用分光计测定棱镜玻璃的折射率

折射率是物质的一种重要的光学常数，在工农业生产及许多科研部门都会遇到折射率的测量问题。测量折射率的方法很多，较简单的有插针法、读数显微镜法；较精确的是利用分光计来测定的棱镜法。即把玻璃做成棱镜，用分光计来进行测量。分光计是一种用于角度精确测量的典型光学仪器，常用来测量光波波长、折射率、色散率、观测光谱等。而用分光计对棱镜折射率的测量又可分为最小偏向角法、布儒斯特角法、折射极限法等。

实验内容

由于分光计精密度高，结构较为复杂，很多初学者在进行调节时，感到颇不容易。其实，只要结合实验内容，注意了解它的一些最基本的结构及测量光路，严格按照有关步骤和要求，耐心调节，是完全可以掌握的。 1、熟悉结构

对照分光计的结构图和实物，熟悉分光计各部分的具体结构及其调整、使用方法。 2、按摆位要求在载物台上放上平面反射镜，调整望远镜目镜、物镜焦距，使叉丝和反射镜上的小“十”字反射像清晰。

3、调节载物台平面和望远镜，使望远镜主光轴与分光计中心轴垂直。 4、打开汞灯，调节平行光管，使出射平行光光轴与望远镜主光轴重合。

5、按摆位要求放上三棱镜，调节载物台平面，使三棱镜两折射面与分光计中心轴平行（即与已调好的望远镜光轴垂直）。

6、用自准法或反射法测出三棱镜的顶角α 。

7、按要求调节平行光管、望远镜和载物台，测量出最小偏向角γmin, 将γmin和顶角α代入公式求出三棱镜的折射率n。

注意：在测量中，应将三棱镜角的折射棱靠近中心放置，否则由棱镜两折射面所反射的光将不能进入望远镜。

实验的重与难点

1、分光计的调节方法，包括望远镜目镜调节和调焦、平行光管的调节等。 2、分光计角游标的原理和读数方法。

3、实验过程中注意体会由粗调到细调、按规律调整精密光学仪器的思想和方法、消除分光计偏心差的方法、消除视差的方法以及消除螺距差的方法。 4、掌握渐进法，调节望远镜光轴与分光计中心轴严格垂直

仪器简介

分光计，钠光灯，直角三棱镜

平行光管 S * L R 望远镜 II 实验装置示意图

望远镜 I 预习要求

分光计装置比较精密，操纵控制部分多而复杂，分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会它的调节和使用方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。 1、了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法； 2、了解测量棱镜角的方法。

3、了解用最小偏向角法测三棱镜玻璃的折射率方法。 4、列出测量数据纪录表格。

预习思考

1、望远镜调焦至无穷远是什么含义？为什么当在望远镜视场中能看见清晰且无视差的绿十字像时，望远镜已调焦至无穷远？

2、为什么当平面镜反射回的绿十字像与调节用叉丝重合时，望远镜主光轴必垂直于平面镜？3、为什么当双面镜两面所反射回的绿十字像均与调节用叉丝重合时，望远镜主光轴就垂直于分光计主轴？

4、为什么要用“二分法”调节望远镜主光轴与分光计的主轴垂直？

问题与解答

1、能否直接通过三棱镜的两个光学面来调望远镜主光轴与分光计主轴垂直？ 答：不能。原因如下。

我们通过调节载物台面与望远镜的倾斜度总可以把仪器系统调整到如图所示的状态。图中，E为分光计主轴OO上的任一点，EF、EQ分别为E点到三棱镜两光学面AACC与AABB

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的距离；θ1、θ2分别为EF、EQ与OO轴的夹角， 且θ1=θ2≠90°；望远镜主光轴∥EG。容易证明，在此状态下，望远镜的主光轴首先⊥AABB面，而当三棱镜随载物台转过φ角（即EF与EG的夹角）后，AACC面就转至与先前AABB面平行或重合的位置 ，此时望远镜的主光轴又⊥AACC面。由此可见，在三棱镜随同载物台转动φ角前后，三棱镜两光学面反回的绿十字像都与调节用叉丝重合，但此时，望远镜的主光轴显然不垂直OO轴。

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Ｏ 分光计主轴 Ｃ／ Ａ／ Ｆ Ｃ Ｅ Ｂ／ Ａ 载物台面 Ｇ Ｂ 望远镜主光轴 望远镜 2、转动望远镜测角度之前，分光计的哪些部分应固定不动？望远镜应和什么 盘一起转动？

答：转动望远镜测角度之前，载物台与游标盘都应被锁紧，使它们不能被转动。 测量时，望远镜应和度盘一起转动。

注意事项

1、测量各个角度时，游标“1”和游标“2”的编号不可混淆。

2、计算望远镜转角时，要注意游标是否经过刻度盘零点，如经过零点，应在刻度盘转动前后的两个角度读数中较小的读数上加360°后再进行计算。

3、平行光管的狭缝宽度在1mm左右为宜，宽了测量误差大，太窄光通量小。狭缝易损坏，尽量少调整