FED= (?? ??
当？？ ？？时，由折射定律有？?= ??