一、实验名称:掠入射法测量棱镜的折射率

二、实验目的：

掠入射法测定棱镜的折射率。

三、实验器材：

分关计、钠光灯（波长）、棱镜、毛玻璃。

四、实验原理：

如图所示为掠入射法。用单色扩展光源照射到棱镜AB面上，使扩展光源以约角掠入射到棱镜上。当扩展光源从各个方向射向AB面时，以入射的光线的内折射角最大，为，其余入射角小于的，折射角必小于，出射角必大于，而大于的入射光不能进入棱镜。这样，在AC侧面观察时，将出现半明半暗的视场。明暗视场的交线就是入射角的光线的出射方向。可以证明：                                                                                   

掠入射法

五、实验步骤：

1、由于扩展光源辐射进棱镜的入射角度具有一定的范围，因此在AC出射面观察出射光时，可看到入射角满足的入射光线产生的各种方向的出射光形成一个亮区，存在两条明暗交界线。合理摆放钠光灯光源与棱镜入射面的位置，在望远镜中找出这个亮区。

…… …… 余下全文

     红河学院物理实验报告

实验代码及名称  分光计的调节及棱镜折射率的测量

 

实验日期   20##-9-15        指导师  王晟宇      环境温度 

 

学号 200802050220 姓名  顾怀斌   班级 08物理2班      同组人   王选海

 

实验目的：

1．了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法；

2．掌握测定棱镜角的方法；

3．用偏向角法测定棱镜玻璃的折射率（不用最小偏向角测量）

实验仪器：

 

分光计，双面镜，钠灯，三棱镜。

实验原理、主要步骤、实验数据、数据处理及讨论：

1.实验原理

三棱镜如图-1 所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。

图-1

1.1棱脊分束法测三棱镜顶角

如图-2 所示，一束平行光入射于三棱镜，经过AB面和AC面反射的光线分别沿和方位射出，和方向的视数分别为和，由几何学关系可知： 

图-2                                   图-3

…… …… 余下全文

浙 江 师 范 大 学 学 科 论 文

题目 分光计测三棱镜折射率

专业 物理学 课程 普通物理实验3 教师 许富洋

组员 翁振宇 吴立足 陈少明 班级 物理082 学号 08180232 08180233 08180215 编号

二 0一0年 六 月 二 日

分光计测三棱镜折射率

摘要：介绍了光学仪器以及如何使用分光计来测量三棱镜的折射率，主要运用三种方法：最小偏向角发、掠入射法和任意偏向角法，具体分析了各种方法的步骤、注意事项和它们各自的优缺点，最后对实验得出的数据进行总结与分析。

关键词：分光计；折射率；顶角；最小偏向角

光在真空中的传播速度为c，在媒质中的传播速度u总是小于c，其比值c/u称为该媒质的折射率n。实际上，折射率n也体现该材料的折光性能。而分光计是一种测量角度的精密仪器，如图。其基本原理是，让光线通过狭缝和聚焦透镜形成一束平行光线，经过光学元件的反射或折射后进入望远镜物镜并成像在望远镜的焦平面上，通过目镜进行观察和测量各种光线的偏转角度，从而得到光学参量例如折射率、波长、色散率、衍射角等。

1 测量方法

1.1 对分光计的进行调节

（1）粗调 而在本次实验中，我们采用了最小偏向角发、掠入射法和任意偏向角法这三种方法来分别测量同一块三棱镜的折射率，比较它们之间的异同与优劣势，从而达到本次开放实验的目的，开阔了我们的思维，增强了我们参与意识和主动性、创造性，提高了我们的学习兴趣。

调节载物台下方的三个小螺钉，尽量使载物台与刻度盘平行，调节望远镜和平行光管各自的仰角调节螺钉使它们的光轴与刻度盘平行。经过粗调，使得调整的范围大大缩小，提高实验的效率。

（2）细调

A.为了使眼睛通过目镜能够清楚地看到分划板上的刻线，先要对望远镜的目镜进行调焦，确保在后续的操作中能看到清晰的像；

…… …… 余下全文

20xx—20xx学年度上学期物理实验教学示范中心

研究报告

实验名称：三种测量三棱镜折射率方法的比较

一、实验的研究现状及主要参考文献

研究现状：测量三棱镜折射率的方法常用的有：最小偏向角法、掠入法、布儒斯特角法、任意偏向角法、临界法、垂直底边射入法、全反射法等。

在操作上,最小偏向角临界现象明显,但在操作中确定最小偏向角的位置存在随机性、操作复杂,

会引入较大的误差1;用布儒斯特角法测量，只要知道入射光线的延长线与反射光线的夹角，利用公式，计算过程不复杂，但实验步骤繁琐，而且实验的过程易受外界影响2。临界法原理相对于其他两个复杂，但实验过程简单，实验现象明显。

通过一些实验，人们发现用最小偏向法和任意偏向角测量法测出的三棱镜的折射率的值是最为接近的。而用掠入法测得的折射率的值，跟这两种方法测得的值也是较为接近的；相对来说，用布儒斯特角法测得的三棱镜折射率的值跟另外三种测量的值相差较大。垂直底边入射法的操作较之最小偏向角法等传统方法更加简便，数据和最小偏向角法的结果符合很好，但数据准确性次于最小偏向角法，而且当被测材料折射率偏大时,会在被测材料内发生全反射3；最小偏向角法在数据的准确性方面优于垂直底边入射法和全反射法，虽然全反射现象明显，但在操作中确定临界点位置存在随机性,会引入较大误差4。全反射法的不确定度明显高于前两种。采用垂直底边入射法可以有效地达到简化测量三棱镜折射率的目的5。

参考文献：

[1]高文斌；大学物理实验[M].杭州：浙江大学出版社，2002

[2]钟鼎：大学物理实验[M].天津：天津大学出版社。2006

[3]陈良锐,彭 力,蔡招换,等.测量三棱镜折射率的一种新方法[J].大学物理实验, 2008, 22(2)

[4]朱德权.垂直折射法测三棱镜的折射率[J].安庆师范学院学报:自然科学版, 2007, 13(4)

…… …… 余下全文

                   西安理工大学实验报告

实验目的：

1．了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法；

2．掌握测定棱镜角的方法；

3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。

实验仪器：

分光计（JJY型1’），双面镜，钠灯，三棱镜。

实验原理：

  三棱镜如图1 所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。

 

图1三棱镜示意图

  1．反射法测三棱镜顶角

    如图2 所示，一束平行光入射于三棱镜，经过AB面和AC面反射的光线分别沿和方位射出，和方向的夹角记为，由几何学关系可知：

     ………(1)

图2反射法测顶角

2．最小偏向角法测三棱镜玻璃的折射率

假设有一束单色平行光LD入射到棱镜上，经过两次折射后沿ER方向射出，则入射光线LD与出射光线ER间的夹角称为偏向角，如图3所示。

        图3最小偏向角的测定

转动三棱镜，改变入射光对光学面AC的入射角，出射光线的方向ER也随之改变，即偏向角发生变化。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，若再继续沿此方向转动，偏向角又将逐渐增大，此位置时偏向角达到最小值，测出最小偏向角。可以证明棱镜材料的折射率与顶角及最小偏向角的关系式为

…………(2)

实验中，利用分光镜测出三棱镜的顶角及最小偏向角，即可由上式算出棱镜材料的折射率。

…… …… 余下全文

棱镜折射率及色散关系的研究

【引言】

早在1672年，牛顿用一束近乎平行的白光通过玻璃棱镜时，在棱镜后面的屏上观察到一条彩色光带，这就是光的色散现象。它表明：对于不同颜色（波长）的光，介质的折射率是不同的，即折射率n是波长λ的函数。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。描述正常色散的公式是科希（Cauchy）于1836年首先得到的：

                                                   

这是一个经验公式，式中A、B和C是由所研究的介质特性决定的常数。本实验通过对光的色散的研究，求出此经验公式。

【实验目的】

1、进一步练习使用分光计，并用最小偏向角法测量棱镜的折射率；

2、研究棱镜的折射率与入射光波长的关系。

【实验原理】

1. 棱镜色散原理

棱镜的色散是由于不同波长的光在棱镜介质中传播速度不同，从而折射率不同而引起的。在介质无吸收的光谱区域内，色散关系的函数形式早在1863年由科希(Cauchy)得出，该关系式为

                     

…… …… 余下全文

棱镜折射率及色散关系的研究

【摘要】

目的：通过对棱镜在不同波长下的折射率的测定，运用最小二乘法进行非线性拟合，得到相应的色散公式。方法：在可见光区内，以汞灯所产生的已知各主要光谱线波长，李颖分光计采用最小偏向角法测量棱镜对已知不同波长的折射率，然后对色散关系进行非线性拟合。

【关键词】

分光计，折射角，色散，最小偏向角，最小二乘法

【引言】

早在1672年，牛顿用一束近乎平行的白光通过玻璃棱镜时，在棱镜后面的屏上观察到一条彩色光带，这就是光的色散现象。它表明：对于不同颜色（波长）的光，介质的折射率是不同的，即折射率n是波长λ的函数。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。描述正常色散的公式是科希（Cauchy）于1836年首先得到的：

                                                   

这是一个经验公式，式中A、B和C是由所研究的介质特性决定的常数。本实验通过对光的色散的研究，求出此经验公式。

【实验目的】

1、进一步练习使用分光计，并用最小偏向角法测量棱镜的折射率；

2、研究棱镜的折射率与入射光波长的关系。

【实验原理】

1. 棱镜色散原理

棱镜的色散是由于不同波长的光在棱镜介质中传播速度不同，从而折射率不同而引起的。在介质无吸收的光谱区域内，色散关系的函数形式早在1863年由科希(Cauchy)得出，该关系式为

…… …… 余下全文