測量棱鏡折射率的方法(用分光計如何測量三棱鏡的折射率)
1.用分光計如何測量三棱鏡的折射率
用分光計測定三棱鏡的折射率 一、概念理解 折射率是光學(xué)玻璃的重要特性參數，可以衡量物質(zhì)的折光性能。
它與入射光的波長(cháng)有關(guān)，一般折射率常對鈉黃光（波長(cháng)589.3nm）而言.測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(guò)三棱鏡后偏折的光路二、理論知識準備 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(xiàn)與出射光線(xiàn)之間的夾角δ叫偏向角.如果調節三棱鏡，使i1=i4（相應的有i2=i3），此時(shí)δ最小稱(chēng)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i1求導得 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(jiàn) 時(shí)偏向角最小。
當 為最小偏向角 時(shí)， （或 ） 即 此時(shí)，入射線(xiàn)、出射線(xiàn)對于三棱鏡對稱(chēng)。又因為 于是有 由折射定律 （其中 ）即 （3）因此，只要測出頂角A和對不同譜線(xiàn)的最小偏向角 ，即可按式（3）求出棱鏡對汞燈不同波長(cháng)譜線(xiàn)的折射率n。
三、儀器⑴JJY型 分光計（含變壓器、雙面反射鏡、三棱鏡）；⑵低壓汞燈（共用）；（見(jiàn)下圖）四、操作要領(lǐng)1. 調整分光計，使從平行光管射出的平行光最強而均勻。2. 放置三棱鏡在載物臺中央處，轉動(dòng)載物臺，使入射光與三棱鏡AC面法線(xiàn)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. 用望遠鏡找出出射光束，然后轉動(dòng)載物臺改變入射角，使偏向角逐漸減小，即譜線(xiàn)向平行光管光軸的方向移動(dòng)。
4. 轉動(dòng)望遠鏡跟蹤該譜線(xiàn)的過(guò)程中會(huì )發(fā)現載物臺轉到某一位置，若再繼續轉動(dòng)，視場(chǎng)里的譜線(xiàn)不再沿原方向移動(dòng)而開(kāi)始向相反的方向移動(dòng)。這個(gè)轉折位置就是最小偏向角的位置。
5. 把望遠鏡的叉絲對準著(zhù)個(gè)轉折處的譜線(xiàn)，記錄左右兩游標的讀數，然后取下三棱鏡，轉動(dòng)望遠鏡再對準狹縫中心讀取左右兩游標的讀數。注意事項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. 轉動(dòng)望遠鏡跟蹤譜線(xiàn)，直到譜線(xiàn)消失也未發(fā)現譜線(xiàn)回頭，這是因為載物臺的轉動(dòng)方向錯了。3. 如果譜線(xiàn)移出望遠鏡視場(chǎng)，必須轉動(dòng)望遠鏡以跟蹤該譜線(xiàn)。
2.光學(xué)介質(zhì)中折射率的幾種測量方法
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.調節針的位置，直到針尖在水中的像與看到的綠豆重合，測出針尖距水面距離即為杯中水的視深 ，再測出水的實(shí)際深度h，則水的折射率。
二、全反射法
原理：全反射現象.
方法：在一盛滿(mǎn)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(guān)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。折射率越高，鏡片越薄，即鏡片中心厚度相同，相同度數同種材料，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)。根據經(jīng)典電磁理論，εr和μr分別為介質(zhì)的相對電容率和相對磁導率。折射率還與頻率有關(guān)，稱(chēng)色散現象。光由相對光密介質(zhì)射向相對光疏介質(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)驗室三棱鏡折射率
一般用的是石英玻璃
下面一些數字可供參考
汞光燈發(fā)出的波長(cháng)分別為6716.2（橙）、5460.7（綠）、4358.4（藍）、4046.6（藍紫）。在三棱鏡中的折射率大概是多少？
知道“波長(cháng)”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)常數見(jiàn)表7、表8.
表7 光學(xué)石英玻璃的折射率（之一）
波長(cháng)（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：測量誤差：±3*10-5
表7 光學(xué)石英玻璃的折射率（之二）
波長(cháng)λ（微米） 折射率 波長(cháng)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
