大学物理实验测量双棱镜的锐角及折射率.doc

实验题目 测量双棱镜的锐角及折射率一、 实验目的1. 学习分光计的调节和使用方法2. 学会用自准法测量双棱镜的锐角及其折射率3. 学会分析实验中出现的干扰的原因，并排除干扰4. 学会独立设计实验方法及步骤二、 实验原理1. 双棱镜锐角的测量如图1-1所示，有两束光1，2分别从A，B面和B，C面垂直入射，有光的反射定律可知：1，2的反射光与入射光重合是即可保证光线1，2与AB，BC面垂直，由双棱镜的光路图可求得被测锐角与相等，其中为光线1和2夹角的补角，设光线1所在位置两游标的读数为和，光线2所在位置两游标读数为和，则有双棱镜的锐角2. 干扰像分析及排除由于双棱镜的锐角非常小，从而使得顶角几乎接近180，故如图1-2和图1-3，当光线从AB面或BC面入射时，各面的放射光都会呈现在望远镜的视野中。先分析图1-2，当望远镜对着AB面时，望远镜视野中将出现3个像1，2，3，它们分别是光线1，2，3在AB，AC，BC面的放射光，故自准AB面时，只需找到有三个像的面且对着中间的像测量即可。对图1-3，当望远镜对着BC面时，视野中将出现4个像1，1，2，2，它们分别是光线1，2在BC，AB，AC，AB面的反射光，故用自准法测量BC面时，其反射光在视野中的最右边，即测BC面时，只需对着4个像一侧的最右边的像测量即可排除干扰3. 双棱镜折射率的测量如图1-4所示，光线1和2分别从AB面以不同的角度入射，其中光线1与AB 面垂直，其所在位置与自准时相同，而光线2则是以角入射，其折射光线恰好与BC面垂直，从而其反射光原路返回，与光线2重合，其折射角，有几何知识可知和相等，也和双棱镜的锐角B相等，故只需求出即可，而为光线1和2的夹角，自准AB面时测得光线1的位置为和，设光线2的位置为和,故有所以双棱镜的折射率为又由于双棱镜的顶角很大，锐角很小，故测得的和都很小，故双棱镜的折射率可近似为：三、 实验仪器分光计、双面反射镜、双棱镜四、 实验内容和步骤1. 分光计的调节望远镜聚焦无穷远：打开分光计内部小电珠电源开关，将双面反射镜放在载物台上，上下调节载物台的高度，使反射镜与望远镜光轴基本重合，锁定望远镜，使其不能转动，然后转动载物台，使望远镜视野中出现绿色“十”字，然后调节望远镜的目镜与物镜的距离，看到绿“十”字最清晰为止，然后调节目镜手轮，使分划板上的叉丝清晰，至此望远镜已经聚焦无穷远。使望远镜光轴与中心轴垂直：调节望远镜俯仰调节螺钉，使绿“十”字与分划板上方的叉丝重合，然后旋转载物台180，此时视野中将有绿“十”字出现，调节俯仰螺钉，使绿“十”靠近分划板上方叉丝，然后调节载物台水平调节螺钉中的两个，使绿“十”字与上方叉丝重合，在将载物台旋转180，重复上面方法，知道每次将载物台旋转180后绿“十”字都与上方叉丝重合为止。2. 测量双棱镜的锐角和折射率将调好的分光计上的双面反射镜取下，换上双棱镜，调节载物台高度，使双棱镜高度和望远镜高度一致，旋转载物台，当视野中出现三个绿“十”字时，对着中间的绿“十”字，记下两游标读数和，对着最右边的绿“十”字，记下两游标读数和。旋转载物台，使视野中出现4个绿“十”字，对着最右边的绿“十”字，然后记下两游标读数和。重复以上步骤六次，测得六组数据，分别求其平均值。则双棱镜的锐角为折射率为五、 实验数据与处理数据记录游标1的读数游标2的读数测量序号123456平均值注意：和为三个像侧的中间那个像的读数，和为四个像侧的最右边那个像的读数，和为三个像侧最右边那个像的读数