(4.2.8)--实验21 分光计的使用与棱镜介质色散的研究-预习报告模板.doc

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大学物理实验报告

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实验题目分光计的使用与棱镜介质色散关系的研究班级姓名学号

日期2017年月日实验室任课教师签字报告成绩

【实验目的】

1.掌握分光计的构造和原理，能熟练调节、读数与使用；

2.会用分光计测棱镜的顶角、最小偏向角，根据最小偏向角法测棱镜的折射率；

3.研究棱镜折射率与入射光波长之间的关系。

请课前阅读教材或其他资料回答以下问题

【预习问题】（不需要写出答案，课堂上教师会提问，回答正确才能开始实验）

1.色散是指什么现象？三棱镜为什么能把白光中不同颜色的光分开？

2.什么是棱镜的偏向角？如何找到棱镜的最小偏向角？

3.分光计分为哪几部分，各部分的作用是什么？

4.调节分光计至待测状态时，需要将望远镜和平行光管各自调至什么状态？

5.指出望远镜、平行光管的光轴，并说明各部分光轴需要调节至什么状态？

（请课前阅读教材本实验附录部分，回答以下问题）

6.如何粗调载物台使其水平？

7.平面反射镜的用途是什么？

8.望远镜中观察到什么现象说明其适合接收平行光？

9.调节望远镜光轴垂直于仪器转轴时，亮“+”字像应调至什么位置？为什么？

10.什么是“各半调节法”？

11.为什么要将载物台反复旋转180度，且每次亮“+”字像都要在上叉丝中心？

12.如何防止载物台侧倾？

13.实验中使用的光源是什么灯？

14.为什么望远镜中的狭缝像清晰时能说明出射的是平行光？

15.将平行光管中的狭缝转至水平的目的是要调节什么？

16.水平狭缝像应与分划板哪个位置重合？

17.测量出的棱镜顶角应该是什么范围？

（实验过程完成以下问题）

18.分光计测量光线角度的原理？

19.分光计读数时左右游标窗口都读数的目的是什么？

20.测量某一角度时，在左右窗口读出四个数后，怎样计算角度？

21.讲述实验上利用反射法和自准直法测量棱镜顶角的步骤？

22.讲述实验上测量最小偏向角的步骤？

23.分光计读数圆盘的读数方法？（参照游标卡尺）

【实验原理】

1、请说明介质折射率与波长的关系、最小偏向角与折射率的关系。

2、请简要画图并说明测量棱镜顶角的原理。

3、请画图并说明测量最小偏向角的原理。

【实验仪器】（阅读教材或其他资料尽量写出所有用到的仪器）

【注意事项】

1、分光计上各个可以活动的部分都要小心操作。当轻缓移动部件而无法转动时，千万不要强制操作，应分析原因后再调节。

2、严禁用手直接触摸三棱镜、平面反射镜、分光计上各透镜的表面。光学元件轻拿轻放。

3、平行光管的狭缝一定不要关闭，只能在看到狭缝像的情况下才能调节宽度，应避免狭缝的刀口互相接触。

4、测量时为了使分划板刻线精确对准光谱线，当转动望远镜基本对准谱线后，必须锁定望远镜与刻度盘，利用微动螺丝使之对准。

5、其他注意事项参见教材附录部分的具体步骤。

【实验内容】

1、调节分光计至待测状态（参照教材本实验附录1）；

2、测量棱镜的顶角

注：测量顶角时首选反射法。自准直法作为选做内容，请根据指导老师安排完成实验

反复测量望远镜对准棱镜左侧和右侧谱线时的位置5次，记入下表1。每次测量需要同时记录左游标读数和右游标读数；

3、测量最小偏向角

找到最小偏向角的位置，利用望远镜记录黄光（如果有两条则记录靠近绿光的那条）、绿光、蓝紫光（如果有两条则记录靠近蓝光的那条）的位置，反复测量5次。移去棱镜，利用望远镜记录入射光线的位置，填入下表2。每次测量同时记录左游标读数和右游标读数；

【实验数据处理】

一、实验数据处理

计算棱镜顶角的平均值

表1测量棱镜顶角

次数

棱镜左侧反射光

棱镜右侧反射光

1

2

3

4

5

平均值

（表中为左游标读数，为右游标读数）。

（注：如果-或者-的数值大于180度，则应在小角度值上加360度）

根据所选的测量方法，计算棱镜顶角平均值（要求：下面空白处写上公式，先代入数据再得结果）

公式：反射法；自准直法

计算最小偏向角的平均值（使用列表法）

次数

入射光

黄光

绿光

蓝紫光

1

2

3

4

5

平均值

最小偏向角

（表中为左游标读数，为右游标读数）。

（公式例：黄光）

（注：如果-或者-的数值大于180度，则应在小角度值上加360度）

二、计算折射率（要求：写上公式，先代入数据再得结果。注意：有效数字保留五位）

（公式例：黄光）

三、最小二乘法计算棱镜介质的色散常数（参照教材第20页）

（波长见教材本实验附录2，其中黄光为靠近绿