光的色散研究

光的色散研究
实验目的
1．巩固调整和使用分光仪的方法
2．掌握用分光仪测量棱镜的顶角的方法
3．掌握用最小偏向角法测量棱镜的折射率
4．学会用分光仪观察光谱，研究光的色散
实验仪器
分光仪、平面镜、三棱镜、高压汞灯
实验原理
1.光的色散和色散曲线
光在物质中的传播速度v随波长而改变的现象，称为色散。因为物质的折射率n可以表示为
,
式中c是真空中的光速。由上式可见，色散现象也表现为物质的折射率随波长的变化，即可以表示为下面的函数形式

上式所表示的关系曲线，也就是折射率随波长的变化曲线，称为色散曲线。物质的折射率随波长变化的状况和程度，常用色散率dn/d来表征。
2.玻璃三棱镜折射率的测量原理
当一单色光经过三棱镜的面AB时发生折射。SD为入射光线，两次折射后沿ER方向出射。入射光线和出射光线的夹角 叫偏向角，如图可见
所以

因为顶角A相对于空气的折射率n有一定值， 是 的函数，因此 实际上只随 变化，当 为某一个值时， 达到最小，这最小的 称为最小偏向角 。
由折射定律可知，这时， 。因此，当 时 具有极小值。将 、 代入 和
则有
， ， ， 。

用分光仪测出三棱镜的顶角A和棱镜对某单色光的最小偏向角 ，就可以求出棱镜玻璃材料对空气的折射率n.这就是最小偏向角法。
若入射光不是单色光，当它入射到
棱镜时，由于光波长的不同，折射率也
不同，因此经过两次的折射后，原本的
那束复色光会发生色散现象而出现不同
波长的光谱。每一条光谱都可看作为一
条单色光形成的光谱测量。

3．用反射法测量棱镜顶角
如图将棱镜顶角A置于载物台中心
处，并使顶角A对着平行光管，先用眼
睛直接观察，能否见到由AB、AC面反射
的狭缝像。再转动望远镜至反射线T1的
位置，使其叉丝的竖线对准像的中心。<