基于分光计多光源三棱镜色散特性综合实验的探究性研究

张亚萍，冯振康，李汶锴，焦刘阳，李 静，周小岩

(中国石油大学 理学院，山东 青岛 266580)

早在1672年牛顿用一束近乎平行的白光通过玻璃棱镜时，在棱镜后面的屏幕上观察到一条彩色光带，这就是光的散射现象。当入射光不是单色光时，对于不同波长的光而言，在相同的入射角照射下，其出射角并不相同，表明不同波长的光对玻璃的折射率各不相同。物质的折射率与通过物质的光的波长有关，折射率n是波长λ的函数[3]。

1 三棱镜色散特性及测量原理

1.1 三棱镜的色散

介质的折射率随着波长λ的增加而减小的色散称为正常色散。对于一般透明材料而言，在可见光范围内，大部分符合正常色散。正常色散特性满足以下关系式

(1)

式(1)称为柯西(A.L.Cauchy)公式，是法国数学家柯西于1836年首次研究获得的经验公式，其中A、B、C是由所研究介质性能决定的常数[3]。本实验在分光计上，分别采用氢灯、氦灯、钠灯和汞灯几种不同光源照射三棱镜光学平面，经过三棱镜折射获取不同波长的单色光，研究三棱镜的色散特性，获取其色散特性经验公式，对基于分光计调节实验项目进行拓展和延伸，探索有别于常规实验教学的探究性实验教学内容，开设基于分光计调节基础上的设计研究性，系列综合性实验项目，并将其应用于创新性物理实验教学的探索和尝试，以期对实验教学改革起到启发促进作用。

1.2 最小偏向角法测量折射率

如图1所示，当光线射入三棱镜，在三棱镜中会发生两次折射，入射光线与出射光线间的夹角为δ，称为偏向角。……