关于棱镜光学性质的研究 柯西色散公式 PPT
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实验26 棱镜的色散关系折射率是描述透明介质的重要光学常数。
折射率与介质的分子结构、密度、温度、浓度等有关,也与光的波长有关,折射率是波长的函数。
测量介质折射率的方法很多,我们已学过用最小偏向角法测棱镜折射率,本实验介绍在任意入射角下测量棱镜折射率的方法。
实验目的1.学会用自准法调整分光计,测量三棱镜顶角;2.学会在任意入射角下测定棱镜材料的折射率;3.了解棱镜的色散关系。
实验仪器分光计、三棱镜、汞灯实验原理1.色散关系光与物质相互作用的一个表现是,介质中的光速与波长有关,即折射率与波长有关。
这种现象叫做色散。
牛顿(I.Newton )发现了光的色散现象。
他令一束近乎平行的白光通过玻璃棱镜,在棱镜后的屏上得到一条彩色光带。
光的色散表明,不同颜色(波长)光的折射率不同。
即折射率n 是波长的函数)(λf n =为表征介质折射率随波长变化的程度,我们引进色散率ν,它在数值上等于介质对于波长差为1单位的两光的折射率之差,即2121n n n νλλλ-∆==-∆ (1)或 d d ()d d n f λνλλ== (2) 表示折射率n 与波长关系的色散曲线,首先是从实验上获得的。
早期,对常用的介质进行测量,发现它们的色散曲线十分相似,如图1所示。
波长增加时,折射率和色散率都减小,这样的色散称为正常色散。
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,即紫光折射率比红光大些。
可以猜想,色散曲线显示出某种具有普遍意义的规律。
[1]描述正常色散的公式是柯西(A.L.Cauchy )于1836年提出的:24B C n A λλ=++ (3)这是一个经验公式。
式中A 、B 和C 是由所研究的介质材料的特性决定的常数,叫做图1 色散曲线柯西常数,它们可以由实验求出。
只需测出三个已知波长的n 值,代入(3)式即可求得。
对于任一种介质,只要测出这三个常数,就可以用式(3)表示它的折射率与波长的关系。
当波长间隔不太大时,取式(3)的前两项就够了2B n A λ=+ (4)并且 32dn B d νλλ==- (5) 2、棱镜材料折射率的测定图2是光线在棱镜主截面内的折射。