分光计实验中最小偏向角测量方法的改进

　　1　引　言

　　在分光计测量三棱镜的折射率实验[1,2]中,折射率n,最小偏向角δmin,棱镜顶角A之间有一关系式:

　　可见用分光计测量三棱镜折射率的关键是测量最小偏向角δmin。然而目前测量最小偏向角的方法[2,3]有许多不足之处。从测量最小偏向角的老方法出发,分析出不足之处,提出改进的新的测量方法。为提高测量精度提供了一种较为有效的方法。

　　2　老方法的不足

　　在分光计测量最小偏向角的实验中常常采用如下方法进行测量:如图1,分别测量出经过棱镜后的出射光线和入射光线的方位角,然后相减得出最小偏向角的大小θ[3,4]。此种方法不足之处是,在测量过程必须首先找到最小偏向角的方位角,然后再确定入射光线的方位角。在找最小偏向角的方位角时往往是载物台与刻度盘、望远镜一起转动,在转动过程中由于载物台转动不是太灵活,容易碰到三棱镜,因此测量不方便。而且在测量入射光线方位角时会由于载物台的高度不合适挡住了入射光线,使实验数据无法测量。如果降低载物台,载物台的转轴与分光计的转轴之间产生缝隙,就会破坏原来调好的分光计,导致误差变大。

　　3　测量方法的改进

　　固定望远镜与刻度盘、游标盘与载物台之间的紧固螺钉。转动游标盘使主截面内的AB棱斜对平行光管的出射光线,再转动望远镜对着三棱镜的出射光线,然后缓慢转动游标盘和望远镜找到如图2(a)位置的最小偏向角,分别读出刻度盘上左右游标相对应的读数α(l),α(r)。顺时针转动游标盘和逆时针转动望远镜使AC棱斜对平行光管的出射光线,找到如图2(b)位置的最小偏向角,如上方法再读出刻度盘上左右游标相对应的读数β(l),β(r)。由于平行光管固定不动,图2(b)可以看成由图2(a)经过两步形成:先望远镜不动,游标盘顺时针转180°-δm;再游标盘不动,望远镜逆时针转了2δm。由于刻度盘的读数是逆时针方向增大的。所以由图2可得:

所以取平均值:

注意当读数从小到大经过0°(即360°)角处时,在计算δm的运算中α或β要加上360°再进行计算。把测量数据代入上式可以求得最小偏向角δm。

　　4　讨　论

　　使用改进后的方法对三棱镜最小偏向角进行测量,所得数据如表1所示:

　　由上表数据表明,改进的最小偏向角的测量方法完全满足实验要求,固定载物台而转动游标盘和望远镜寻找最小偏向角,可以避免由于载物台转动不灵活而在转动过程中容易碰到三棱镜导致实验误差大的情况发生,同时分别对三棱镜的两个光面AB、AC上的最小偏向角都进行了测量,而且做多次重复测量时不会破坏已调好的分光计,极大地方便了学生实验的完成,也提高了测量的准确度。