分光计的实验报告.docx

1、分光计的实验报告竭诚为您提供优质文档/双击可除分光计的实验报告篇一：物理实验报告分光计实验用分光计测定三棱镜的顶角和折射率在介质中，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：n?c。同一介质对不同波长v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

2、向角法测三棱镜的折射率。2实验仪器分光计，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称为偏向角。可以证明，当光线对称通过三棱镜，即入射角i0等于出射角i0时，入射光和出射光之间

3、的夹角最小，称为最小偏向角min图6-13光线偏向角示意图。由图6-13可知：=（i-r）+（i-r）（6-2）A=r+r（6-3）可得：=（i+i）-A（6-4）三棱镜顶角A是固定的，随i和i而变化，此外出射角i也随入射角i而变化，所以偏向角仅是i的函数在实验中可观察到，当i变化时，有一极小值，称为最小偏向角令d?0，由式(6-4)得didi?1（6-5）di再利用式（6-3）和折射定律i?nsi（6-6）sini?nsi,sin得到dididrdrncosrcosi?(?1)?didrdrdicosincosr22?cosr?n2sin2rcosr?nsi?(1?n2)tg2r?(1?n)

4、tgr22?csc2r?n2tg2rcscr?ntgr222?(6-7)2222由式（6-5）可得：?(1?n)tgr?(1?n)tgrtgr?tgr因为r和r都小于90，所以有r=r代入式（5）可得i=i。因此，偏向角取极小值极值的条件为：r=r或i=i（6-8）显然，这时单色光线对称通过三棱镜，最小偏向角为min=2iAmin，这时由式（6-4）可得：i?1(?min?A)2r?A2由式（6-3）可得：A=2r由折射定律式（6-6），可得三棱镜对该单色光的折射率n为1sin(?min?A)sinin?（6-9）?sisin2由式（6-9）可知，只要测出三棱镜顶角A和对该波长的入射光的最小偏

5、向角算出三棱镜玻璃对该波长的入射光的折射率。顶角A和对该波长的最小偏向角min，就可以计min用分光计测定。折射率是光波波长的函数，对棱镜来说，随着波长的增大，折射率n则减少，如果是复色光入射，由于三棱镜的作用，入射光中不同颜色的光射出时将沿不同的方向传播，这就是棱镜的色散现象。4实验内容（1）按“实验分光计的调整和棱镜顶角的测定”的要求对分光计进行调整。使分光计达到以下三点要求：望远镜聚焦于无穷远处。或称为适合于观测平行光。望远镜和平行光管的光轴与分光计的中心轴线相互垂直。平行光管射出的光是平行光即狭缝的位置正好处于平行光管物镜的焦平面处。只有调整分光计符合上述三点要求，才能用它精密测量平行

6、光线的偏转角度。（2）用自准法测量三棱镜顶角A利用望远镜自身的平行光及阿贝自准系统来进行测量的，测量光路如图6-14所示，使望远镜光轴垂直于Ab面,读出角度过角度?m和n，再将望远镜垂直于Ac面读出角度m和n。望远镜转1(?m?m)?(?n?n)。2由几何关系可得：三棱镜顶角A=180o-.图2A光路图图6-14自准法测量顶角（3）最小偏向角min的测定将三棱镜按图6-15位置放置，将平行光管狭缝对准光源，并使三棱镜、望远镜和平行光管处于如图6-15的相对位置。平行光入射到Ab面，在Ac面靠近bc毛面的某个方向观测出射的光谱线。开始时，由于望远镜的视场很小，可先从望远镜外用眼睛观察Ac面出射的

7、光谱线，可以看到一系列彩色谱线，再转动平台，眼睛观察透过三棱镜的光谱线移动的情况，找到谱线与入射光夹角最小的位置，即：光谱线不再随平台转动而继续向偏向角小的方向移动，而向反方向移动的位置，此位置就是最小偏向角的位置。再用望远镜对准这个位置，进行细调。在望远镜内看到一系列细而清晰的彩色谱线，转动载物台，首先观察波长=546.07nm的绿光谱线，使该谱线朝偏向角减小的方向移动，同时转动望远镜跟踪该谱线，直到棱镜继续沿着同一方向转动时，谱线不再向前移动却反而向反方向移动，此转折点即为相应该谱线最小偏向角的位置；用望远镜的竖直准线对准它，然后缓慢转动平台，找到开始反向的确切位置，最后仔细转动望远镜，使

8、十字准线的竖线准确地与谱线重合，读出左、右两边窗口的读数n。求出波长=546.07nm的绿光谱线的最小偏向角。由于平台转动并没有带动度盘，所以望远镜转过的角度等于2min。即望远镜转过的角度：m和n转动平台，用三棱镜的另一个面Ac为入射面，重复以上步骤，记下此时两窗口读数m和?(m?m?n?n所以：?min?12?2?1(m?m?n?n4再重复测量四次。（4）由式（6-9）计算出三棱镜玻璃对波长=546.07nm的绿光谱线的折射率n。计算n的合成不确定度un并写出结果表达式。5实验数据记录及处理分光计型号：YY-J1，三棱镜编号：，波长（1）数据表格反射法测量三棱镜顶角（表6-2）：表6-2自

9、准法测量三棱镜顶角数据表格u?ub?180?60(rad)?1.7?10?4(rad)A?1.0482?0.0002(rad)测量最小偏向角min（表6-3）：min数据表格表6-3测量最小偏向角（2）数据处理（3）uA?（4）ub?（5）u?（6）?(?ii?)?1.1?10?4(rad)3?2?180?60(rad)?1.7?10?4(rad)22uA?ub?3?10?4(rad)?min?(0.9468?0.0003)(rad)1sin(?min?A)2其中n*?1.67869Asin2?A?A2n*Aun?ctg(min)?ctg2u2A?ctg2(min)u?2.8?10?42222

10、n?n?n?1.6787?0.0003写出结果表达式n?n*?un式中各角度不确定度un、umin均应化成弧度！篇二：大物实验报告分光计的调整与使用分光计的调整与使用【实验目的】（1）了解分光计的结构以及双游标读数消除误差的原理。（2）掌握分光计的调整要求、使用方法与技巧。（3）学会测量三棱镜的顶角。（4）推导分光束法，自准直法测量三棱镜顶角的公式。【实验原理】1.分光束法测三棱镜的顶角?如图3.11.10所示，此时光束同时照在棱镜的两个侧面上，分别测出光线左向反射线角位置?L及右向反射线角位置?R，则由图3.11.10可证?|?L?R|（3.11.1）12（a）（b）图3.11.10为了消除

11、分光计刻度盘的偏心误差（见“附消除偏心差的原理”），测量每个角度时，在刻度盘的两个角游标，上都要读数，然后取平均值，于是?1?|?LI?RI|?|?LII?RII|?（3.11.2）42.自准直法测三棱镜的顶角?如图3.11.11所示，A?180?180?|?LI?RI|?|?LII?RII|（3.11.3）23.最小偏向角?的测定及折射率计算图?4.11.12?所示为一束单色平行光入射三棱镜时的主截面图。光线通过棱镜时，将连续发生两次折射，出射光线和入射光线之间的交角?称为偏向角。i1为入射角，i1?为出射角，?为棱镜的顶角。当i1改变时，?随之改变。可以证明，当i1i1?时，偏向角?有最小

12、值?min，此时入射角i1(?min+?)/2，折射角i2?/2，由折射定律nsini2sini1，可得三棱镜的折射率为sin?min?sin（3.11.4）2因此，对于具有棱柱形的透明物体，只要测出最小偏向角?min及入射面出射面之间的夹角?，就可由式（4.11.4）计算出棱镜对该种光的折射率。应当注意，通常所说的某物质折射率n，是对钠黄光（波长?为5?893?）而言。图3.11.11图3.11.12用分光计可以精确地测得棱镜的?min和?，从而求得该棱镜的折射率。【实验内容】1.用分光束法测三棱镜的顶角?将三棱镜待测顶角?的顶点置于载物台中心（为什么？不妨自己试试其他位置），并对准平行光管

13、（见图3.11.13），每个角度测5次，每次（左），（右）角游标都需同时读数，数据记录到表3.11.1中，并按公式（3.11.2）计算角度?。（a）（b）图3.11.13表3.11.12.自准直法测三棱镜的顶角?测顶角?的另一个方法是自准直法，即转动望远镜分别使其与棱镜的光学面垂直，记其在这两个位置之间的转角为?。3.测三棱镜的最小偏向角?min将三棱镜置于载物台上（见图3.11.14），应注意调整载物台使高度适当。转动载物台，寻找最小偏向角。可以先用目测找到出射光线，然后转动载物台，使偏向角变小，直至载物台转动方向不变，偏向角却开始变大为止。这时再用望远镜精确地测定这个光线偏折方向发生改变时

14、图3.11.14的临界角度?，此角度与光线无偏折（无棱镜）时的角位置?0之差即为棱镜的最小偏向角?min。为了消除偏心误差，测量每个角度时，在刻度盘的两个角游标、上都要读数，然后取平均值，即12?与?0都要测5次。数据记录表如表3.11.2所示。?min?|(?I?0I)?(?II?0II)|表3.11.24.测量结果三棱镜的折射率为sin?min?sin2式中min?|(I?0I)?(II?0II)|min【思考题】121?|LI?RI|?|LII?RII|4（1）分光束法测?时：狭缝宽度对结果是否有影响？试分析之。若被测顶角不放于载物台中心又会如何？（2）测顶角?的另一个方法是自准直法，即

15、转动望远镜分别使其与棱镜的光学面垂直，记其在这两个位置之间的转角为?，问：如何判断望远镜与光学面垂直？推导出由转角?计算顶角?的公式。三棱镜应如何放置于分光计载物台上？（3）请证明由棱镜最小偏向角求折射率n的公式。（4）分光计调整的基本要求是：、都垂直于。（5）在分光计的调整中，转动载物台时，反射回来的亮十字总在中间十字丝（横丝）附近移动，说明光轴与。（6）用自准直法调整望远镜时，若亮十字的反射像正好位于分划板中心，则必定是由于：分划板中心正好和物镜焦点重合；分划板中心正好在物镜焦平面上；望远镜光轴垂直于反射平面；以上?，?都不对。（7）分光计调整时，调节可用渐近法。（8）简述渐近法调整时的步骤。（9）能否用三棱镜代替平面镜进行分光计的调节？为什么？能否调节到棱镜的三个折射面均垂直于望远镜光轴？（10）用自准直原理调节望远镜时，如何判断叉丝及其反射像与物镜的焦平面是否严格地共面？如何判断叉丝是位于物镜焦平面的外侧还是内侧？（11）弄清分光计要设置两个角游标读数的缘由。篇三：分光计实验报告南昌大学物理实验报告实验名称：学院：生命科学学院专业班级：水产养殖学151学生姓名：邱静学号：5601215014实验地点：基础实验大楼座位号：实验时间：第14周星期六上午下午四点开始