4-6三棱镜折射率与色散率的测定

4-6三棱镜折射率与色散率的测定 第章 基础实验 25 4 实验4.6 三棱镜折射率与色散率的测定 【实验目的及】 1(学习用最小偏向角法测定物质折射率的。 2(熟练掌握分光计的调整方法。 3(用不同方法测定三棱镜折射率 4(测量三棱镜的色散率。 【提供的主要器材】 分光计、汞灯、玻璃三棱镜。 【实验预备知识】 1(用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率 如图4-16所示，在三棱镜中，一束单色平行光a以入射角i投射到棱镜面AC上，经棱1镜两次折射后以i角从AB面射出，成为光线b，则入射光a与出射光b的夹角δ成为偏向角。4 其大小为: 图4-16 三棱镜折射光路 (4-3) A,i，i23 26 大学物理实验 (4-4) ，，，，，，,,i,i，i,i,i，i,A124314 因为棱镜已经给定，所以顶角A和折射率n已确定不变，所以偏向角δ是i的函数，随入1射角i而变。转动三棱镜，改变入射光对光学面AC的入射角i，出射光线的方向也随之改变，11 即偏向角δ发生变化。沿偏向角减小的方向继续缓慢转动三棱镜，使偏向角逐渐减小;当转到某个位置时，即变到某个值时，出射光线方位变化会发生停滞，若再继续沿此方向转动，偏i1 向角又将逐渐增大，偏向角在此位置达到最小值，称为最小偏向角，用δ示。此时，只要min固定这时的入射角，测出所固定的入射光线角坐标θ′，再测出射光线的角坐标θ，则有 , (4-5) ,,,,,min 用微商算法可以证明，当i= i(或i= i)时，偏向角有最小值，此时有 1423 A，,Amin ， i,i,2122 由此可见，当棱镜偏向角最小时，在棱镜内部的光线与棱镜底面平行，入射光线与出射光线相对于棱镜成对称分布。 根据折射定律，三棱镜的折射率为 ，A，，,minsinsini (4-6) 21,,nAsini,,2sin,,2,, 22,,A，22,,,,sincosUU，，，，，A,,,,,22,,,, (4-7) U,nA24sin2 式中U=U。 仪A 实验中，利用分光计测出三棱镜的顶角A及最小偏向角δ，即可由式(4-6)算出棱镜min材料的折射率n。 2(色散 折射率随波长而改变的现象称为色散。对同一材料所做出的折射率与波长的关系曲线成为色散曲线。不同材料的色散曲线是不同的，一般用色散本领V来表示 nn,FC V, (4-8) n,1D 其中nnn、、分别是材料对,,486.9nm，,,589.3nm，,,656.3nm 3条谱线的折射CDFCDF 率。色散本领的倒数称为色散率，色散本领和色散率表征了光学材料的重要特性。 本实验中可用汞谱线测出材料的色散曲线，从色散曲线上求色散本领。 实验内容】 【 1(设计实验，用不同方法测量三棱镜的折射率。 2(设计实验，研究折射率随波长的变化规律。 3(设计实验，测量三棱镜的色散率。 第章 基础实验 27 4【思考题】 1(列举测量三棱镜顶角的方法，并比较其异同。 2(随着入射光线方向的变化，偏向角如何变化,如何判断达到了最小偏向角, 【实验要求】 (阐明本实验的目的和意义。 1 2(简要介绍本实验涉及的基本原理。 (画出光路图，详细实验现象。 3 4(重点写出本实验的设计思路、设计过程和实验结果。 5(记录实验过程中存在的问题及解决的办法。 6(谈谈本实验的收获和体会。 28 大学物理实验