(实验报告)物理实验报告测定三棱镜折射率

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--- 真理惟一可靠的标准就是永远自相符合

物理实验报告《测定三棱镜折射率》

【实验目的】

利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率；

【实验仪器】

分光计，玻璃三棱镜，钠光灯。

【实验原理】

最小偏向角法是测定三棱镜折射率的基本方法之一，如图 10 所示，三角形

ABC

表示玻璃三棱镜的横截面， AB和

AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角 a 称为三棱镜的顶角； BC

为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。假设某一波长的光线

LD

入射到棱镜的

AB

面上，经过两次折射后沿

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ER

方向射出，则入射线

LD

与出射线

ER

的夹角

称为偏向角。

10

三棱镜的折射

由图 10 中的几何关系，可得偏向角

(3)

因为顶角 a 满足，则

(4)

对于给定的三棱镜来说，角 a 是固定的，

随

3

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和

而变化。其中

与、、

依次相关，因此

实际上是

的函数，偏向角

也就仅随

而变化。在实验中可观察到，当

变化时，偏向角

有一极小值，称为最小偏向角。理论上可以证明，当

时，

具有最小值。显然这时入射光和出射光的方向相对于三棱镜是对称的，如图

所示。

11

最小偏向角

若用

4

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表示最小偏向角，将

代入 (4)式

得

5）

或

6）

因为，所以，又因为，则

7）

根据折射定律

得，

8）

将式（ 6）、（ 7）代入式（ 8）得：

9）

由式（ 9）可知，只要测出入射光线的最小偏向角

及三棱镜的顶角，即可求出该三棱镜对该波长入射光的折射率 n

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.

【实验内容与步骤】

1．调节分光计

按实验 24 一 1 中的要求与步骤调整好分光计。

2．调整平行光管

(1)去掉双面反射镜，打开钠光灯光源。

(2)打开狭缝，松开狭缝锁紧螺丝 3。从望远镜中观察，同时前后移动狭缝装

置 2，直至狭缝成像清晰为止。然后调整狭缝宽度为 1 毫米左右（用狭缝宽度调

节手轮

1

调节）。

(3)调节平行光管的倾斜度。

　将狭缝转至水平， 调节平行光管光轴仰角调节螺

29，使狭缝像与望远镜分划板的中心横线重合。

　 然后将狭缝转至竖直方向， 使

之与分划板十字刻度线的竖线重合，并无视差。最后锁紧狭缝装置锁紧螺丝 3。此时平行光管出射平行光，并且平行光管光轴与望远镜光轴重合。至此分光计调

整完毕。

3．测三棱镜的折射率

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(1)将三棱镜置于载物台上， 并使玻璃三棱镜折射面的法线与平行光管轴线夹

角约为

度。

(2)观察偏向角的变化。

　用光源照亮狭缝， 根据折射定律判断折射光的出射方

向。先用眼睛（不在望远镜内）在此方向观察，可看到几条平行的彩色谱线，然

后慢慢转动载物台，同时注意谱线的移动情况，观察偏向角的变化。顺着偏向角

减小的方向，缓慢转动载物台，使偏向角继续减小，直至看到谱线移至某一位置

后将反向移动。这说明偏向角存在一个最小值（逆转点）。谱线移动方向发生逆

转时的偏向角就是最小偏向角。

1

用望远镜观察谱线。在细心转动载物台时，使望远镜一直跟踪谱线，并注意观察某一波长谱线的移动情况（各波长谱线的逆转点不同）。在该谱线逆转移动时，拧紧游标盘制动螺丝

27，调节游标盘微调螺丝

26，准确找到最小偏向角的位置。

2

测量最小偏向角位置。转动望远镜支架

15，使谱线位于分划板的中央，旋紧望远镜支架制动螺丝

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21，调节望远镜微调螺丝

18，使望远镜内的分划板十字刻度线的中央竖线对准该谱线中央，从游标

1

和游标

2

读出该谱线折射光线的角度

和

。

3

测定入射光方向。移去三棱镜，松开望远镜制动螺丝

21，移动望远镜支架

15，将望远镜对准平行光管，微调望远镜，将狭缝像准确地位于分划板的中

央竖直刻度线上，从两游标分别读出入射光线的角度

和

。

4

8

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按

计算最小偏向角

（取绝对值）。

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重复步骤

1~6，可分别测出汞灯光谱中各谱线的最小偏向角

。

6

按式（ 9）计算出三棱镜对各波长谱线的折射率。计算折射率

n

的数据表格 3。

【数据记录及处理】

3

测量最小偏向角

钠光波长（ ?）

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次数

游标 1

游标 2