光譜儀實(shí)驗(yàn)報(bào)告【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繉W(xué)習(xí)用最小偏轉(zhuǎn)角法測(cè)量棱鏡材料的折射率【實(shí)驗(yàn)設(shè)備】光譜儀、雙面平面鏡、汞燈光源、讀數(shù)放大鏡等【實(shí)驗(yàn)原理】 1、調(diào)整光譜儀：調(diào)整望遠(yuǎn)鏡光軸垂直軸：當(dāng)鏡面與望遠(yuǎn)鏡光軸垂直時(shí)，反射像落在上十字線的中心。 平面鏡旋轉(zhuǎn)180°后，另一個(gè)鏡面的反射圖像仍落在原來(lái)的位置。 調(diào)整準(zhǔn)直器發(fā)出平行光并垂直于儀器主軸：將照明狹縫調(diào)整至準(zhǔn)直器目鏡焦平面，目鏡發(fā)出平行光。 2、三棱鏡最小偏轉(zhuǎn)角原理 測(cè)量介質(zhì)折射率的方法有很多種。 在光譜儀上采用最小偏轉(zhuǎn)角法測(cè)量玻璃的折射率，可以達(dá)到高精度。 這些方法需要將待測(cè)材料研磨成棱鏡。 如果要測(cè)量液體的折射率，可以用一塊表面平行的玻璃板制成空心棱鏡，并充滿待測(cè)液體，以類似的方式進(jìn)行檢測(cè)。 當(dāng)平行單色光入射到棱鏡AB面時(shí)，經(jīng)折射從另一面AC射出，如圖7.1.2-8所示。 入射光LD與AB面法線的傾角i稱為入射ER，與AC面法線的傾角i'稱為出射角，入射光與出射光之間的角度為偏轉(zhuǎn)角角度。 可以證明，當(dāng)光線對(duì)稱地通過(guò)棱鏡時(shí)，即入射角io大于出射角io'時(shí)，入射光與出射光的傾斜角最小，稱為最小偏轉(zhuǎn)角 Shin. 由圖7.1.2-8可見：棱鏡(ir)最小18個(gè)角的原理圖 (6-2) 7,1,2-8可得：棱鏡的內(nèi)角A為固定，實(shí)驗(yàn)中可觀察到8的函數(shù)當(dāng)-0時(shí)，由式(6-4)求得di，再由式(6-3)求得(6-3)(6-4)'和折射定理會(huì)發(fā)生變化，出射角i'也會(huì)隨著入射角i的變化而變化，因此會(huì)偏向一個(gè)最小值，稱為最小偏向角。 di'di(6-5).sini'sinr'di'di'dr''cosi'didr'drdi(6-6)(6-7)'大于90，所以r=r'代入式中（5）。 因此，偏轉(zhuǎn)角實(shí)際上是，此時(shí)單色光對(duì)稱地通過(guò)棱鏡，由式（6-3）可知最小偏轉(zhuǎn)角$nin=2 根據(jù)折射定理公式（A=2r），由式(6-4)可得 (6-8): min(6-9) 可知，只要測(cè)量出棱鏡的內(nèi)角，棱鏡玻璃對(duì)棱鏡的入射角可以計(jì)算波長(zhǎng)。 光的折射率。
折射率是光波波長(zhǎng)的函數(shù)。 對(duì)于棱鏡來(lái)說(shuō)三棱鏡綠光折射率，隨著波長(zhǎng)減小，折射率是由于棱鏡的作用而產(chǎn)生的。 入射光中不同顏色的光在出射時(shí)會(huì)向不同的方向傳播，根據(jù)公式（6-9）A可利用分光計(jì)測(cè)量該波長(zhǎng)的入射光的最小偏轉(zhuǎn)角8min，從而測(cè)量出內(nèi)角A和波長(zhǎng)的最小偏轉(zhuǎn)角8min。 n減小，如果是入射多色光，這就是棱鏡的色散現(xiàn)象。 和光標(biāo)讀數(shù) 2. 用同一光標(biāo)讀取 min 兩次 (5) 按【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】調(diào)整棱鏡，使棱鏡光側(cè)與望遠(yuǎn)鏡光軸垂直，且棱鏡光側(cè)與望遠(yuǎn)鏡光軸垂直。棱鏡也是光的反射面。 調(diào)整載物臺(tái)上下臺(tái)面大致平行，將棱鏡放置在平臺(tái)上，使鏡面三邊與載物臺(tái)下三顆螺釘形成的三邊相互垂直。 打開物鏡照明光源三棱鏡綠光折射率，擋住準(zhǔn)直器發(fā)出的光線，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，在望遠(yuǎn)鏡中觀察從側(cè)面ACAB返回的十字像，只調(diào)節(jié)載物臺(tái)下的三個(gè)螺絲，使反射圖像落在頂部并檢測(cè)內(nèi)角 A：轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)，使棱鏡 AC 面向望遠(yuǎn)鏡，記錄光標(biāo) 1 和光標(biāo) 2 的讀數(shù)。轉(zhuǎn)動(dòng)光標(biāo)，然后使 AB 面向望遠(yuǎn)鏡，記錄光標(biāo) 1 的讀數(shù)，重復(fù)操作兩次，并記下數(shù)據(jù)。 4?檢測(cè)棱鏡的最小偏轉(zhuǎn)角。 （具體原理見實(shí)驗(yàn)原理）數(shù)值偏差是載物臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，而是A角的補(bǔ)角。 圖7J.2-和得到的數(shù)據(jù)求出棱鏡材料的折射率 5.狹縫距離注意事項(xiàng) 1mm左右為宜，如果寬度太寬，檢測(cè)偏差會(huì)很大，如果太窄，光通量會(huì)很小。
狹縫很容易斷裂，所以盡量少調(diào)整。 調(diào)整時(shí)應(yīng)邊觀察邊調(diào)整，動(dòng)作要輕。 不要切得太多。 光學(xué)儀器螺釘?shù)恼{(diào)節(jié)動(dòng)作要輕，鎖緊螺釘只能鎖緊。 【數(shù)據(jù)處理】?jī)?nèi)角檢測(cè)與處理：角度/組平均標(biāo)準(zhǔn)差45'2002'2429'12047'14004'14430'18043'20000'20427'30048'32005'32431''00〃12002'00〃12001' 00?12001'40?28?12005'00??12005'00??12004'00??12004'40??28?12003'30?12003'30?12002'30??12003'10?28?由于 5956'50?? ?采用最小偏轉(zhuǎn)角法測(cè)量棱鏡材料的折射率為1次。 11055'5937'29743'24623' 總結(jié) n=1.6520 【誤差分析】 1?本次測(cè)試使用的儀器為光譜儀，精度較高，讀數(shù)受到激勵(lì)會(huì)導(dǎo)致偏差較小，可按倍數(shù)減小檢查。 2? 實(shí)驗(yàn)儀器本身存在系統(tǒng)偏差，此時(shí)可以通過(guò)選擇更準(zhǔn)確的儀器來(lái)減小偏差。 【實(shí)驗(yàn)總結(jié)】通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，我對(duì)光譜儀有了一定的了解，掌握了一定的調(diào)節(jié)技巧，對(duì)數(shù)據(jù)處理也更加熟練了。 同時(shí)完成了數(shù)學(xué)量檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理的任務(wù)，計(jì)算出折射率5956'50〃=5119'00〃.min