普通物理實驗室

回首頁 | 中興大學物理系





目的


利用稜鏡分光的特性,測量不同入射光波長對稜鏡折射率的關係。



實驗方法


利用汞燈光束進入三稜鏡後產生色散現象,量測三稜鏡頂角與光束的入射角、偏向角來求出三稜鏡的折射率與光波長的關係。

如上圖示,測量不同色光之偏向角δ再代入(1)式,即可求出相對應的折射率。(詳細推導見附錄

:本實驗為何使用正三角形稜鏡?是否有其他替代物品?



原理


由於稜鏡的折射率n(λ)與入射光的波長λ有關,所以不同波長的入射光,在稜鏡內部走的路徑一定不會相同。當非單一波長的光源傾斜入射至稜鏡時,不同波長的光會被散開,這就是所謂光的色散(chromatic dispersion)。(如下圖)

藉由此性質我們可以將非單色光源分光。至於光走的實際路徑,可由折射定率決定。

折射定率

n1、n2代表不同介質的折射率,θ1、θ2分別表示入射角與折射角

:你能否解釋夕陽為何是紅色?

動畫模擬



實驗儀器


儀器架設及注意事項

  
  

【注意】
圖為狹縫片,是為了將汞燈的光源轉變為一線光源。實驗時,須把汞燈的白光處對準狹縫(紅色圈處)。



實驗步驟


1.調整三稜鏡在刻度盤上的相對位置。

  
  

2.實驗開始,將光束射入刻度盤圓心,並使光的色散成像清晰。

  
  

3.記錄黃光、紫光、藍綠光的路徑,並記錄入射角。

 
 

4.記錄黃光、紫光、藍綠光的偏離角。

 
 

5.求出各色光對應稜鏡的折射率(取五位有效數字),並繪出折射率與波長的關係。



參考資料


1. Fundamentals of Physics, Fifth Edition ( by David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker)

2. University Physics, 12th ed (H. D. Young & R. A. Freedman,)

3. http://en.wikipedia.org/wiki/Portal:Physics

網站地圖 | 聯絡我們 | ©2008 NCHU Physics