測(cè)量棱鏡折射率的方法(用分光計(jì)如何測(cè)量三棱鏡的折射率)
1.用分光計(jì)如何測(cè)量三棱鏡的折射率
用分光計(jì)測(cè)定三棱鏡的折射率 一、概念理解 折射率是光學(xué)玻璃的重要特性參數(shù)，可以衡量物質(zhì)的折光性能。
它與入射光的波長(zhǎng)有關(guān)，一般折射率常對(duì)鈉黃光（波長(zhǎng)589.3nm）而言.測(cè)三棱鏡的折射率可用最小偏向角法，也可用折射極限法.圖1 光通過三棱鏡后偏折的光路二、理論知識(shí)準(zhǔn)備 等邊三角形ABC表示三棱鏡的橫截面，單色光束沿SD方向射在三棱鏡的AB面上，經(jīng)兩次折射從ER方向射出.入射光線與出射光線之間的夾角δ叫偏向角.如果調(diào)節(jié)三棱鏡，使i1=i4（相應(yīng)的有i2=i3），此時(shí)δ最小稱為最小偏向角。證明如下：δ=（i1-i2）+(i4-i3)=(i1+i4)-(i2+i3)而A=i2+i3 所以δ=（i1+i4）-A (1)將（1）式對(duì)i1求導(dǎo)得 的必要條件是 于是 依折射定率} （2） 可知 所以 即 由（2）式可知 即 可見 時(shí)偏向角最小。
當(dāng) 為最小偏向角 時(shí)， （或 ） 即 此時(shí)，入射線、出射線對(duì)于三棱鏡對(duì)稱。又因?yàn)?于是有 由折射定律 （其中 ）即 （3）因此，只要測(cè)出頂角A和對(duì)不同譜線的最小偏向角 ，即可按式（3）求出棱鏡對(duì)汞燈不同波長(zhǎng)譜線的折射率n。
三、儀器⑴JJY型 分光計(jì)（含變壓器、雙面反射鏡、三棱鏡）；⑵低壓汞燈（共用）；（見下圖）四、操作要領(lǐng)1. 調(diào)整分光計(jì)，使從平行光管射出的平行光最強(qiáng)而均勻。2. 放置三棱鏡在載物臺(tái)中央處，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，使入射光與三棱鏡AC面法線的夾角即入射角盡量大些。
先用眼睛直接判斷折射光的大致方向。3. 用望遠(yuǎn)鏡找出出射光束，然后轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)改變?nèi)肷浣?，使偏向角逐漸減小，即譜線向平行光管光軸的方向移動(dòng)。
4. 轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡跟蹤該譜線的過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)載物臺(tái)轉(zhuǎn)到某一位置，若再繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，視場(chǎng)里的譜線不再沿原方向移動(dòng)而開始向相反的方向移動(dòng)。這個(gè)轉(zhuǎn)折位置就是最小偏向角的位置。
5. 把望遠(yuǎn)鏡的叉絲對(duì)準(zhǔn)著個(gè)轉(zhuǎn)折處的譜線，記錄左右兩游標(biāo)的讀數(shù)，然后取下三棱鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡再對(duì)準(zhǔn)狹縫中心讀取左右兩游標(biāo)的讀數(shù)。注意事項(xiàng)1. 若入射角太小，入射光第一次折射時(shí)會(huì)被折射到三棱鏡的底部毛面，找不到出射光譜。
2. 轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡跟蹤譜線，直到譜線消失也未發(fā)現(xiàn)譜線回頭，這是因?yàn)檩d物臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向錯(cuò)了。3. 如果譜線移出望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)，必須轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡以跟蹤該譜線。
2.光學(xué)介質(zhì)中折射率的幾種測(cè)量方法
一、視深法
原理：利用視深公式
方法：在一盛水的燒杯底部放一粒綠豆，在水面上方插一根針，如圖4-1所示.調(diào)節(jié)針的位置，直到針尖在水中的像與看到的綠豆重合，測(cè)出針尖距水面距離即為杯中水的視深 ，再測(cè)出水的實(shí)際深度h，則水的折射率。
二、全反射法
原理：全反射現(xiàn)象.
方法：在一盛滿水的大玻璃缸下面放一發(fā)光電珠，如圖5-1所示.在水面上觀察，看到一圓的發(fā)光面，量出發(fā)光面直徑D及水深h，則水的折射率。
折射率，光在真空中的傳播速度與光在該介質(zhì)中的傳播速度之比率。材料的折射率越高，使入射光發(fā)生折射的能力越強(qiáng)。折射率越高，鏡片越薄，即鏡片中心厚度相同，相同度數(shù)同種材料，折射率高的比折射率低的鏡片邊緣更薄。折射率與介質(zhì)的電磁性質(zhì)密切相關(guān)。根據(jù)經(jīng)典電磁理論，εr和μr分別為介質(zhì)的相對(duì)電容率和相對(duì)磁導(dǎo)率。折射率還與頻率有關(guān)，稱色散現(xiàn)象。光由相對(duì)光密介質(zhì)射向相對(duì)光疏介質(zhì)，且入射角大于臨界角，即可發(fā)生全反射。
3.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室三棱鏡折射率
一般用的是石英玻璃
下面一些數(shù)字可供參考
汞光燈發(fā)出的波長(zhǎng)分別為6716.2（橙）、5460.7（綠）、4358.4（藍(lán)）、4046.6（藍(lán)紫）。在三棱鏡中的折射率大概是多少？
知道“波長(zhǎng)”就能算“頻率”了。（真空中：c=λf）
光進(jìn)入“三棱鏡”，頻率不變，速度減小。如果知道速度，就能算“折射率”了。（n=C/V）
現(xiàn)在不知道速度，就不能算“折射率”了。
到網(wǎng)上“搜”下“這四種色光”在玻璃中的速度，就能算了。
石英玻璃的折射率及光學(xué)常數(shù)見表7、表8.
表7 光學(xué)石英玻璃的折射率（之一）
波長(zhǎng)（毫微米） 水晶熔制石英玻璃 合成石英玻璃
185.41 1.57464 -
193.53 1.56071 -
202.54 1.54729 1.54717
206.20 1.54269 1.54266
213.85 - 1.53434
214.45 1.53385 -
226.50 1.52318 1.52299
232.94 1.51834 -
237.83 - 1.51473
248.20 - 1.50841
250.20 1.50762 -
257.62 1.50397 1.50351
265.36 - 1.49994
274.87 1.49634 -
280.35 - 1.49403
289.36 - 1.49098
298.06 1.48859 1.48837
307.59 - 1.48575
313.17 - 1.48433
328.36 1.48183 -
334.15 - 1.47976
340.36 1.47877 1.47860
346.69 1.47766 1.47748
361.17 1.47513 1.47503
365.48 - 1.47448
398.84 1.47028 -
404.65 - 1.46961
435.83 1.46679 1.46669
486.13 1.46324 1.46314
546.07 1.46021 1.46007
587.56 1.45857 1.45847
656.27 1.45646 1.45637
注：測(cè)量誤差：±3*10-5
表7 光學(xué)石英玻璃的折射率（之二）
波長(zhǎng)λ（微米） 折射率 波長(zhǎng)λ（微米） 折射率
0.67 1.456066 1.30 1.446980
0.68 1.455818 1.40 1.445845
0.69 1.455579 1.50 1.444687
0.70 1.455347 1.60 1.443492
0.80 1.453371 1.70 1.442250
0.90 1.451808 1.80 1.440954
1.00 1.450473 1.90 1.439957
1.10 1.440261 2.00 1.438174
1.20 1.448110 2.10 1.436680
2.20 1.435111 2.90 1.421684
2.30 1.433462 3.00 1.41937
2.40 1.431730 3.10 1.41694
2.50 1.429911 3.20 1.41440
2.60 1.428001 3.30 1.41173
2.70 1.425995 3.40 1.40893
2.80 1.423891 3.50 1.40601
