实验练习二三棱镜折射率的测定
实验练习二 三棱镜折射率的测定
【实验目的】
1、了解分光计的结构及其基本原理；
2、学习分光计的调节方法；
3、测定三棱镜顶角，观察三棱镜对汞灯的色散现象；
4、测定玻璃三棱镜对汞绿光或钠光的折射率。
【实验仪器】JJY型分光计，汞灯或钠灯，平面反射镜，三棱镜
【实验原理】
。一束单色光以i1角入射到AB面上，经棱镜两次折射后，从AC面射出来，出射角为i2
入射光和出射光之间的夹角称为偏向角。当棱镜顶角A一定时，偏向角的大小随入射
时，为最小(证明略)。这时的偏向角称为最小偏向角，记角i1的变化而变化。而当i1i2
为min。
图11-2-1 测三棱镜折射率光路图 图11-2-2 最小偏向角测量示意图
由图2-1中几何关系得到
i1'
A 2A (11-2-1) 2min
2i1i1'i1
i11(minA) 2
A 2
(11-2-2) 设棱镜材料折射率为n，根据折射定律，则 sini1nsini1'nsin故 nsini1sin2sinminAsin2
由此可知，要求得棱镜材料的折射率n，必须测出其顶角A和
最小偏向角min。折射率是光波波长的函数非单色光源（如汞
灯）发出的光，经过三棱镜折射以后，其中各单色光成分会有
不同的偏向角，出射光形成色散光谱线。偏向角可以分别测量。
一般折射率常用钠黄光而言，记做nD。
【实验内容】
1、 分光计的调节（调节要求和方法见前述） 图11-2-3 三棱镜色散
2、 用自准直法或反射法测三棱镜的顶角A，测量四次(原理和方法见前述)
3、 测量低压汞灯出射光谱线中绿光的最小偏向角
1）将平行光管狭缝对准汞光源，并使三棱镜、望远镜和平行光管处于如图2-2所示相对
位置，即可在望远镜中彩色光谱线（即狭缝的单色像）。调节缝宽，使光谱线细而清晰地
成像在望远镜分划板平面上。
2）轻轻转动载物台(改变入射角)，在望远镜中将看到谱线跟着动。使谱线往δ减小的
方向移动(向顶角A方向移动)。望远镜要跟踪光谱线转动，直到棱镜继续转动，而谱线开
始要反向移动(即偏向角反而变大)为止。这个反向移动的转折位置，就是光线以最小偏向
角射出的方向。固定载物台，再使望远镜微动，使其分划板上的中心竖线对准其中的那条
绿谱线(546.1mm)。记下此时两游标处的读数（（1、2），取下三棱镜(载物台保持不动)，
转动望远镜对准平行光管，以确定入射光的方向，再记下两游标处的读数（3、4）。
3）按min
均值。 13142，计算最小偏向角，重复测量四次，计算出min的平2
【数据处理与分析】
1、 列表记录所有测量数据，表格请自拟。
2、 将测出的顶角A和最小偏向角min平均值代入（2）式，求出绿光的折射率n绿。
附：不确定度计算公式如下：
【思考题】
1） 分光仪分划板的叉丝竖线清晰应该如何调节？ 要看清反射的“＋”字又如何调节？
2） 如何调节分光仪使望远镜的主轴与载物台的中心轴垂直？
3） 如何调节平行光管与望远镜共轴？
4） 顶角如何测量?
5） 如何确定最小偏向角的出射方位?