实验论文--棱镜色散曲线测定.docVIP

棱镜色散曲线的测定 庄正辉；彭力；万建升 （物理与电信工程学院05级物理学专业1B班 学号：20052301138） 摘要：本实验根据单色仪的内部几何结构，构造出单色仪中鼓轮读数与折射率的数学模型，同时利用分光计得出的数据来确定模型的相关参数，通过单色仪测量出定标曲线，最终得出光的波长与折射率之间的关系曲线。 关键词：单色仪，波长，折射率，最小偏小角 Relationship between wavelength and refractive rate Zhuang zhenghui、Wan jiansheng physicsSchool of Physics Telecommunication Engineering South China Normal University Abstract: start form the theory of wave motion of light, with the spectrometer we measure angle of minimum deviation of different wavelength, and with the homogeneous equipment we measure ,and make a model of mathematical according to the structure of homogeneous equipment, find the relationship between wavelength and refractive rate, and make a curve of wavelength and refractive rate. Key Words: homogeneous equipment，wavelength，refractive rate，angle of minimum deviation 1.引言： 在以往的实验中，用分光计难以得出波长与折射率之间的关系曲线，因为分光计能够观察到的光波很少，而单色仪可以观察到更多的光波。为了绘制更精确的波长—折射率曲线，通过单色仪来测量多组数值，通过建立数学关系求解最小偏向角，从而得出折射率。这样会大大提高实验的精确度和实验曲线的可信度。 2.理论分析： 如图1所示，利用单色仪，当转动单色仪把手时，色散系统绕O轴转动，鼓轮上的读数也相应改变，从而鼓轮上的每一读数均对应于一个出射光的波长，即—图线。而通过研究单色仪的几何结构，构造出与折射率的函数关系。从而得出光的波长与折射率之间的关系曲线。 2.1单色仪的结构原理 　　如右图所示，为单色义的内部结构，里面有一个叫瓦兹渥斯（Wadsworth）的色散系统．由玻璃棱镜P和平面镜M联合组装成一整体，安装在同一转台上，可以绕通过O点垂直于图面的轴线（棱镜顶角的等分面和底面的交线）转动．该系统的特点是平行光束通过后，以最小偏向角出射的单色光仍平行于原入射光，即该系统为恒偏向色散装置。 从右图可知： 图1 …………………(2.1.1) ………(2.1.2) …………(2.1.3) 其中可以由分光计测得。 2.2单色仪的结构原理 当我们转到鼓轮时，会出现不同的光线，如下图所示，假设转到T0时，由玻璃棱镜P和平面镜M联合组装成的整体处于水平方向上，此时，入射光线与这个水平面的夹角为。 当鼓轮转到时，出现外黄光 转到时，出现绿光 转到时，出现紫光 转到时，出现浅色的紫光 而上面的四种光的最小偏向角都可以利用分光计测出,从而利用上面的(2.1.3)式求出它们对应的角，为下面的解方程作准备。+ 这里，通过对单色仪的观察，我们对单色仪提出如下介绍： （1）、单色仪中内部棱镜和反射玻璃M结合在一起，并且以O为转动轴转动； （2）、单色仪下面部分存在如右图的结构，当我们滑轮在时刻，对应一种棱镜的位置状；当鼓轮在时，棱镜的另外一种位置状态与原状态存在夹角，以此类推，存在着； 与此同时，我们进行如下合理的物理假设，在这里不做证明； （1）、滑轮的读数与其伸长量存在着线性关系，即，其中为常数； （2）、随着的变化必然引起转动轴O转动，，其中为常数；此时将代入上式，我们得到…………（2.2.1），这里。 （3）、单色仪的转轴O保持不变，因此棱镜处的偏转角与一起下面的偏转角完全一样，都为。 把上面的四幅图组合在一起：由（2.2.1）得到，…………(2.2.2) 其中 …………(2.4.4)