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1、分光仪调整及其应用基础物理研究性报告分光仪的调整及其应用 第一作者：王羽佳学号：14141015第二作者：何明君学号：14141008学院：可靠性与系统工程学院日期：2015年12月15日目录摘要.41、 实验要求.4 1.1实验重点.42、 实验原理.5 2.1分光仪的调整.5 2.1.1分光仪的结构.5 2.1.2分光仪的调节原理及方法.8 2.2三棱镜顶角的测量.12 2.2.1三棱镜的调整.12 2.2.2反射法测量三角形顶角.13 2.3棱镜折射率的测量.14 2.3.1最小偏向角法测棱镜折射率.143、 实验仪器.164、 实验步骤.16 4.1分光仪的调整.16 4.2三棱镜顶角
2、的测量.16 4.2.1调整三棱镜.16 4.2.2用反射法测棱镜顶角.17 4.2.3数据处理.18 4.3棱镜折射率的测量.19 4.3.1用最小偏向角法测量棱镜折射率.19 4.3.2数据处理.195、 思考题.226、 误差来源分析.237、 实验调节经验技巧总结.248、 关于实验改进的建议.258.1三棱镜顶角测量方法.258.1.1自准直法与反射法测三棱镜的顶角的比较.258.1.2相对转动测量法278.1.3相对转动测量法与反射法测三棱镜的顶角的比较288.2三棱镜的折射率的测量.298.2.1掠入射法与最小偏向角法的比较298.2.2对于最小偏向角法的改进.31九、实验感想.
3、31参考文献.32摘要分光仪是分光测角仪的简称，它能较精确地测量平行光线的偏转角度。借助它并利用反射、折射、衍射等物理现象，可完成全偏振角、晶体折射率、光波波长等物理量的测量，其用途十分广泛。本文以“分光仪的调整与应用”为主要内容，首先介绍了实验的原理与步骤，然后进行了数据处理与不确定度的计算。并参考文献，总结了分光仪调整的经验，并比较了测量三棱镜顶角的两种方法以及提出改进方案；分析了折射率测量的方法优缺点，以及改进最小偏向角法。关键词：分光仪 三棱镜顶角 折射率1、 实验要求1.1实验重点 （1）了解分光仪的构造及其主要部件的作用； （2）学习并掌握分光仪的调解原理与调节方法； （3）掌握自
4、准直法和逐次逼近调解法，巩固消除视差调节技术； （4）学会用反射法测量三棱镜的顶角。2、 实验原理2.1分光仪的调整 2.1.1分光仪的结构 分光仪的结构因型号的不同各有差别，但基本结构是相同的，一般都由底座、刻度读书盘、自准直望远镜、平行光管、载物平台5部分组成。下面介绍JJY型分光仪（见图1）图1 JJY型分光仪1. 平行光管狭缝装置2.狭缝装置锁紧螺丝3.平行光管镜筒4.游标盘制动架5.载物台6.载物台调平螺钉7.载物台锁紧螺丝8.望远镜筒9.目镜筒锁紧螺丝10.阿贝式自准直目镜11.目镜视度调节手轮12.望远镜光轴俯仰角调节螺钉13. 望远镜光轴水平方位调节螺钉14.支持臂15.望远镜
5、方位角微调螺钉16.望远镜锁紧螺钉17.望远镜转座与度盘锁紧螺钉18.望远镜制动架19.底座20.望远镜转座21.主刻度盘22.游标内盘23.立柱24.游标盘微调螺丝25.游标盘锁紧螺钉26.平行光管光轴水平方位调节螺钉27.平行光管光轴俯仰角调节螺钉28.狭缝宽度调节手轮 （1） 三角底座 在三角底座中心，装有一垂直的固定轴，望远镜、主刻度圆盘、游标刻度圆盘都可绕它旋转，这一固定轴称为分光仪主轴。（2） 刻度圆盘 圆盘上刻有角度数值的称为主刻度盘，在其内侧有一游标盘，在游标盘上相对180处刻有两个游标。主刻度盘和游标刻度盘都垂直于仪器主轴，并可绕主轴转动。 读数系统由主刻度盘和游标盘（角游标
6、）组成，沿度盘一周刻有360个大格，每格1，每大格又分成两小格，所以每小格为30。主刻度盘内侧有一游标盘。主刻度盘可以和望远镜一起转动，游标盘可以和载物台一起转动，游标盘在它的对径方向有两个游标刻度，游标刻度的30个小格对应主刻度盘刻度的29个小格，所以这一读数系统的准确度为1。它的读数原理与游标卡尺完全相同。（3） 载物平台载物平台用来放置光学元件，如棱镜、光栅等，在其下方有载物台调平螺钉3只，以调节平台倾斜度（见图1中的6）。用螺钉7可调节载物平台的高度，当固紧时平台与游标刻度盘固联。固紧螺钉25，可使游标盘与主轴固联；拧动螺丝24，可使载物台与游标盘一起微动。（3）自准直望远镜 自准直望
7、远镜的结构如图2所示。它由目镜、全反射棱镜、叉丝分划板及物镜组成。目镜装在6处，全反射棱镜和叉丝分划板装中间套筒内，物镜装在2处。叉丝分划板上刻有双十字叉丝和透光小十字刻线，并且与上叉丝与小十字刻线对称于中心叉丝，全反射棱镜紧贴其上。开启光源4时，光线经全反射棱镜照亮小十字刻线。当小十字刻线平面处在物镜的焦平面上时，从刻线发出的光线经物镜成平行光。如果有一平面镜将这个平行光反射回来，再经物镜，必成像于焦平面上，于是从目镜中可以同时看到叉丝和小十字刻线的反射像，并且无视差，如果望远镜光轴垂直于平面反射镜，反射像将与上叉丝重合。这种调节望远镜使之适于观察平行光的方法称为自准直法，这种望远镜称为自准
8、直望远镜。图2 自准直望远镜 望远镜可通过螺钉16的固紧与主刻度盘固联。又可通过螺钉17的固紧与主轴固联，此时拧动望远镜微调螺钉15，望远镜将连同主刻度盘绕主轴微动。（5） 平行光管 平行光管与底座固联，靠近仪器主轴的一端装有平行光管的物镜，另一端装有可调狭缝套筒，前后移动套管，使狭缝处在物镜的焦平面上，于是由狭缝产生的光通过物镜后成平行光。 2.1.2分光仪的调节原理及方法分光仪常用于测量入射光与出射光之间的角度，为了能准确测得此角度，必须满足两个条件入射光与出射光均为平行光；入射光与出射光均与刻度盘平面平行。为此须对分光仪进行调整：使平行光管发出平行光，其光轴垂直于仪器主轴（即平行于刻度盘
9、平面）；使望远镜接收平行光，其光轴垂直于仪器主轴；须调整载物平台，使其上旋转的分光元件的光学平面平行于仪器主轴。下面介绍调整方法。（1）粗调 调节水平调节螺钉，使望远镜居于支架中央，并目测调节望远镜俯仰螺钉，使光轴大致与主轴垂直，调节载物平台下方的3只螺钉外伸部分等长，使平台平面大致与主光轴垂直。这些粗调对于望远镜光轴的顺利调整至关重要。（2）调节望远镜图3 平面镜的放置望远镜调焦于无穷远 调节要求： 根据前述自准直原理，当叉丝位于物镜焦平面时，叉丝与小十字刻线的反射像共面，即绿十字与叉丝无视差，此时望远镜只接收平行光，或称望远镜调焦于无穷远。调节方法：在载物平台上（见图3）放置平面反射镜，构成图2所示的自准直光路。开启内藏照明灯泡，照明透光小十字形刻线。调节目镜（转动目镜手轮，筒壁
