分光计的调节和介质折射率的测定

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1、用分光计测三棱镜折射率的几种方法在普通物理实验中，测定介质材料折射率常用的方法有两类[1]：一类是几何光学的方法，即根据折射定律，通过测定有关角度来得到折射率，如插针作图法、最小偏向法、极限法、位移法、掠入法等。另一类是物理光学的方法，即根据光波通过介质后，其相位的变化或偏振状态的变化来得到折射率，如布儒斯特角法、干涉法、衍射法等。本文介绍的方法主要使用的是最小偏向角法、掠入射法、寻找偏向角随入射角变化最大位置的方法测量三棱镜的折射率。实验主要用到的仪器有分光计，双平面玻璃，毛玻璃，光源为钠灯。1.分光计的调整[2]为了精确测量角度，必须使待

2、测角平面平行于刻度圆盘平面。由于制造仪器时已使刻度圆盘平面垂直于中心转轴，因而也必须使待测角平面垂直于中心转轴，为满足此要求，测量前必须对分光计进行调节，以达到三个要求：1）平行光管出射平行光2）望远镜能接受平行光3）经过待测光学元件的光线(如入射、折射、反射光线等)构成的平面应与仪器的中心转轴垂直，即要求:(a)平行光管光轴垂直于中心转轴(b)望远镜光轴垂直于中心转轴(c)待测元件的光学面应平行于中心转轴为保证这些条件，必须对分光计进行下述调节。其中尤以望远镜的调节最为重要，其他调节均以望远镜为准。首先进行目测粗调，使望远镜、平行光管大致位

3、于同一水平线上。然后对分光计进行精细调节，其先后步骤如下:将双面镜按左图所示方位放置在载物台上。这样放置是出于这样的考虑：若要调节平面镜的俯仰，只需要调节载物台下的螺丝或即可，而螺丝的调节与平面镜的俯仰无关。(1)调整望远镜光轴垂直与分光计的中心转轴，使望远镜轴线的回转平面与刻度盘平面平行。平行光管与望远镜的光轴各代表入射光和出射光的方向。为了测准角度，必须分别使它们的光轴与刻度盘平行。刻度盘在制造时已垂直于分光计的中心轴。因此，当望远镜与分光计的中心轴垂直时，就达到了与刻度盘平行的要求。具体调整方法为：平面镜仍竖直置于载物台上，使望远镜分别

4、对准平面镜前后两镜面，利用自准法可以分别观察到两个亮十字的反射像。如果望远镜的光轴与分光计的中心轴相垂直，而且平面镜反射面又与中心轴平行，则转动载物台时，从望远镜中可以两次观察到由平面镜前后两个面反射回来的亮十字像与分划板准线的上部十字线完全重合，如下图所示。若望远镜光轴与分光计中心轴不垂直，平面镜反射面也不与中心轴相平行，则转动载物台时，从望远镜中观察到的两个亮十字反射像必然不会同时与分划板准线的上部十字线重合，而是一个偏低，一个偏高，甚至只能看到一个。这时需要认真分析，确定调节措施，切不可盲目乱调。重要的是必须先粗调：即先从望远镜外面目测

5、，调节到从望远镜外侧能观察到两个亮十字像；然后再细调：从望远镜视场中观察，当无论以平面镜的哪一个反射面对准望远镜，均能观察到亮十字时，如从望远镜中看到准线与亮十字像不重合，它们的交点在高低方面相差一段距离如图(a)所示。此时调整望远镜高低倾斜螺丝使差距减小为h/2，如图(b)所示。再调节载物台下的水平调节螺丝，消除另一半距离，使准线的上部十字线与亮十字线重合，如图(c)所示。之后，再将载物台旋转180o，使望远镜对着平面镜的另一面，采用同样的方法调节。如此反复调整，直至转动载物台时，从平面镜前后两表面反射回来的亮十字像都能与分划板准线的上部十

6、字线重合为止。这时望远镜光轴和分光计的中心轴相垂直，常称这种方法为逐次逼近各半调整法。(2)调整平行光管，并使其光轴在望远镜轴线回转面内，出射平行光。用前面已经调整好的望远镜调节平行光管。当平行光管射出平行光时，则狭缝成像于望远镜物镜的焦平面上，在望远镜中就能清楚地看到狭缝像，并与准线无视差。①调整平行光管产生平行光。取下载物台上的平面镜，关掉望远镜中的照明小灯，用钠灯照亮狭缝，从望远镜中观察来自平行光管的狭缝像，同时调节平行光管狭缝与透镜间的距离，直至能在望远镜中看到清晰的狭缝像为止，然后调节缝宽使望远镜视场中的缝宽约为1mm。②调节平行光

7、管的光轴与分光计中心轴相垂直。望远镜中看到清晰的狭缝像后，转动狭缝（但不能前后移动）至水平状态，调节平行光管倾斜螺丝，使狭缝水平像被分划板的中央十字线上、下平分，如图（a）所示。这时平行光管的光轴已与分光计中心轴相垂直。再把狭缝转至铅直位置，并需保持狭缝像最清晰而且无视差，位置如图(b)所示。(3)待测元件的调节，使经过待测光学元件的光学面与中心转轴平行。将待测棱镜如左图所示位置放于载物平台上，让棱镜的一光学面垂直于平台下的三螺钉的连线之一，与此同时，另一光学面也垂直于另一连线。转动载物平台，使望远镜对准棱镜的光学面AB，微调螺钉，，使在望远

8、镜中能看到反射回来的亮十字线与分划板上方十字线重合。转动平台使光学面AC正对望远镜，微调，再次从望远镜中看到亮十字线与分划板上方十字线重合。反复进行上述调试，直到从