实验题目 测量双棱镜的锐角及折射率
一、实验目的
1. 学习分光计的调节和使用方法
2. 学会用自准法测量双棱镜的锐角及其折射率
3. 学会分析实验中出现的干扰的原因，并排除干扰
4. 学会独立设计实验方法及步骤 二、实验原理
1. 双棱镜锐角的测量
如图1-1所示，有两束光1，2分别从A ，B 面和B ，C 面垂直入射，有光的反射定律可知：1，2的反射光与入射光重合是即可保证光线1，2与AB ，BC 面垂直，由双棱镜的光路图可求得被测锐角B ∠与1?相等，其中1?为光线1和2夹角的补角，设光线1所在位置两游标的读数为1θ和2θ，光线2所在位置两游标读数为'
1θ和'
2θ，则有双棱镜的锐角
2. 干扰像分析及排除
由于双棱镜的锐角非常小，从而使得顶角几乎接近180°，故如图1-2和图1-3，当光线从AB 面或BC 面入射时，各面的放射光都会呈现在望远镜的视野中。先分析图1-2，当望远镜对着AB 面时，望远镜视野中将出现3个像1’，2’，3’，它们分别是光线1，2，3在AB ，AC ，BC 面的放射光，故自准AB 面时，只需找到有三个像的面且对着中间的像测量即可。对图1-3，当望远镜对着BC 面时，视野中将出现4个像1’，1’’，2’，2’’，它们分别是光线1，2在BC ，AB ，AC ，AB 面的反射光，故用自准法测量BC 面时，其反射光在视野中的最右边，即测BC 面时，只需对着4个像一侧的最右边的像测量即可排除干扰 3. 双棱镜折射率的测量
如图1-4所示，光线1和2分别从AB 面以不同的角度入射，其中光线1与AB 面垂直，其所在位置与自准时相同，而光线2则是以3?角入射，其折射光线恰好与BC 面垂直，从而其反射光原路返回，与光线2重合，其折射角2?，有几何知识可知2?和1?相等，也和双棱镜的锐角∠B 相等，故只需求出3?即可，而3?为光线1和2的夹角，自准AB 面时测得光线1的位置为1θ和'
2θ，设光线2的位置为'
'1θ和''2θ,故有 所以双棱镜的折射率为
又由于双棱镜的顶角很大，锐角很小，故测得的3?和2?都很小，故双棱镜的折射率可近似为：
三、实验仪器
分光计、双面反射镜、双棱镜 四、实验内容和步骤 1. 分光计的调节
望远镜聚焦无穷远：打开分光计内部小电珠电源开关，将双面反射镜放在载物台上，上下调节载物台的高度，使反射镜与望远镜光轴基本重合，锁定望远镜，使其不能转动，然后转动载物台，使望远镜视野中出现绿色“十”字，然后调节望远镜的目镜与物镜的距离，看到绿“十”字最清晰为止，然后调节目镜手轮，使分划板上的叉丝清晰，至此望远镜已经聚焦无
穷远。
使望远镜光轴与中心轴垂直：调节望远镜俯仰调节螺钉，使绿“十”字与分划板上方的叉丝重合，然后旋转载物台180°，此时视野中将有绿“十”字出现，调节俯仰螺钉，使绿“十” 靠近分划板上方叉丝，然后调节载物台水平调节螺钉中的两个，使绿“十”字与上方叉丝重合，在将载物台旋转180°，重复上面方法，知道每次将载物台旋转180°后绿“十”字都与上方叉丝重合为止。
2. 测量双棱镜的锐角和折射率
将调好的分光计上的双面反射镜取下，换上双棱镜，调节载物台高度，使双棱镜高度和望远镜高度一致，旋转载物台，当视野中出现三个绿“十”字时，对着中间的绿“十”字，记下两游标读数1θ和2θ，对着最右边的绿“十”字，记下两游标读数'
'1θ和'
'2θ。旋转载物台，使视野中出现4个绿“十”字，对着最右边的绿“十”字，然后记下两游标读数'
1θ和'
2θ。重复以上步骤六次，测得六组数据，分别求其平均值。则双棱镜的锐角为 折射率为
五、实验数据与处理
注意：
1θ和2θ为三个像侧的中间那个像的读数，'
1θ和'
2θ为四个像侧的最右边那个像的读数，''1θ和''2θ为三个像侧最右边那个像的读数