基本原理最小偏向角PPT课件.ppt

棱镜偏向角实验简单介绍棱镜偏向角实验简单介绍棱镜偏向角实验简单介绍棱镜偏向角实验简单介绍 ... ... ... ... 光学部分光学部分浙大物理实验教学中心编制浙大物理实验教学中心编制ANGLE OF DEVIATIONANGLE OF DEVIATION: : 简介简介简介简介 ... ...  1672年牛顿首先利用三棱镜的色散效应将太阳光分解为彩色光带不同光波波长的光线入射到同一棱镜时，具有不同的偏向角，其原因是虽然不同光波波长的光线入射角相同但折射率不同，因而折射光线的位置也不同ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 简介简介简介简介 ... ... ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 实验概要实验概要实验概要实验概要 ... ... 进一步掌握分光计的调整和使用用棱镜的偏向角特性测量材料的折射率测定棱镜对某一色光的偏向角特性曲线ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 基本原理基本原理基本原理基本原理 ... ... 偏向角基本光路图：偏向角基本光路图： ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 基本原理基本原理基本原理基本原理 ... ... 最小偏向角解释：最小偏向角解释： 一准单色光平行光束射向棱镜，先后经过棱镜表面的两次折射，使得出射光线与入射光线之间有一个夹角δ ，称为偏向角。

实验与理论都表明，当保持入射光的方向不变而转动棱镜时，则偏向角随之变化，且存在一个最小偏向角，这时入射光线的方向，恰巧使传播于棱镜中的光线与顶角构成一等腰三角形，这也使得出射光线和入射光线两者对称地跨于棱镜两侧，即第一表面的光线入射角等于第二表面的光线折射角运用折射定律，可以获得最小偏向角ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 基本原理基本原理基本原理基本原理 ... ... 最小偏向角：最小偏向角：         上式说明对于给定的棱镜，其顶角A和折射率n已定，偏向角  随入射角  而变可以证明：当入射角  等于出射击角  时，偏向角  最小，称为最小偏向角     三棱镜折射率n、顶角A和最小偏向角      有如下关系：1、测量出射光方位：转动望远镜找到汞灯某一谱线，调刻度盘往减小 的方向，直到该谱线先向减小的方向移，突然向反方向移动为止调整准确望远镜位置，并记下读数窗的角度:θ1和θ2 2、测量入射光线方位：转望远镜（移走三棱镜），找到并行光（入射光）的中心，记下读数窗的角度θ1/和θ2/ 所以：采样 min方法1：（汞灯为例）ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 基本原理基本原理基本原理基本原理 ... ... 让平行光管一部分光射向BC面而产生外反射，所以望远镜可看到三个平行光管出射光的像。

其一沿abcd光路成象；其二沿abcfbcd光路成像；其三沿efg光路成像设角B等于角C，则转动三棱镜，当三个像重合时，即为最小偏向角的位置采样 min方法2：（汞灯为例）ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 基本原理基本原理基本原理基本原理 ... ... 汞灯又称水银灯，其发光物质是汞蒸汽，汞谱线表：汞灯又称水银灯，其发光物质是汞蒸汽，汞谱线表：ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 基本原理基本原理基本原理基本原理 ... ... ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 实验方法实验方法实验方法实验方法 ... ... 两种棱镜角测量方法：自准直法自准直法棱脊分束法棱脊分束法ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 实验方法实验方法实验方法实验方法 ... ... 消偏心差： ωω =（（ωω1 1 +ωω 2））/2；；ωω =[（（θθ1 1 ˊ–ˊ– θθ1 1 ））+（（θθ2 2 ˊ–ˊ– θθ2 2 ））]/2ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 实验方法实验方法实验方法实验方法 ... ... 读角度方法：主尺读游标零刻度线对齐处。

游标读两刻线对齐处角度值105°30´30´´ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 仪器剖析仪器剖析仪器剖析仪器剖析... ... 分光计分光计：： 带标尺的分光计望远镜平行光管载物台读数盘ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 仪器剖析仪器剖析仪器剖析仪器剖析... ...     为了获得清晰的图象，保证有关物理量的测量精度，实验装置应该调节目镜与物镜：（1）目镜调叉丝清晰度2）物镜调像的清晰度分光计调整：-望远镜目镜物镜倾角调节螺钉目镜调节旋钮亮十字灯钮旋固定镜物ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 仪器剖析仪器剖析仪器剖析仪器剖析... ... 调节目镜套筒进出，使叉丝最清晰为止分光计调整： -望远镜 / 目镜目镜套筒目镜套筒 叉丝 调节物镜套筒，使亮绿十字最清晰为止，从而达到物象最清晰的目的分光计调整： -望远镜 / 物镜十字 物镜套筒 ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 仪器剖析仪器剖析仪器剖析仪器剖析... ... 分光计调整： -载物台调整 / a脚置反射镜平行于b、c脚的连线。

预调十字于上横叉丝的上方，当载物台转过180度时，若十字出现在上横叉丝的下方，则调节a脚使十字向上横叉丝靠拢；否则调节望远镜倾角使十字向上横叉丝靠拢用逐次逼进法，重复上述两步骤，直到任意旋转载物台都能看到十字在上横叉丝处ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 仪器剖析仪器剖析仪器剖析仪器剖析... ... 分光计调整： -载物台调整 / b、c脚置反射镜垂直于b、c脚的连线预调十字于上横叉丝的上方，当载物台转过180度时，若十字出现在上横叉丝的下方，则调节b或c脚使十字向上横叉丝靠拢；否则调节望远镜倾角使十字向上横叉丝靠拢用逐次逼进法，重复上述两步骤，直到任意旋转载物台都能看到十字在上横叉丝处ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 仪器剖析仪器剖析仪器剖析仪器剖析... ... 分光计调整： -平行光管调整 /结构图狭缝器透镜狭缝大小旋钮倾角螺钉ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 仪器剖析仪器剖析仪器剖析仪器剖析... ... 分光计调整： -平行光管调整调节平行光管倾角，使亮狭缝平行且重叠在下横叉丝处。

调节狭缝器进出（调焦），使亮狭缝最清晰为止旋转狭缝器使亮狭缝平行且重叠于竖叉丝处最后调节亮狭缝的大小目视大小约1-2mm左右移动调焦狭缝大小旋钮ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 仪器剖析仪器剖析仪器剖析仪器剖析... ... 汞灯：汞灯：ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 仪器剖析仪器剖析仪器剖析仪器剖析... ... 外壳外壳主电极主电极石英管石英管主电极主电极辅助电辅助电极极电阻电阻 汞灯是一种气体放电灯汞蒸汽是发光物质汞灯一般属弧光放电型汞蒸汽气压不同，汞灯辐射的光谱的组成和亮度都不同，按其工作时的汞蒸汽气压的高低可分为：低压汞灯、高压汞灯和超高压汞灯 汞灯汞灯ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 仪器剖析仪器剖析仪器剖析仪器剖析... ... ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 内容与步骤内容与步骤内容与步骤内容与步骤... ...         1测量最小偏向角         改变入射角   ，用望远镜跟踪瞄准出射光，找到出射光线往两个方向移动的转折位置就是棱镜对该谱线的最小偏向角位置。

重复四次，求最小偏向角      的平均值2测量三棱镜顶角A           测五次，计算A及标准偏差S3测量材料的折射率测量材料的折射率4写出结果表达式ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 内容与步骤内容与步骤内容与步骤内容与步骤... ... 描绘特性曲线：描绘特性曲线：                 测定棱镜对某一色光的偏向特性曲线          绘出实验光路图，合理选取测量点，作出                           曲线        ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 实验动画实验动画实验动画实验动画... ... 1．  开启分光计电源，点亮绿十字和读数窗灯，在载物台上放置一反光镜调叉丝：调叉丝：调节望远镜目镜镜筒使叉丝最清晰为止，并调正位置3．  调绿十字：调绿十字：把反光镜放在载物台上，调节望远镜上下倾角并转动反光镜找到绿十字，调节望远镜物镜镜筒使绿十字最清晰为止4．  调调平平行行光光管管：：移走反光镜，调节平行光管上下倾角，使亮狭缝平行且重叠在下横叉丝处。

调节狭缝器进出（调焦），使亮狭缝最清晰为止旋转狭缝器使亮狭缝平行且重叠于竖叉丝处最后调节亮狭缝的大小约目视大小1-2mm5．  测测量量一一：：把三棱镜放在分光计载物台中心汞灯光束经过平行光管从三棱镜一侧射入从另一侧射出，因为分光出现多条汞谱线选取某一汞谱线，转动载物平台找到出射汞谱线，当出现往两个方向移动的转折的位置时，此位置就是棱镜对该谱线的最小偏向角位置计下此时的A窗和B窗角度值，然后移掉三棱镜，用望远镜找到汞入射光线的位置，计下此时的A窗和B窗角度值代入公式求得最小偏向角δmin的值，重复测量 6．  测测量量二二：：置三棱镜前顶角于载物台中心偏前几mm，转动望远镜向左和右找到经三棱镜侧面反射的亮狭缝光，依据实际情况可微调平行光管上下倾角，直到满意的亮狭缝光再转动望远镜找到左右两侧反射的亮狭缝光，并记录θ左Aθ左Bθ右Aθ右B的读数值代入公式可得三棱镜顶角微动三棱镜位置，多次测量测测量量：：置三棱镜前顶角于载物台中心偏前几mm，转动望远镜向左和右找到经三棱镜侧面反射的亮狭缝光，依据实际情况可微调平行光管上下倾角，直到满意的亮狭缝光再转动望远镜找到左右两侧反射的亮狭缝光，并记录θ左Aθ左Bθ右Aθ右B的读数值。

代入公式可得三棱镜顶角值微动三棱镜位置，多次测量把所得的最小偏向角δmin和三棱镜顶角值代入折射率公式计算得三棱镜折射率 ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 疑难解答疑难解答疑难解答疑难解答 ... ... 1.不同的色光偏向角相同吗？2.答：不同3.2. 测量最小偏向角时载物台转过头了，能否回一下再测？4.答：不行，齿纹有空程差影响读角度值5.3. 试举出两种白光分光法？6.答：狭缝衍射法、棱镜色散法 ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 注意事项注意事项注意事项注意事项 ... ... 1汞灯有多条谱线，请选取其一处理2读取最小偏向角时在转动望远镜时要缓慢，且往一个方向，不要回转，以免增加误差3镜片易碎，请小心操作，切勿把物品从一张桌子移到另一桌子，请配套使用ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : : 参考资料参考资料参考资料参考资料 ... ... 1.大学物理实验教程浙江大学出版社2.大学物理实验武汉大学出版社3.大学物理导论清华大学出版社。

4.普通物理实验高等教育出版社5.改变世界的物理学复旦大学出版社6.固体物理学中南大学出版社7.工程光学机械工业出版社8.英汉物理学词汇北京大学出版社9.物理实验手册机械工业出版社10.普通物理实验高等教育出版社11.大学物理通用教程北京大学出版社12.现代光学基础北京大学出版社13.电子仪器与测量技术中国科技大学出版社14.大学物理浙江大学出版社ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : :国际基本单位国际基本单位国际基本单位国际基本单位… …    物理量              符号                名称长度                        m                   米质量                        kg                  千克（公斤）时间 s 秒电流强度 A 安[培 ] 热力学温度 K 开[尔文]物质的量 mol 摩[尔]发光强度 cd 坎[德拉]ANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : :基本物理常量基本物理常量基本物理常量基本物理常量… …    物理量              符号                数值                        单位光速                        C            299792458                       m/s   里德伯常数             R∞         10973731.568549            m-1    电子电荷 e 1.60217733☓10-19 C普朗克常量 h 6.6260755 ☓10-34 j.s电子静止质量 m 9.1093897 ☓10-31 kg精细结构常量 α 7.29735308 ☓10-3第一辐射常量 c1 3.7417749 ☓10-16 W.m2第二辐射常量 c2 0.01438769 m.K阿伏加德罗常数 NA 6.0221367 ☓1023 mol-1 维恩位移常量 b 2.897756 ☓10-3 m.K真空磁导率 μ 0 12.566370614 ☓10-7 NA-2电子伏 eV 1.602176462 ☓10-19 JANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : :国际导出单位国际导出单位国际导出单位国际导出单位… …        物理量                      符号                     名称                               表示式频率                                      Hz                     赫[兹]                                   s-1力                                          N                       牛[顿]                               m.kg.s-2                                   压强 Pa 帕[斯卡] N/m热量、功、能 J 焦[耳] N.m功率、辐射通量 W 瓦[特] J/s电量 C 库[仑 ] s.A电压 V 伏[特 ] W/A电容 F 法[拉 ] C/V电阻 Ω 欧[姆 ] V/A电导 S 西[门子] A/V 磁通量 Wb 韦[伯] V.s磁感应强度 T 特[斯拉] Wb/m2电感 H 亨[利 ] Wb/A光通量 lm 流[明] cd.sr光照度 lx 勒[克斯] lm/m2活度 Bq 贝克[勒尔] s-1吸收剂量 Gy 戈[瑞 ] J/kgANGLE OF DEVIATION ANGLE OF DEVIATION : :单位换算单位换算单位换算单位换算… …1erg=10-7J1dyn=10-5N1P=0.1Pa.s1st=1cm2/s1Gs=10-4T1Oe=1000/4π A/m1Mx=10-8Wb1sh=1cd/cm21Ph=104lx1Torr=133.322Pa1kgf=9.80665N1cal=4.1868J1Υ =10-9T再见再见。