현대물리학실험 | 분광기를 이용한 프리즘 별 굴절률 측정

 

 

 

TIP

 

 

분광계로 프리즘의 꼭지각과 최소 편각을 측정하고 파장에 따른 프리즘의 굴절률을 조사한다.

 

 

 

프리즘은 회절 요소로 사용할 수 있다. 프리즘의 굴절이 일어난 후 분광계 (빛의 굴절 각도)의 변화 빛의 파장에 따라 약간씩 다르다. 프리즘은 빛을 하나에 스펙트럼으로 반사한다. 그러나, 회절 격자는 여러 스펙트럼의 사용 가능한 빛을 나눈다. 따라서 프리즘을 사용하여 형성된 슬릿 이미지는 일반적으로 회절 격자를 사용하여 형성된 것보다 밝아진다. 스펙트럼 선 회절 격자에서 볼 수 있듯이 너무 어둡게 나타나는 프리즘을 이용한다. 하지만, 스펙트럼의 증가된 밝기의 선은 프리즘에 의해 상쇄된다.

 

그러나 밝은 라인은 좁은 슬릿을 사용한다. 부분적으로 보상하는 폭을 사용하려면 저해상도 프리즘 굴절 각도는 빛의 파장에 비례하지 않는다. 프리즘을 이용한 파장 그래프는 실험측정 굴절 각도대를 사용하여 만들어야 한다. 프리즘의 각도에서 빛이 굴절되도록 정렬 최소 편각 프리즘을 통과하는 빛에 대한 편각이다. 빛 횡단 소정의 파장을 위해, 주어진 프리즘은 특유의 각도가 발생률은 되는 편각이 최소이다. 이 각도는 굴절률에 의존 프리즘 사이의 각도 빛에 의해 횡단 프리즘 양쪽 관계 변수들 사이의 식으로 주어진다.

 

 

여기서 n은 프리즘의 굴절률이다. A가 빛에 의해 횡단 프리즘 측면 사이의 각도. 그리고 D는 최소 편각이다. n이 변화하기 때문에 파장 최소 편각도 변화한다, 그것은 어떤 특정 파장에 대해 일정하다.

 

 

실험 방법

1. 분광기 조정

1) 정확한 결과를 얻기 위해, 프리즘 등의 회절요소들은 정확하게 반사대물렌즈와 콜리미터의 광학기구들에 맞춰 조정되어야 한다. 또한 분광기와 분광기 테이블이 수평이 되도록 맞춰야 한다.

 

 

2) 분광기를 평평한 곳에 놓는다. 만약 필수적이라면, 종이나 3×5의 나무 판을 아래에 받쳐 수평이 되도록 한다.

 

3) 분광기 테이블을 테이블 아래에 있는 조정나사를 조절하여 수평으로 맞춘다.

 

2. 분광기 초점 조정

1) 렌즈를 통해 보고 있는 동안, 접안렌즈를 십자선에 레이저가 뚜렷하게 보일 때까지 조절한다. 계수선 잠금 장치를 풀고 십자선 중 하나가 수직이 될 때까지 회전시킨다. 다시 잠금 장치를 조이고, 필요하다면 다시 초점을 조정한다.

 

2) 렌즈를 최대로 초점을 맞춘다. 먼 거리에 있는 물체에 초점을 맞출수록 좋다.

 

3) 콜리미터 슬릿이 부분적으로 열려있는지 확인한다. (슬릿 조정나사를 사용하여라.)

 

4) 콜리미터와 접안경이 아래의 그림과 같이 정반대에 놓여있도록 조절하여라.

 

Align The Telescope directly opposite the collimator

 

5) 접안경을 통해 보고 있는 동안, 콜리미터의 초점을 조절하고 필요하다면 접안경을 슬릿에 분명히 보일 때까지 회전시킨다. 접안경의 초점을 변경하면 안 된다.

 

6) 접안경 잠금 나사를 조이고, 계수선이 수평선과 슬릿의 조절된 각이 일직선으로 되도록 미세조정나사를 조절한다. 만약 슬릿이 수직으로 되어있지 않다면, 슬릿 잠금 나사를 풀고 슬릿을 다시 조절한 후 조인다. 선명한 이미지를 얻기 위해 슬릿 넓이를 조절한다. 회절각의 측정은 항상 계수선과 슬릿의 각도가 조절되어있어야 한다. 즉, 슬릿이 매우 좁다고 하여 이로운 것은 없다.

 

 

 

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