㈠ 請問一下,測量三棱鏡頂角和最小偏向角有哪些方法
測三棱鏡頂角(應用篇)
摘要:本實驗通過應用_______法測三棱鏡頂角,相對不確定度為_______
關鍵詞:(同學們自己寫)
THE MEASURMENT OF THE VERTEX ANGLE OF TRIPRISM
Abstract:The vertex angle of triprism is measured by______method,and the relatire indeterminace
degree is_______.
Keywords:
【測三棱鏡頂角原理】
按照本實驗課題一的要求調節好分光計,並且調節三棱鏡的兩個光學面的法線使之垂直於分光計的主軸以後,方可測定三棱鏡頂角。(實驗時以下兩種方法任選其一)
1.自准法 B C T1 T2 A 180°-A 望遠鏡(位置1) 望遠鏡(位置2) 圖8自准法測三棱鏡頂角光路圖
如圖8所示,AB和AC是光學面,這兩面的夾角為三棱鏡的頂角。將三棱鏡放在載物台上,若望遠鏡光軸分別垂直於AB和AC,根據幾何原理,望遠鏡從位置1到2的轉角為,則三棱鏡的頂角AA−=o180θθ−=o180A
分別測出望遠鏡在兩光學面法線方向(即位置1和2)時刻度盤上讀數(用兩個游標讀數),重復測量三次。計算兩光學面法線之間的夾角的平均值θ,算出三棱鏡頂角並寫出結果表達式。A
2.平行光法
如圖9(a)所示。將三棱鏡固定在載物台上,使頂角A正對平行光管且盡量靠近載物
中心(為什麼?),則平行光管射出的平行光束將在兩個光學面上發生反射。根據幾何原理,兩反射光的夾角A2=θ,則三棱鏡的頂角2θ=A
a. 擰緊游標盤止動螺絲18和望遠鏡與刻度盤的連動螺絲12,旋轉刻度盤及望遠鏡,分別從望遠鏡觀察兩光學面反射的狹縫像,使分劃板的豎線對准狹縫像。
b. 分別測出望遠鏡在位置1和位置2時刻度盤上的讀數(用兩個游標讀數),重復測量三次。計算兩反射光之間的夾角的平均值θ,算出三棱鏡頂角並寫出結果表達式。A
平行光管 平行光管
T1 T2
望遠鏡(位置1) 望遠鏡(位置2)
望遠鏡(位置1) 望遠鏡(位置2)
圖9(a)平行光管測三棱鏡頂角光路圖(b)三棱鏡位置不合適
3.數據表格
自准法和平行光法均適合於此表。
1
2
3
測量序號
游標I
游標II
游標I
游標II
游標I
游標II
第一位置T1
第二位置T2 21TTi−=ϕ① ()IIIϕϕθ+=21 θ
頂角 A
注意:①在計算iϕ時,若望遠鏡由位置T1到T2經過了刻度盤零點,則應按下式計算: 21360TTi−−=ϕ(式中i=I,II)。
【預習思考題】
1. 實驗中要求安全使用三棱鏡應該注意哪些問題?
2. 測量數據前要檢查分光計的哪幾個螺絲是否鎖緊?如未鎖緊則測量結果_______。
3. 本實驗如果操作正常,如測角度,可測幾位有效數字?誤差在哪一位上o60
4. 測量中望遠鏡經過了刻度盤的零點應如何計算iϕ。
5. 為什麼分光計要用兩個游標讀數?
3 用最小偏向角測折射率和色散曲線(應用篇)
摘要:本實驗通過觀測三棱鏡對汞燈各種譜線的最小偏向角,發現不同波長光線的折射規律,
並繪制出了三棱鏡的色散曲線。
關鍵詞:(同學們自己寫)
THE MEASUREMENT OF REFRACTIVE INDEX
AND CHROMATIC DISPERSION CURVE THROUGH MINIMUM DEVIATION ANGLE
Abstract:By observing the minimum deviation angle of the spectral lines which are proced when
the light of mercury lamp was refracted by triprism,the refractipn regularity of light with different wavelength is found,and the chromatic dispersion curve of triprism is drawm.
Keywords:
【偏向角及色散曲線原理】
1. 折射率
A
光線以入射角投射到三棱鏡的AB 1i
面上,經兩次折射後沿ER方向射出,則入射線LD與出射線ER之間和夾角δ稱為偏向角,如圖10所示。理論證明,當時偏向角為最小值(參看附錄B),用41ii=minδ表示。則三棱鏡折射率可用下式表示
D δ
i1 E
L i2 i3 i4
B C
圖10 單色光經三棱鏡折射 R
()2sin21sinsinsinmin21AAiin+==δ
若測出三棱鏡的最小偏向角minδ和頂角,則可計算出三棱鏡的折射率n A
2. 色散曲線
當入射光不是單色光時,雖然入射角對各種波長的光都相同,但出射角並不相同,表明折射率也不相同。對於一般的透明材料來說折射率隨波長的減小而增大;如紫光波長短,折射率大,光線偏折也大,而紅光波長長,折射率小,光線偏折小。折射率n隨波長λ而變的現象稱為色散。對同一種玻璃材料所作出的折射率和波長的關系曲線稱為色散曲線。
平行光管
各種不同的光學儀器對色散的要求也是不同的。例如照相機、顯微鏡等的鏡頭要求色散小,即色差小。而攝譜儀和單色儀中的棱鏡則要求色散大,使各種波長的光分得較開,以提高儀器的分辨本領。
【實驗內容】
1.參照課題1要求調節望遠鏡聚焦於無窮遠,適合觀察平行光,分別調節望遠鏡、載物台、平行光管垂直於轉動軸,並使平行光管產生平行光,狹縫寬度約0.5mm。
2.觀察譜線並對照汞光譜圖認譜。參考圖11將三棱鏡放置在載物台上先直接用眼睛判斷並尋找折射光的出射方向,然後將望遠鏡轉到眼睛所看到的方位,就能從望遠鏡里看到譜線。一般能看到5條譜線。(問:如果這時直接進行測量的偏向角是最小的嗎?如果不是出射譜線應向何方移動?)
3.測定最小偏向角,先將水平台連同所載棱鏡稍稍轉動即改變入射光的角度,同時觀察譜線移動的方向,注意此時偏向角是增大還是減小,然後再轉動平台使譜線向偏向角減小的方向移動,同時讓望遠鏡跟蹤譜線移動,當棱鏡轉到某個位置時,譜線不再移動,繼續使棱鏡沿原方向轉動時,譜線反而向相反方向移動。即偏向角反而增大,這個轉折位置就是最小偏向角位置。此時將望遠鏡叉絲對准一條譜線中心再檢查一次,確認它已處在最小偏向角位置,即可測出此時該譜線出射光的方位,用同樣的方法分別測出各條譜線。
【數據記錄】
三棱鏡頂角=____________ A儀Δ=_____________
入射光方位(望遠鏡位置1)=10ϕ____________,=20ϕ____________
T2
δmin
T1
望遠鏡(位置2)
望遠鏡(位置1)
圖11 觀察最小偏向角示意圖
A 圖12 汞燈光譜圖4047 4358 5461 5791 62344108 4916 5770 6073 6907
詳細的在參考資料裡面 希望能夠幫助到你哦
㈡ 除了用本實驗用的自準直法外還有什麼方法可測量三棱鏡頂角
編程測量:
ф=1/2(ф′+ф〃)。
ф′=| T2′-T1′| 或 ф′=360°-| T2′-T1′|。
ф〃=| T2〃-T1〃| 或 ф〃=360°-| T2〃-T1〃|。
則α=180°-ф。
上式T1′,T1〃是望遠鏡在T1處兩個讀數窗口的讀數;
T2′,T2〃是望遠鏡在T2處兩個讀數窗口的讀數。
*T下標榜1,2為方位;"′"代表左窗,"〃"代表右窗。
(2)三棱鏡定點測量還有其他方法嗎擴展閱讀:
在分光計調節中,難點是掌握使望遠鏡軸線與平台轉軸垂直的方法與技巧。認真細致的粗調和「各半調節法」是實現這一調節的前提和基礎。
正確的調節方法必須先進行粗調,即一面用手來迴旋轉分光計的刻度盤或平台,使平台上平面鏡法線方向在望遠鏡的軸線方向左右來回通過,同時用眼睛在望遠鏡附近上下來回移動,耐心地尋找,找到由平面鏡反射回的光斑,這是尋找光斑的關鍵。
找到光斑後,進一步要判斷看到的光斑在望遠鏡的上方還是下方。從而有目的地調節望遠鏡的仰角或平台的傾斜度。
使看到光斑的眼睛與望遠鏡在同一平面上(注意在調節仰角或傾斜度時必須同時看住光斑,以免光斑「跑掉」)。
總之, 先從望遠鏡外面找到光斑,然後逐步調節光斑接近望遠鏡軸線方向,最後讓光斑進入望遠鏡內,再進一步在望遠鏡內調節。
㈢ 如何用自準直法測量三棱鏡頂角
使用全自動折射儀,在這種儀器上用最小偏向角法或自準直法測折射率時能自動尋的,測量結果也能自動處理。測定波長范圍可擴展到紫外和紅外(0.2~15微米)。
當發光點(物)處在凸透鏡的焦平面時,它發出的光線通過透鏡後將為一束平行光,若與光抽垂直的平面鏡將此平行光反射回去,反射光再次通過透鏡後仍會聚於透鏡的焦平面上,其會聚點將在發光點相對於光軸的對稱位置上。
(3)三棱鏡定點測量還有其他方法嗎擴展閱讀
其他測量方法:
(1)調分光儀。望遠鏡垂直於儀器轉軸,並聚焦無窮遠、調平行光管平行於望遠鏡,且產生平行光。
(2)調三棱鏡。測出兩個三棱鏡S1、S2頂角A1、A2,最小偏向角δ1,δ2,由(1)式算出n1、n2,由(2)式算出i10、i20。
(3)分光儀平行光管分別以i10、i20入射三棱鏡S1、S2,望遠鏡分別找到三棱鏡S1、S2的反射光,把偏振片P1、P2分套在望遠鏡物鏡上,旋轉偏振片,望遠鏡觀察消光,則偏振片P1、P2水平方向是其偏振方向 。