用分光计测定三棱镜的折射率

【实验目的】

（1）了解测定棱镜顶角的方法。

（2）学会用最小偏向角法测三棱镜的折射率。

【实验原理】

利用测定最小偏向角来测定三棱镜折射率的方法如下。

如图4-27所示，一束平行的单色光以α角入射到三棱镜的AB面，经棱镜的两次折射后从另一面AC射出，出射角为α′，入射光和出射光的夹角δ 称为偏向角。由图4-27可知

图4-27　偏向角

可以证明，当αα′=时，δ 有最小值δmin。此时偏向角为

折射角为

有折射率为

由上式可知，只要测出三棱镜顶角A和最小偏向角δmin，就可以算出n。

【实验仪器】

分光计、汞灯、双面平面镜、三棱镜。

【实验内容】

1.分光仪的调整

（1）调整望远镜聚焦于无穷远，适于接收平行光。

（2）调节望远镜光轴与仪器转轴垂直

（3）调整平行光管产生平行光，并使平行光管光轴垂直于仪器转轴。

（4）调狭缝宽为0.5～1 mm，使狭缝与竖直准线重合，水平准线位于狭缝中点，并消除视差。

2.用分光仪测定三棱镜顶角

1）调三棱镜的主截面与分光计的中心轴垂直

把三棱镜放在载物台上，调节三棱镜两个光学面AB和AC与分光仪的中心轴平行，即与已调好的望远镜光轴垂直。为了便于调节，将三棱镜的3条边垂直于载物台下面3个螺钉a、b、c的连线，如图4-28所示。转动圆盘使AB面正对望远镜，先调节b螺钉，使反射回来的“十”字像与叉丝上水平线重合，这样AB面垂直于望远镜光轴，也平行于仪器旋转主轴（不可调节望远镜倾斜度，否则失去标准）。然后使AC面正对望远镜，调节螺钉a，进行同样的调节。反复调节，直到AB面和AC面反射回来的“十”字像都与叉丝上水平线完全重合。这样三棱镜的光学面AB和AC都与分光计的中心轴垂直，三棱镜主界面与分光计的中心轴垂直。

2）自准法测三棱镜顶角

图4-28　三棱镜放置

图4-29　自准法

3）测定最小偏向角

（1）转动载物台，使棱镜入射面与平行光管轴线的夹角大约为60°。

转动望远镜找到光经棱镜折射后形成的谱线。

（2）转动载物台，使光谱线朝平行光管的光轴方向移动，同时用望远镜跟随绿色谱线的移动，当载物台转到某个位置后该谱线开始向相反方向移动，此位置为临界位置，即为最小偏向角的位置。

（3）旋转望远镜，对准临界位置，使分划板的竖直线与绿色谱线重合，记录此时刻度盘两窗口的读数φ1和φ2。

（5）可得最小偏向角

【数据处理】

（1）求三棱镜顶角。将所测数据记入表4-18中。

表4-18　数据记录表

（2）求最小偏向角。将所测数据记入表4-19中。

表4-19　数据记录表

【思考题】

（1）本实验中，如何调整三棱镜反射面与望远镜光轴垂直？能否用半调法？

（2）怎样判断反射像是否准确成像在分划板上？