用分光计测定三棱镜的折射率

教学章节：实验 用分光计测定三棱镜的折射率

教学内容：1、用分光计测定三棱镜的折射率
          2、分光计的调节要领
          3、指导学生进行实验操作、观察实验现象、测量并记录实验数据。
教学学时：3学时
教学目的：1、了解分光计的结构，明确分光计的调整要求，掌握调整方法。
          2、掌握测量正三棱镜的顶角和最小偏向角，计算棱镜的折射率。
教学重点、难点：
1、 分光计的调节
2、 最小偏向角的确定
教学方法、方式：讲解、演示、学生操作教师指导。
教学过程：
一.、引入
折射率是物质重要的光学特性常数，测定折射率的方法很多，这里介绍“棱镜法”，并以此作为分光计调整和使用的练习。
二、 实验仪器介绍
⑴分光计；⑵双面反射镜；⑶低压汞灯（共用）；⑷三棱镜。
分光计是光学实验中最基本的测角仪器，它精度高、结构比较复杂。在利用光的反射、折射、衍射、干涉和偏振原理等各项实验中作角度测量。

三、实验原理讲解
  1、讲解折射率计算公式各量的含义：
 
只要测出顶角A和对不同谱线的最小偏向角 ，即可按工式求出棱镜对汞灯不同波长谱线的折射率n。
透明材料的折射率是光波波长的函数，同一棱镜对不同波长的光具有不同的折射率。所以当复色光经棱镜折射后，不同波长的光将产生不同的偏向角而被分散开来。通常在不考虑色散的情况下，棱镜的折射率是对钠光波长5.893 10-7m而言。
本实验所用的光源为低压汞灯，它们的波长分别是：
6.2344×10-7m          橙              5.7907×10-7m                  黄
5.7696×10-7m          黄              5.4607×10-7m                  绿
4.9160×10-7m          绿蓝            4.3583×10-7m                  蓝
4.0778×10-7m          蓝紫            4.0466×10-7m                  紫
其中：5.7907×10-7m（黄）、5.7696×10-7m（黄）、 5.4607×10-7m（绿）、4.3583×10-7 m（蓝）等为普通低压汞灯的四条特征谱线。
2、数据处理
设三棱镜顶角 ，让最小偏向角 用 暂代。
由公式（24-1）及不确定度的传递与合成公式得折射率n的不确定度为：
 
                 (24-4)
又最小偏向角 平均值：
最小偏向角 的不确定度：                        (24-5)
其中
                                            (24-6)
同理可计算出顶角A的不确定度 。
把有关量代入（24-1）式和（24-4）式分别求三棱镜对某种光的折射率的平均值 及其不确定度 ，再由公式：
                                                 （24-7）
求得相对不确定度 。最后写出测量结果的表达式：