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--- 真理惟一可靠的标准就是永远自相符合
物理实验报告《测定三棱镜折射率》
【实验目的】
利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率；
【实验仪器】
分光计，玻璃三棱镜，钠光灯。
【实验原理】
最小偏向角法是测定三棱镜折射率的基本方法之一，如图 10 所示，三角形
ABC
表示玻璃三棱镜的横截面， AB和
AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角 a 称为三棱镜的顶角； BC
为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。假设某一波长的光线
LD
入射到棱镜的
AB
面上，经过两次折射后沿
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ER
方向射出，则入射线
LD
与出射线
ER
的夹角
称为偏向角。
10
三棱镜的折射
由图 10 中的几何关系，可得偏向角
(3)
因为顶角 a 满足，则
(4)
对于给定的三棱镜来说，角 a 是固定的，
随
3
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和
而变化。其中
与、、
依次相关，因此
实际上是
的函数，偏向角
也就仅随
而变化。在实验中可观察到，当
变化时，偏向角
有一极小值，称为最小偏向角。理论上可以证明，当
时，
具有最小值。显然这时入射光和出射光的方向相对于三棱镜是对称的，如图
所示。
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最小偏向角
若用
4
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表示最小偏向角，将
代入 (4)式
得
5）
或
6）
因为，所以，又因为，则
7）
根据折射定律
得，
8）
将式（ 6）、（ 7）代入式（ 8）得：
9）
由式（ 9）可知，只要测出入射光线的最小偏向角
及三棱镜的顶角，即可求出该三棱镜对该波长入射光的折射率 n
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.
【实验内容与步骤】
1．调节分光计
按实验 24 一 1 中的要求与步骤调整好分光计。
2．调整平行光管
(1)去掉双面反射镜，打开钠光灯光源。
(2)打开狭缝，松开狭缝锁紧螺丝 3。从望远镜中观察，同时前后移动狭缝装
置 2，直至狭缝成像清晰为止。然后调整狭缝宽度为 1 毫米左右（用狭缝宽度调
节手轮
1
调节）。
(3)调节平行光管的倾斜度。
将狭缝转至水平， 调节平行光管光轴仰角调节螺
29，使狭缝像与望远镜分划板的中心横线重合。
然后将狭缝转至竖直方向， 使
之与分划板十字刻度线的竖线重合，并无视差。最后锁紧狭缝装置锁紧螺丝 3。此时平行光管出射平行光，并且平行光管光轴与望远镜光轴重合。至此分光计调
整完毕。
3．测三棱镜的折射率
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(1)将三棱镜置于载物台上， 并使玻璃三棱镜折射面的法线与平行光管轴线夹
角约为
度。
(2)观察偏向角的变化。
用光源照亮狭缝， 根据折射定律判断折射光的出射方
向。先用眼睛（不在望远镜内）在此方向观察，可看到几条平行的彩色谱线，然
后慢慢转动载物台，同时注意谱线的移动情况，观察偏向角的变化。顺着偏向角
减小的方向，缓慢转动载物台，使偏向角继续减小，直至看到谱线移至某一位置
后将反向移动。这说明偏向角存在一个最小值（逆转点）。谱线移动方向发生逆
转时的偏向角就是最小偏向角。
1
用望远镜观察谱线。在细心转动载物台时，使望远镜一直跟踪谱线，并注意观察某一波长谱线的移动情况（各波长谱线的逆转点不同）。在该谱线逆转移动时，拧紧游标盘制动螺丝
27，调节游标盘微调螺丝
26，准确找到最小偏向角的位置。
2
测量最小偏向角位置。转动望远镜支架
15，使谱线位于分划板的中央，旋紧望远镜支架制动螺丝
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21，调节望远镜微调螺丝
18，使望远镜内的分划板十字刻度线的中央竖线对准该谱线中央，从游标
1
和游标
2
读出该谱线折射光线的角度
和
。
3
测定入射光方向。移去三棱镜，松开望远镜制动螺丝
21，移动望远镜支架
15，将望远镜对准平行光管，微调望远镜，将狭缝像准确地位于分划板的中
央竖直刻度线上，从两游标分别读出入射光线的角度
和
。
4
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按
计算最小偏向角
（取绝对值）。
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重复步骤
1~6，可分别测出汞灯光谱中各谱线的最小偏向角
。
6
按式（ 9）计算出三棱镜对各波长谱线的折射率。计算折射率
n
的数据表格 3。
【数据记录及处理】
3
测量最小偏向角
钠光波长（ ?）
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次数
游标 1
游标 2
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