利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率(精)

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）。

用分光计测定三棱镜折射率的实验分析在用分光计测定三棱镜折射率的实验中，我们有感最小偏向角的测定十分不精确，这对实验结果造成较大误差。

本文对原实验进行一定改进，从而可以准确确定最小偏向角，可用作对棱镜折射率的精确测定。

1 分光计测定三棱镜折射率的简要介绍1.1 分光计测定棱镜折射率实验原理及步骤准备工作（调节望远镜焦距、调节望远镜光轴与仪器转轴垂直及调节平行光管）结束后，开始实验。

先测定三棱镜折射顶角，本实验利用反射法测定顶角，其光路图如图1所示。

入射光经三棱镜两反射面发生反射，转动望远镜镜筒，可观察到光线Ⅰ和Ⅱ，测出两束光Ⅰ和Ⅱ之间夹角，即可求出三棱镜的顶角A= /2。

接下来测定偏向角，实验光路图如图2，IE为入射光，FR为出射光，两光线的夹角即为光线在棱镜主截面内的偏向角。

利用几何关系和折射定律，可以推导出偏向角的表达式。

当i1=i2，1= 2时，偏向角达到最小值0，此时有。

利用折射定律，得到棱镜材料的折射率为图1 反射法测顶角图2 偏向角的测定在测定最小偏向角时，当看到折射的FR光线（实验中选择绿色谱线），慢慢转动载物台，改变入射角，使绿色谱线往偏向角减小方向转动，同时转动望远镜跟踪谱线，到载物台继续沿原方向转动时，绿色谱线不再向前移反而向相反方向移动（偏向角反而增大）为止，此时可确定最小偏向角0。

1.2 误差分析计算得出三棱镜顶角值与标定值A=60€爸涞钠詈苄。

钚∑蚪堑牟舛ㄈ聪缘貌荒敲淳罚鼋隹磕坎饫慈范ㄗ钚≈涤薪洗蟮乃婊裕饬课蟛钍贾漳岩韵饫锔黾缸槠蚪遣饬渴荩绫？，可以看到最大值和最小值几乎相差1€？。

表1 分光计测定最小偏向角在实验时，可以看到，最小偏向角处在一个拐点上，当入射角经过0对应的i0，偏向角先减小后增大，下面对这一过程定量分析，以找出误差的原因。

由几何光学知识可知，对于图2所示光路图，入射角i1与偏向角有如下关系：其中n为三棱镜的折射率，A为棱镜顶角，本实验取A=，用MATLAB绘制得到的-i1局部图像如图3所示。

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)。

分光计测量三棱镜折射率实验步骤引言：分光计是一种常见的实验仪器，用于测量光线经过物质时的折射率。

三棱镜是用来分散光线的光学器件，通过测量三棱镜的折射率可以了解物质的光学性质。

本实验将利用分光计测量三棱镜的折射率，通过实验结果计算出三棱镜的折射率。

实验步骤：1. 准备实验材料和仪器：分光计、三棱镜、白光源、标尺、直尺等。

确保仪器和材料的干净和完好。

2. 将分光计放置在实验台上，并调整仪器使其水平。

3. 将白光源放置在分光计的光源位置，确保光线稳定且垂直入射。

4. 将三棱镜放置在分光计的支座上，使其稳定且垂直于光线入射方向。

5. 打开分光计，并调整分光计的刻度使其指针指向零刻度线。

6. 调整分光计的望远镜和目镜，使其对准三棱镜的底面。

7. 观察望远镜中的刻度，并记录下此时的读数作为初始读数。

8. 将三棱镜轻轻移动一小段距离，使望远镜中的刻度发生变化，并记录下此时的读数。

9. 重复步骤8，分别改变三棱镜的位置，记录下不同位置下的读数。

10. 根据记录的读数计算出每次移动的角度，并计算出三棱镜的折射率。

11. 重复以上实验步骤多次，取平均值，以提高测量的准确性。

12. 清理实验现场，将仪器和材料归位。

实验注意事项：1. 实验过程中要稳定仪器和材料，尽量避免外界干扰。

2. 在读数时要保持仪器稳定，避免手部震动对结果的影响。

3. 观察望远镜时要注意调整焦距，使刻度清晰可见。

4. 实验结束后，要将仪器和材料归位并清理实验现场。

实验结果分析：根据实验数据计算得出的三棱镜的折射率可以用来了解三棱镜材料的光学性质。

通过多次重复实验可以得到更加准确的结果，从而减小误差。

如果实验结果与理论值相差较大，可能是实验中存在系统误差或者仪器的测量不准确。

在实验过程中，要注意观察望远镜中的刻度，确保读数的准确性。

总结：通过分光计测量三棱镜的折射率是一种常见的实验方法，可以用来了解物质的光学性质。

在实验中要注意仪器的稳定和观察望远镜的刻度，以确保测量结果的准确性。

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分光计测定三棱镜折射率实验报告一、实验目的1. 掌握分光计的使用方法。

2. 了解测量折射率的方法，掌握三棱镜的测量原理。

3. 分析误差，并加以控制。

二、实验仪器和原理1. 实验仪器（1）分光计（2）三棱镜（3）光源2. 测量原理（1）折光定律折射率n的定义是一个介质中的光速与真空中光速之比。

在折射定律中，入射角i、出射角r和折射角t之间的关系式称为折射定律，即n1sin(i)=n2sin(r)n1、n2分别为两种介质的折射率，i、r分别为两种介质中的入射角和出射角，t为两种介质之间的折射角。

（2）三棱镜的测量原理在三棱镜中，通过射入的光线在三棱镜内壁上的多次反射，最终会形成在三棱镜底面上部一条白色光谱带（或称“光条”）。

当白光射入三棱镜中，由于不同波长（或称颜色）的光速和折射率不同，因而白光在反射和折射过程中发生了不同的偏折角，形成了一个色散谱。

我们可以用分光计来准确地测量出不同颜色光线的偏折角，计算出相应的折射率。

三、实验操作及测量数据1. 实验操作（1）待三棱镜达到室温时，用干净的纱布或电纸对三棱镜进行擦拭，以保证表面平整、光滑。

检查三棱镜顶角是否完全磨平。

（2）对分光计反射面进行仔细清洁，要求表面光洁度良好，不得有灰尘等杂质，否则会影响测量结果。

（3）取三棱镜，将其放在分光计的三脚架上，调整使其底面与分光计反射镜保持水平，并用小螺钉使其固定在三脚架上。

调节三棱镜与分光计反射面之间的距离，使得白光尽可能聚焦在样品上。

（4）打开分光计光源，让其发出光线，将其反射到三棱镜上。

（5）调节分光计的光源位置，直到彩色光谱线正确地出现在仪器中约60%处的狭缝中。

此时，红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等7种颜色的光线分别经过三棱镜的反射和折射作用，在底面上形成了一条光谱带。

（6）将分光计转至零位置，并调节顶角朝向自己方向。

（7）依次测量不同颜色的光线的偏折角度，并记录数据。

（8）重复以上步骤三次，以保证测量结果的可靠性。

用分光计测定三棱镜玻璃的折射率实验在介质中，不同波长的光有着不同的传播速度v ，不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的光的折射率，用n 表示，即：vc n =。

同一介质对不同波长的光折射率是不同的。

因此，给出某一介质的折射率时必须指出是对某一波长而言的。

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 的折射率。

本实验测量的是玻璃对汞的绿谱线的折射率，即对波长为546.07nm 的光的折射率。

1、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。

2．实验仪器FGY -01型分光计，平面反射镜，三棱镜，汞灯及其电源。

3．实验原理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，可用类似的方法进行测量。

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6-13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i 0等于出射角i 0’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6-13可知：δ=（i-r ）+（i’-r’） （6-2）A =r +r’ （6-3）可得：δ=（i+i’）-A （6-4）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0=did δ，由式(6-4)得 1'-=didi （6-5）再利用式（6-3）和折射定律,s i n s i n r n i = 's i n 's i n r n i = （6-6）图6-13 光线偏向角示意图得到rn i i r n didr drdr dr di didi cos cos )1('cos 'cos ''''⨯-⨯=⨯⨯=''csc csc 'sin1cos sin 1'cos 2222222222r tg n r r tg n r r n r r n r --=---=')1(1)1(12222r tg n r tg n -+-+-= (6-7)由式（6-5）可得：')1(1)1(12222r tg n r tg n -+=-+'t g r t g r =因为r 和r’都小于90°，所以有r =r ’ 代入式（5）可得i =i'。

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′。

用分光计测量玻璃三棱镜折射率的方法探讨作者：段丽凤来源：《大学教育》 2017年第5期[摘要]玻璃是我们生活中十分常见的物体，折射率是这种透明介质的主要参数之一。

通过一些方法将玻璃三棱镜的折射率进行确定，就能够更好地掌握玻璃的应用技巧。

通过对分光计测量玻璃三棱镜折射率的方法进行研究，并对测量所需要的仪器以及一些使用方法进行分析，以能够扎实了解分光计测量的基本原理以及结构，最终得到待测玻璃的折射率。

[关键词]分光计测量；玻璃；折射率；方法[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]2095-3437(2017)05-0047-03分光计是一个用于准确测量光线改变角度以及改变方向的一种仪器，其能够对光在进入不同介质中的反射角、折射角以及衍射角等数据进行测量，并且其测量的精度十分高，此外，分光计还能够利用不同的光学仪器来对不同物质的光折射角进行测量，因此，掌握分光计测量的方法十分的重要。

本文意在对分光计测量玻璃三棱镜折射率的方法进行详细叙述，其具体内容如下。

一、原理将玻璃材料制作成三棱镜形状，其顶角A是已知的，故而不用再次进行测量。

然后利用最小偏向角方法计算其折射率，在本次的原理阐述中，原理图如图1所示。

这样，只要用分光计测量出玻璃的顶角以及最小偏向角，就能够得到玻璃的折射率n。

二、步骤（一）设备的调试工作应用到的仪器设备有分光计、玻璃三棱镜、平面反射镜、钠光灯源。

在测量之前最重要的工作是对各个设备进行调节，只有这样，才能够真正保证测量结果的准确性。

分光计的组成主要有平行光管、望远镜、载物台、圆刻度盘以及其他。

其中平行光管主要具备的元件有：狭缝、紧固螺钉、平行光管、平行光管光轴水平螺钉、仰角螺钉、狭缝调节。

望远镜主要具备的元件有望远镜、紧固螺钉、分化板、目镜、仰角螺钉、望远镜光轴水平螺钉、支臂、转角微调、制动架、望远镜止动螺钉。

载物台所具备的相关元件有载物台、载物台调平螺钉（3只）、载物台锁紧螺钉。