《測定三稜鏡折射率》物理實驗報告

【實驗目的】

利用分光計測定玻璃三稜鏡的折射率；

【實驗儀器】

分光計，玻璃三稜鏡，鈉光燈。

【實驗原理】

最小偏向角法是測定三稜鏡折射率的基本方法之一，如圖10所示，三角形ABC表示玻璃三稜鏡的橫截面，AB和 AC是透光的光學表面，又稱折射面，其夾角a稱為三稜鏡的頂角；BC為毛玻璃面，稱為三稜鏡的底面。假設某一波長的光線LD入射到稜鏡的AB面上，經過兩次折射後沿ER方向射出，則入射線LD與出射線ER的夾角 稱為偏向角。

【實驗內容與步驟】

1．調節分光計

按實驗24一1中的要求與步驟調整好分光計。

2．調整平行光管

(1)去掉雙面反射鏡，打開鈉光燈光源。

(2)打開狹縫，鬆開狹縫鎖緊螺絲3。從望遠鏡中觀察，同時前後移動狹縫裝置2，直至狹縫成像清晰為止。然後調整狹縫寬度為1毫米左右（用狹縫寬度調節手輪1調節）。

(3)調節平行光管的傾斜度。將狹縫轉至水平，調節平行光管光軸仰角調節螺絲29，使狹縫像與望遠鏡分劃板的中心橫線重合。然後將狹縫轉至豎直方向，使之與分劃板十字刻度線的豎線重合，並無視差。最後鎖緊狹縫裝置鎖緊螺絲3。此時平行光管出射平行光，並且平行光管光軸與望遠鏡光軸重合。至此分光計調整完畢。

3．測三稜鏡的折射率

(1)將三稜鏡置於載物台上，並使玻璃三稜鏡折射面的法線與平行光管軸線夾角約為60度。

(2)觀察偏向角的變化。用光源照亮狹縫，根據折射定律判斷折射光的出射方向。先用眼睛（不在望遠鏡內）在此方向觀察，可看到幾條平行的彩色譜線，然後慢慢轉動載物台，同時注意譜線的移動情況，觀察偏向角的變化。順着偏向角減小的方向，緩慢轉動載物台，使偏向角繼續減小，直至看到譜線移至某一位置後將反向移動。這説明偏向角存在一個最小值（逆轉點）。譜線移動方向發生逆轉時的偏向角就是最小偏向角。

1 用望遠鏡觀察譜線。在細心轉動載物台時，使望遠鏡一直跟蹤譜線，並注意觀察某一波長譜線的移動情況（各波長譜線的逆轉點不同）。在該譜線逆轉移動時，擰緊遊標盤制動螺絲27，調節遊標盤微調螺絲26，準確找到最小偏向角的位置。

2 測量最小偏向角位置。轉動望遠鏡支架15，使譜線位於分劃板的中央，旋緊望遠鏡支架制動螺絲21，調節望遠鏡微調螺絲18，使望遠鏡內的分劃板十字刻度線的中央豎線對準該譜線中央，從遊標1和遊標2讀出該譜線折射光線的角度 和 。

3 測定入射光方向。移去三稜鏡，鬆開望遠鏡制動螺絲21，移動望遠鏡支架15，將望遠鏡對準平行光管，微調望遠鏡，將狹縫像準確地位於分劃板的中央豎直刻度線上，從兩遊標分別讀出入射光線的角度 和 。

4 按 計算最小偏向角 （取絕對值）。

5 重複步驟1~6，可分別測出汞燈光譜中各譜線的最小偏向角 。

6 按式（9）計算出三稜鏡對各波長譜線的折射率。計算折射率n的數據表格3。