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1、实验报告分光计范文 实验四 分光计得调整及光栅常数得测定 分光计作为基本得光学仪器之一,它就是精确测定光线偏转角得仪器,也称之为测角仪。光学中很多基本量(如反射角、折射角、衍射角等)都可以由它直接测量。因此，可以应用它测定物质得有关常数(如折射率、光栅常数、光波波长等),或研究物质得光学特性(如光谱分析)。应用分光计必须经过一系列仔细得调整，才能得到准确得结果。因此,在学习使用过程中,要做到严谨、细致,才能正确掌握。 【实验目得】 。了解分光计构造得基本原理。 2学习分光计得调整技术,掌握分光计得正确使用方法. 。利用分光计测定光栅常数。 【实验原理】 1分光计 光线入射到光学元件上,由于反射
2、或折射等作用,使光线产生偏离，分光计就就是用来测量入射光与出射光之间偏离角度得一种仪器。要测定此角，必须满足两个条件: 入射光与出射光均为平行光； 入射光、出射光以及反射面或折射面得法线都与分光计得刻度盘平行. 为此,分光计上装有能造成平行光得平行光管、观察平行光得望远镜及放置光学元件得载物台,它们都装有调节水平得螺钉。为了读出测量时望远镜转过得角度,配有与望远镜连接在一起得刻度盘，如图41所示。各部分别介绍如下： 读数装置。在底座9得中央固定一中心轴,度盘与游标盘21套在中心轴上，可以绕中心轴旋转;度盘下端有轴承支撑,使旋转轻便灵活;度盘上得刻线把360圆周角分成720等份，每份为30。同一
3、直径方向两端各有一个游标读数装置,测量时,对望远镜得两个位置中每一位置都读出两个数值,然后对同侧得差值读数取平均值,这样可以消除因偏心引起得误差（见本实验参考资料)。 平行光管。立柱2固定在底座上，平行光管安装在立柱上,平行光管得光轴位置可以通过立柱上得调节螺钉26、7分别进行左右、水平微调,平行光管有一狭缝装置1。旋松螺钉,转动装有狭缝得内套筒使狭缝成严格得垂直状，前后移动内套筒,使狭缝严格地处在透镜焦平面上,则平行光管发出狭缝平行光。 狭缝得宽度可在0、022、0mm内由螺钉28调节，一般在教师指导下调节. 图- 望远镜结构 图43 分划板视场 望远镜。阿贝自准直望远镜8安装在支臂上,支臂
4、与转座20固定在一起并套在度盘上。当松开制动螺钉16时，转座与度盘可以相对转动，当旋紧此制动螺钉,转座与度盘一起旋转.旋紧制动架18与底座上得制动螺钉17时，借助于此制动架末端上得调节螺钉可以对望远镜进行左右转动微调.望远镜得光轴位置,可以通过螺钉12、1分别进行水平、左右微调. 阿贝自准直望远镜内部结构如图12所示，从目镜所见分划板视场如图43.旋目镜调焦手轮11，使目镜中能十分清晰地瞧到分划板上得分划线.旋松螺钉9，转动目镜组0使分划线成水平状。前后移动目镜组，使分划板处在物镜得焦平面上,则亮十字经物镜发出得光为平行光，当它被反射回望远镜时，将在分划板上成清晰得亮十字像,且与实物亮十字无视
5、差。 载物台。载物台5套在游标盘上,可绕中心轴旋转，旋紧载物台锁紧螺钉7与制动架4与游标盘得制动螺钉5时,借助于立柱得调节螺钉24可以对载物台进行微调。放松载物台锁紧螺钉时,载物台可根据需要升高或降低。调到所需位置后,再把锁紧螺钉锁紧.载物台有三只调平螺钉6,可用来调节载物台面,使之与旋转主轴垂直。 照明.外接6、3V电源，插头插图 图 4-1 JJY 型 型 1? 分光计 图 图 4-4 衍射光栅 分划线 十字叉丝 在底座得插座上，经导电环通到转座得插座上,望远镜系统得照明器插头与之相接,这样可以避免望远镜系统旋转时电线拖动。 。光栅 光栅就是由许多等宽度a（透光部分）、等间距b(不透光部分
6、)得平行缝组成得一种分光元件。当波长为得单色光垂直照射在光栅面上时，则透过各狭缝得光线因衍射将向各方向传播，经透镜会聚后相互干涉,并在透镜焦平面上形成一系列间距不同得明条纹。根据夫琅与费衍射理论,衍射光谱中明条纹得位置由下式决定： (a+）sin k =k（k=0,1,2,） (4-1) 式中a+ =d称为光栅常数，k为光谱级数， k 为第k级谱线得衍射角。见图44，k=对应于=0，称为中央明条纹,其它级数得谱线对称分布在零级谱线得两侧。 如果入射光不就是单色光,则由式(4-1）可知，不同, k 也各不相同，于就是将复色光分解。而 _k 0, k =0处，各色光仍然重叠在一起，组成中央明条纹。
7、 _明条纹两侧对称地分布k=1，,级光谱线,各级谱线都按波长由小到大，依次排列成一组彩色谱线,如图5所示。 根据式（-1)，如能测出各种波长谱线得衍射角 k ，则从已知波长得大小，可以算出光栅常数d；反之,已知光栅常数d,则可以算出波长 【实验仪器】 分光计,钠光灯，双平面镜，光栅。 【注意事项】 1.移动望远镜时，只能推动立柱1,不允许搬动镜筒及目镜。 2。取放双面镜及光栅时只能拿边缘，不许触摸表面，且严防失手摔碎;不许擦拭光栅. .狭缝宽度要在教师指导下缓慢调节。 【实验步骤】 1。首先,检查仪器及用具就是否齐全、完好,然后将钠灯电源插头插于墙上,打开钠光灯预热。打开6V变压器开关。 2。
8、目镜得调焦:转动接目镜调焦手轮11直至视场中分划线清晰。 。望远镜调焦:取出双平面镜,扣在望远镜得前端,即使平面镜平面与望远镜光轴垂直.从目镜中观察,可以瞧到一亮斑，旋松螺钉9,前后微动目镜组,对望远镜进行调焦,使亮斑成为清晰得十字像,旋紧螺钉9。 图 图 4-5 光栅衍射谱 4。调整望远镜光轴、载物台平面垂直于旋转主轴: 粗调:调节载物台a、b、c三只螺钉使两圆盘夹缝处螺钉螺纹数大致相等（个螺纹数最佳）;调节目镜下方螺钉12使望远镜大致水平。细调：把双平面镜按图所示方位放置于载物台上，左手使灰台板左右小角度转动,使平面镜平面与望远镜光轴有横向垂直机会，眼瞧目镜,同时用右手调节望远镜水平调节螺
9、钉1(寻找纵向垂直机会)至视场中出现亮十字像,并调2使十字像处于图43所示位置（实际操作中可简化为十字像横与分划线重与)转动灰台板使双平面镜转到反面，用手小角度左右转动,寻找反面垂直机会,若无十字像出现,立即把平面镜转回正面。观察望远镜状态,瞧目镜一端就是向上还就是向下倾斜？ 判断后,调节螺钉12校正望远镜水平,此时，视场中十字像偏离了分划线（注意:上-不可出视场;下-不过横叉丝)，调节载物台螺钉a,使亮十字像回到分划线,经过一次或多次判断、调节，反面视场中定会瞧到十字像。但此时反面十字像横与分划线不重与。调节螺钉12使十字像向分划线趋近一半,再调节载物台螺钉b使二者重合（以下称一半一半法);
10、转回正面，十字像横与分划线又不重与了,调螺钉12使十字像向分划线趋近一半，再调节螺钉a使二者重合。这样反复多次一半一半地调节,就会使得两面得十字像横均与分划线重合，望远镜光轴与旋转主轴垂直了,但此时载物台平面不一定与旋转主轴垂直,这就是由于两条直线确定一个平面.以上仅调了一条直线,即、b螺钉顶端所在得直线。这时可把双面镜按图4-7所示放置，调节螺钉(此时不能再动螺钉、b、12）使双面镜正面对应十字像横与分划线重合,这时载物台平面与旋转主轴垂直了。 图4-6 双面镜初放置 图4 双面镜转置 5。调节分划板成水平与竖直 当载物台连同双平面镜相对望远镜旋转时观察，如果分划线与亮十字得移动方向不平行,
11、就要转动目镜组,使亮十字得移动方向与分划线平行.注意，此时不可破坏望远镜得调焦，然后将目镜得锁紧螺钉旋紧。 6.平行光管得调焦 首先关掉望远镜目镜照明器上得光源,拿走载物台上得双平面镜。打开狭缝28,用漫反射光照明狭缝,前后移动狭缝装置1,使狭缝清晰地成像在望远镜分划板平面上。然后把平行光管光轴左右调整螺钉26调到适中位置,并调节望远镜光轴左右调 整螺钉与平行光管水平调整螺钉27，使狭缝位于视场中心。最后，旋转狭缝装置,使狭缝与目镜分划板得叉丝竖线平行,注意不要破坏平行光管得调焦,然后将狭缝装置锁紧螺钉旋紧。 表41 次数 目镜竖丝位置 左端刻度盘读数 右端刻度盘读数 1 左一级 1 2 右一
12、级 1 ? 2 ? 左一级 右一级 3 左一级 右一级 。用钠黄光(=589、3m）测衍射角:将平行光管正对钠光灯,并将光栅放在载物台上使其与平行光管光轴垂直，观察其零级及一级衍射条纹,可以瞧到一级衍射条纹就是两条靠得很近得谱线(589、0nm与589、m）,=58、3nm就是它们得波长得平均值。分别测定左一级、右一级衍射条纹左、右两端刻度盘得读数,重复测量三次,并记录在表4-1中。 图 128 角游标读数练习 图2- 偏心差原理 如此，得本光栅对钠黄光得一级衍射角为 () 求得此光栅衍射得一级衍射角得三次测量得平均值,取B=度，求测量结果得不确定度 1 ，并由求得光栅常数，由 1 利用不确定度传递公式 (43) 求得d,则光栅常数=d。 *注意要化为弧度。 【思考题】 、应用分光计进行测量之前,应调节到何种状态? 2、调节分光计得基本步骤就是什么？ 3、按游标原理,读出图4-8中得角度数。 参考资料 消除偏心差得原理 由于刻度盘中心与游标盘中心并不一定重合，真正转过得角度同读出得角度之间会稍有差别，这个差别叫“偏心差”。 如图4-9所示，O与O分别为刻度盘与游标盘得中心,游标盘转过得角度为,但读出得角度,在两个游标上分别为 与 2 。 由几何原理可知: ， 又因为 故 所以实验时,取两个游标读出得角度数值得平均值。 模板,内容仅供参考
