内容发布更新时间 : 2024/12/23 14:39:22星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

教学章节： 实验24 用分光计测定三棱镜的折射率

教学内容：1、用分光计测定三棱镜的折射率 2、分光计的调节要领

3、指导学生进行实验操作、观察实验现象、测量并记录实验数据。 教学学时：3学时

教学目的：1、了解分光计的结构，明确分光计的调整要求，掌握调整方法。 2、掌握测量正三棱镜的顶角和最小偏向角，计算棱镜的折射率。 教学重点、难点：

1、 分光计的调节 2、 最小偏向角的确定

教学方法、方式：讲解、演示、学生操作教师指导。 教学过程：

一.、引入

折射率是物质重要的光学特性常数，测定折射率的方法很多，这里介绍“棱镜法”，并以此作为分光计调整和使用的练习。 二、 实验仪器介绍

⑴分光计；⑵双面反射镜；⑶低压汞灯（共用）；⑷三棱镜。

分光计是光学实验中最基本的测角仪器，它精度高、结构比较复杂。在利用光的反射、折射、衍射、干涉和偏振原理等各项实验中作角度测量。

三、实验原理讲解

1、讲解折射率计算公式各量的含义：

????A??sin?min?2?? n棱?Asin2只要测出顶角A和对不同谱线的最小偏向角?min，即可按工式求出棱镜对汞灯不同波长

谱线的折射率n。

透明材料的折射率是光波波长的函数，同一棱镜对不同波长的光具有不同的折射率。所以当复色光经棱镜折射后，不同波长的光将产生不同的偏向角而被分散开来。通常在不考虑色散的情况下，棱镜的折射率是对钠光波长5.893?10-7m而言。

本实验所用的光源为低压汞灯，它们的波长分别是：

1

6.2344×10-7m 橙 5.7907×10-7m 黄 5.7696×10-7m 黄 5.4607×10-7m 绿 4.9160×10-7m 绿蓝 4.3583×10-7m 蓝 4.0778×10-7m 蓝紫 4.0466×10-7m 紫 其中：5.7907×10-7m（黄）、5.7696×10-7m（黄）、 5.4607×10-7m（绿）、4.3583×10-7 m（蓝）等为普通低压汞灯的四条特征谱线。

2、数据处理

设三棱镜顶角A?60??2?，让最小偏向角?min用?暂代。

由公式（24-1）及不确定度的传递与合成公式得折射率n的不确定度为：

??n???n?Un??U????UA???????A?

2222????A????cos??sin?2U???2U? (24-4) ???AA????2A2?sin2sin????22????1n又最小偏向角?min平均值：????i

ni?1最小偏向角?min的不确定度：U??U?A?U?B (24-5) 其中

n??i?????i?1 ?U?A?t?n(n?1)??U?b??仪?2??22??2 (24-6)

同理可计算出顶角A的不确定度UA?U顶A?U顶B?定度Un，再由公式： Ur?22?0??2仪?2。

把有关量代入（24-1）式和（24-4）式分别求三棱镜对某种光的折射率的平均值n及其不确

Unn?100% （24-7）

求得相对不确定度Ur。最后写出测量结果的表达式： ???n?n?Un(P?99%) （24-8）

??Ur?

四、实验操作要领讲解

1．调整分光计

2

分光计是本实验的主要测量仪器，它精度高、结构复杂。关于分光计的调整和使用，在后面附录中均有详细的介绍，同学们在实验之前必须认真阅读。

目镜调焦→粗调平台水平→平台上放置双面反向镜→望远镜对无限远聚集→采用减半逼近法调水平→平行光管的调整

（边演示边讲解）

2．最小偏向角?min的测量，要特别介绍最小偏向角的确定方法

?min?1??2??1??2???1?? 2 3、要求学生对蓝、绿光进行三组数据测量，并列表记录数据。 五、巡回指导，签字

六、布置作业]

1. 完成本次实验报告。实验数据处理完后，要对该实验进行总结和误差分析。 2. 预习下次实验并完成预习报告。

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