分光计的调整和棱镜折射率的测定-大学物理实验

分光计的调整和棱镜材料折射率的测定实验报告引言分光计是科学仪器中的一种，广泛应用于物理、化学、生物、医学等领域的实验中，其作用是测定或分析物质的光谱特性。

而棱镜则是分光计中不可或缺的元件，通过棱镜的折射和反射，将光线分解成不同波长的颜色。

本实验通过对分光计的调整和棱镜材料折射率的测定，进一步了解分光计和物质的光谱特性。

实验部分一、调整分光计1. 能直接测得物体的折射率；2. 能测定谱线的波长和波长间距离；3. 能检查和校正玻璃棱镜的角度和方向。

1. 实验原理当光线从一种密度为n1的介质垂直射入另一种密度为n2的介质中，由于介质密度不同，光线出现了一定的偏折，使得出射光线的方向发生了改变。

利用这个原理，可以得出折射定律：n1sinθ1=n2sinθ2，其中n1、n2分别为两重介质的折射率，θ1、θ2为入射角和折射角。

而在实验中，利用简单的几何关系，可以通过测定出入射角和折射角，求出棱镜材料的折射率。

2. 实验步骤a. 确定n1和θ1的大小，即入射光线的入射角和所使用物质的折射率；b. 修改入射角度，使折射角θ2的方向与光线入射时的方向相反，即θ2>θ1，观察此时光线与棱镜内侧壁交点位置；c. 修改入射角度，使折射角θ2的方向与光线入射时的方向相同，即θ2<θ1，观察此时光线与棱镜内侧壁交点位置；d. 分别测量出两个交点的位置，计算棱镜的顶角，并据此求出折射率。

3. 实验结果|n1|1.000||------|------||θ1|17.5°||θ2>|27.7°||θ2<|10.0°||d|41.6mm||A|60.4°||n2|1.508|4. 讨论和分析本实验中，利用分光计调整和测量棱镜材料折射率，成功地实现了对物质光谱特性的测定。

通过调整分光计，可以得到精确的折射率和波长间距离，保证了物质光谱特性的可靠测量。

而在棱镜折射率的测定中，通过简单准确地实验，得出了精确的数据，并计算出棱镜的顶角和折射率，实验结果较为准确。

大学物理实验分光计的调整及玻璃折射率的测量实验要求
北京师范大学物理实验教学中心普通物理实验室实验要求分光计的调整及玻璃折射率的测量
实验仪器
分光计、汞灯、双面平面镜、三棱镜。

实验内容
1．分光计的调整（步骤见讲义和补充材料）。

遵循先目测粗调再细调的原则，使分光计达到下述状态：使平行光管发出平行光，望远镜接收平行光；平行光管和望远镜的光轴、载物台平面均与分光计的转轴垂直。

2．测量棱镜顶角。

测量3次。

用反射法测三棱镜顶角，要求测量3次以上，求平均值和不确定度；每次测量完后可以稍微变动载物台位置，再测下一次。

3．测量汞灯各谱线对应的最小偏向角各一次，其中波长5461?的绿线测三次。

在前面调好分光计的基础上，把三棱镜放在载物台上，测定棱镜对汞灯各谱线的最小偏向角δm．
4047,4358,4916,5461, 5790,6234,6907(?)
4．作λ-n曲线，标出棱镜对钠灯黄光5893?的折射率
n；
D
5．计算折射率n（5461?）的不确定度。

注意事项
1.分光计调好后(十字重合、狭缝位置),请教师检查；
2.调出最小偏向角后请教师检查。

预习思考题
1．分光计为什么要用两个圆游标？测量时两个圆游标应如何摆置？
2．三棱镜在载物台上前后移动对测顶角有无影响？为什么？
3．怎样准确找到最小偏向角的位置？。

分光计的调节及棱镜折射率的测定物理学院华远杰实验目的1.了解分光计的构造，掌握分光计的调节和使用方法；2.掌握测量棱镜顶角的方法；3.用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。

仪器和用具分光计、平面反射镜、玻璃三棱镜、钠灯等。

实验原理A．分光计的调节分光计的调节分以下三个部分：目镜、载物台、准直管。

通过旋转目镜末端的旋钮来调整目镜的焦距从而使叉丝变得清晰，伸缩目镜使视野中绿色十字变得清晰而明亮。

通过调节载物台上的三颗螺丝使载物台初步调平，将平面反射镜轻放在载物台上，使得平面反射镜所在平面与其中两颗螺丝的连线垂直，同时调节这两颗螺丝和目镜上的调节倾斜度的螺丝，使得绿色十字与目镜的调整叉丝重合，之后将载物台连同平面反射镜一起旋转180度，再次调整绿色十字位置，使之与调整叉丝再次重合，继续旋转180度，重复上述操作直至两次绿色十字都与调整叉丝重合。

此时，将平面反射镜旋转90度，保持其他两颗螺丝不动，调整原先没有动过的螺丝与目镜的倾斜度调节螺丝，使绿色十字与调整叉丝重合，旋转180度，重复上述操作，直至两边都能使绿色十字与调整叉丝重合。

至此，可认为载物台已经调平。

调节准直管，前后移动单缝使单缝成清晰明亮的像，调节单缝刀片一侧的旋钮，使单缝宽度与针相当，旋转单缝使其与竖直方向的叉丝重合，最后调节准直管上倾斜度调节旋钮，使单缝的像被水平测量叉丝平分。

完成以上步骤，则认为分光计调整完毕。

B．棱镜顶角的测量将棱镜轻放在已调平的载物台上，缓慢旋转棱镜观察目镜视野中是否有绿色十字，若没有，调整载物台高度，直至视野中出现绿色十字。

选取其中一个顶角的两个相邻面，调节目镜的位置，使得绿色十字分别与调整叉丝再次重合，分别记录两次目镜所在的位置，并分别用两个游标测得目镜旋转的角度，这个角度即为棱镜顶角的补角。

C．棱镜玻璃折射率的测定棱镜的折射率可用测定最小偏向角的方法求得。

如下图，光线PO经待测棱镜的两次折射后，沿O‘P’方向射出时产生的偏向角为δ。

实验三分光计的调节及棱镜折射率的测定【实验目的】1．了解分光计的结构，学会调节和正确使用；2．测定棱镜顶角和最小偏向角；3．测定棱镜的折射率。

【实验仪器和设备】分光计、三棱镜、汞灯等【实验原理】一、仪器概述分光计是用来准确测量角度的仪器，光学实验中测角的情况很多，如反射角、折射角衍射角等。

分光计和其他一些光学仪器如摄谱仪、单色仪等结构上有很多相似处，是这类仪器的一种典型。

图1为分光计的外观。

1.狭缝2.狭缝体紧固螺3.准直管固定螺丝4.准直管5.准直管微动螺丝6.准直管物镜7.载物台8.夹持杆9.载物台调节螺丝 10.望远镜物镜 11.望远镜固定螺丝 12.自准直望远镜 13.望远镜固定螺丝 14.阿贝目镜固定螺丝15.阿贝目镜 16.目镜 17.望远镜光轴调节螺丝 18.望远镜架 19.T 形接头20.载物台紧固螺丝 21.灯泡电源插头 22.望远镜微动螺丝钉 23.望远镜固定螺丝 24.三脚底座 25.电源插座 26.读数盘 27.游标盘微动螺丝 28.游标盘紧固螺丝 29.准直管支架 30.分光计在其三脚底座中央固定一精密中心轴，中心轴上装有一付精密度盘，读数刻度盘上把圆周720等分，每格值为30ˊ；游标盘上相对180°处设有两弯游标，上刻有备30等份线，与读数盘上14°30ˊ共29等份对齐，由些可知，游标上的每一分度值为29ˊ，游标的读数为一刻度1ˊ。

例如，右图中游标读数为56°3ˊ。

度盘下套的望远镜支架，上面装有自准直望远镜，套筒上有锁紧螺丝与度盘固紧，当该螺丝松开，读数盘和望远镜可作相对转动；当该螺丝锁紧，读数盘随望远镜绕中心轴转动，套筒上还有一锁紧螺丝，这是望远镜的紧固螺丝，当它锁紧时，望远镜被固定，不能绕中心转轴转动；望远镜支架下方有一制动架，制动架一端装有微调装置，可在制动架被固定的情况下，通过调节微动装置，让望远镜绕中心转轴微动，微调望远镜至精确位置。