实验二 最小偏向角法测量折射率

一、实验目的

（1）了解最小偏向角法测定光学玻璃折射率的原理和方法。 （2）熟悉精密分光计的基本结构和使用方法。 二、实验原理

用精密分光计通过三棱镜的最小偏向角和顶角，求出棱镜的折射率。如下图所示。最小偏向角和折射率有以下关系：

sinn

minsin22因此只要在分光计上将最小偏向角θ和棱镜顶角α测量出来，就可由上式确定被测棱镜的折射率。

三、实验仪器 (1) 钠灯及电源 (2) 反射镜 (3) 三棱镜 (4) 分光计

1–狭缝装置；2–狭缝装置锁紧螺钉；3–平行光管部件；4–制动架；

5–载物台；6–载物台条平螺钉；7–载物台锁紧螺钉；8–望远镜部件；

9–目镜锁紧螺钉；10–阿贝式自准值目镜；11–目镜视度调节手轮； 12–望远镜光轴高低调节螺钉；13–望远镜光轴水平调节锁钉；14–支臂；

15–望远镜微调螺钉；16–刻度盘止动螺钉；17–底座；18–望远镜止动螺钉；

19–平行光管准直镜；20–压片； 21–度盘；22–游标盘；23–立柱； 24–游标盘微调螺钉；25–游标盘止动螺钉；26–平行光管光轴水平调节螺钉；

27– 平行光管高低调节螺钉；28–狭缝宽度调节手轮 四、实验步骤

 测量前的调整:将仪器完全按照实验指导书中的“仪器调整”中所述的方法调

整好。  测量顶角:

(1) 取下平行平板，放上被测棱镜，适当调整工作台高度，用自准直法观察，

使AB面和AC面都垂直于望远镜光轴；

(2) 调好游标盘的位置，使游标盘在测量过程中不被平行光管或望远镜挡住，

锁紧制动架（二）和游标盘、载物台和游标盘的止动螺钉；

(3) 使望远镜对准AB面，锁紧转座与度盘、制动架（一）和底座的止动螺钉； (4) 旋转制动架（一）末端上的调节螺钉，对望远镜进行微调（旋转），使亮

十字与十字丝完全重合；

(5) 记下对径方向上游标所指示的度盘的两个读数，取其平均值Am； (6) 放松制动架（一）与底座上的止动螺钉，旋转望远镜，使对准AC面，锁紧

制动架（一）和底座上的止动螺钉； (7) 重复(4)和(5)得到平均值Bm； (8) 计算顶角：

(9) 重复测量三次，求得平均值。

 测量最小偏向角:

(1) 用所要求光谱线的单色光(如钠灯)照明平行光管的狭缝，从平行光管发出的

平行光束经过棱镜的折射面而偏折一个角度。

(2) 放松制动架（一）与底座上的止动螺钉，旋转望远镜，找到平行光管的狭

缝象，放松制动架（二）与游标盘的止动螺钉，慢慢转动载物台，开头从望远镜看到狭缝沿某一方向移动，当转到这样一个位置，即看到狭缝象刚

刚开始要反向移动，此时棱镜的位置，就是平行光束以最小偏向角射出的位置。

(3) 锁紧制动架（二）与游标盘的止动螺钉。

(4) 利用微调机构，精确调整，使分划板的十字线精确地对准狭缝（在狭缝中

央）。

(5) 记下对径方向上游标所指示的度盘的读数，取其平均值Cm。

(6) 取下棱镜，放松制动架（一）与底座上的止动螺钉，旋转望远镜，使望远

镜直接对准平行光管，然后旋紧制动架（一）与底座上的止动螺钉。对望远镜进行微调，使分划板十字线精确地对准狭缝。

(7) 记下对径方向上游标所指示的度盘的读数，取其平均值Dm。 (8) 计算最小偏向角

测量三次，求得平均值。 五、数据处理与分析

根据测量出的最小偏向角和三棱镜顶角可求出棱镜折射率：

sinnminsin22

重火石实验数据：

=(231.4+51.4)/2=141.4 =(351.4+171.5)/2=261.45

)=59.95

顶角=180-(

=(183.58+3.55)/2=93.565 =(231.55+51.57)/2=141.56

=

=47.995

计算得折射率n=1.618693 铌酸锂实验数据：

=(52.73+232.65)/2=142.69 =(352.50+172.31)/2=262.50 顶角=180-(

)=60.19

=(345.10+165.10)/2=255.1 =(231.80+51.70)/2=255.1

=

==113.35

计算得折射率n=1.9911074 实验图片

思考题：

(1) 测三棱镜折射率时，应把三棱镜如何放置在载物台上？为什么？ (2) 何谓最小偏向角？实验中如何确定最小偏向角的位置？ 解：

（1）三棱镜长边轴线应该与入射光束垂直,三棱镜的底面应该与入射光平行.（保证入射光和棱镜底面都水平）这样测得的折射角是准确的。

（2）入射光线经两次折射后,传播方向总的变化可以用入射角与出射角的延长线之间的夹角表示. 最小偏向角：对于给定的棱镜,顶角a是固定的,故偏向角只随入射角变化,对于某个入射角,偏向角有一个最小值,称为最小偏向角. 慢慢移动游标盘,选择偏向角减小的方向,缓慢转动游标盘,使偏向角减小,继续沿次方向转,可以看到狭缝移至某个位置后将反向移动,那就是最小偏向角的位置.