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1、实验实验 7 分光计的调整与使用分光计的调整与使用1 1本实验所用分光计测量角度的精度是多少？仪器为什么设两本实验所用分光计测量角度的精度是多少？仪器为什么设两个游标？如何测量望远镜转过的角度？个游标？如何测量望远镜转过的角度？（提示：（提示：精度精度仪器仪器能读准的最小分度能读准的最小分度(P.71)(P.71)；P.72P.72 最后一段；最后一段；参看参看 P.69P.69 和和的测量计算式）的测量计算式）min2 2假设平面镜反射面已经和转轴平行，而望远镜光轴和仪器转轴成假设平面镜反射面已经和转轴平行，而望远镜光轴和仪器转轴成一定角度一定角度，则反射的小十字像和平面镜转过，则反射的小十
2、字像和平面镜转过 1801800 0后反射的小十后反射的小十字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。（提（提示：实验书示：实验书【思考题思考题】3】3，注意，画光路图时，反射镜反射的光线，注意，画光路图时，反射镜反射的光线应能进入望远镜，才能从望远镜看到绿色反射十字像的位置。）应能进入望远镜，才能从望远镜看到绿色反射十字像的位置。）提示：提示：反射的小十字像和平面反射的小十字像和平面镜转过镜转过 180o后反射的小十字像的位置不后反射的小十字像的位置不变变，此，此时应该调节时应该调节望望远镜远镜仰角螺仰角螺钉钉，使十字反射像落在上
3、十字叉，使十字反射像落在上十字叉线线的的横横线线上。光路上。光路图图如下如下ABA或 B图图 3 望远镜光轴未与中心轴垂直的表现望远镜光轴未与中心轴垂直的表现及调整 3 3假设望远镜光轴已垂直于仪器转轴，而平面镜反射面和仪器转轴假设望远镜光轴已垂直于仪器转轴，而平面镜反射面和仪器转轴成一角度成一角度，则反射的小十字像和平面镜转过，则反射的小十字像和平面镜转过 1801800 0后反射的小十后反射的小十字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。 （提示：（提示：实验书实验书【思考题思考题】4）提示：提示：反射的小十字像和平面反射的小十
4、字像和平面镜转过镜转过 180o后反射的小十字像的位置是后反射的小十字像的位置是一上一下，此一上一下，此时应该载时应该载物台下螺物台下螺钉钉，直到两，直到两镜镜面反射的十字像等高，面反射的十字像等高，才表明才表明载载物台已物台已调调好。光路好。光路图图如下：如下：4.4.对分光计的调节要求是什么？如何判断调节达到要求？怎样才能对分光计的调节要求是什么？如何判断调节达到要求？怎样才能调节好？调节好？（提示：实验书（提示：实验书【实验原理实验原理】1】1、分光计调整原理、分光计调整原理 P.64P.64、6565）（1）对分光计调整的要求：）对分光计调整的要求：（看教材（看教材 P.64） 望远镜
5、、平行光管的光轴均垂直于仪器中心转轴；望远镜、平行光管的光轴均垂直于仪器中心转轴； 望远镜对平行光聚焦（即望远调焦于无穷远）望远镜对平行光聚焦（即望远调焦于无穷远） ； 平行光管出射平行光；平行光管出射平行光； （2 2）各部分调节好的判断标志）各部分调节好的判断标志（看教材（看教材 P.64-65P.64-65 望远镜调节和平行望远镜调节和平行光管调节部分）光管调节部分） 望远镜对平行光聚焦的判定标志望远镜对平行光聚焦的判定标志从望远镜中同时看到分从望远镜中同时看到分划板上的黑十字准线和绿色反射十字像最清晰且无视差。划板上的黑十字准线和绿色反射十字像最清晰且无视差。 （用自准（用自准直光路，
6、调节望远镜的目镜和物镜聚焦）直光路，调节望远镜的目镜和物镜聚焦） 望远镜光轴与分光计中心转轴垂直的判定标志望远镜光轴与分光计中心转轴垂直的判定标志放在载物放在载物台上的双面反射镜转台上的双面反射镜转 180180o o前后，两反射绿色十字像均与分划板上前后，两反射绿色十字像均与分划板上方黑十字线重合。方黑十字线重合。 （用自准直光路和各半调节法调整）（用自准直光路和各半调节法调整） 平行光管出射平行光的判定标志平行光管出射平行光的判定标志在望远镜调节好基础上，在望远镜调节好基础上，调节平行光管聚焦，使从调好的望远镜看到狭缝亮线像最清晰且调节平行光管聚焦，使从调好的望远镜看到狭缝亮线像最清晰且与
7、分划板上的黑十字线之间无视差。与分划板上的黑十字线之间无视差。 （操作：把调节好的望远镜对（操作：把调节好的望远镜对准平行光管，调节平行光管物镜聚焦）准平行光管，调节平行光管物镜聚焦） 平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直的判平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直的判定标志定标志使夹缝亮线像竖直和水平时能分别与望远镜分划板上使夹缝亮线像竖直和水平时能分别与望远镜分划板上的竖直黑十字线和中心水平黑十字线重合。的竖直黑十字线和中心水平黑十字线重合。 （把调节好的望远镜对（把调节好的望远镜对准平行光管，配合调节平行光管的仰角螺钉）准平行光管，配合调节平行光管的仰角螺钉）5. .
8、是否对有任意顶角是否对有任意顶角 A A 的棱镜都可以用最小偏向角测量的方法来测的棱镜都可以用最小偏向角测量的方法来测量它的材料的折射率？为什么？量它的材料的折射率？为什么？（提示：（提示：，）22sinsin(sin)2sinarcsin(22111minArAnrniAAnAi该式要满足，必须该式要满足，必须，即，即才会出现最小偏向角；才会出现最小偏向角；12sinAnnA1arcsin2 从三棱镜第二折射面不发生全反射条件是对第二折射面入射的从三棱镜第二折射面不发生全反射条件是对第二折射面入射的入射角要小于全反射临界角要求来讨论；）入射角要小于全反射临界角要求来讨论；）6.6.在测角时某
9、个游标读数第一次为在测角时某个游标读数第一次为 343343 5656，第二次为，第二次为 3333 2828，游标经过圆盘零点和不经过圆盘零点时所转过的角度分别是多游标经过圆盘零点和不经过圆盘零点时所转过的角度分别是多少？少？（提示：实验书（提示：实验书 P.69P.69 的注意部分，的注意部分，游标经过圆盘零点：游标经过圆盘零点：3249283356343360oooo不经过圆盘零点：不经过圆盘零点：）28310283356343ooo7 7在实验中如何确定最小偏向角的位置？在实验中如何确定最小偏向角的位置？（提示：阅读实验书（提示：阅读实验书 P.69 的（的（3）观察偏向角的变化，测量
10、绿色）观察偏向角的变化，测量绿色光线的最小偏向角部分。光线的最小偏向角部分。向一个方向缓慢的转动游标盘（连同向一个方向缓慢的转动游标盘（连同三棱镜）三棱镜） ，并用望远镜跟踪狭缝像，在望远镜中观察狭缝像的，并用望远镜跟踪狭缝像，在望远镜中观察狭缝像的移动情况，当随着游标盘转动而向某方向移动的狭缝像，正要移动情况，当随着游标盘转动而向某方向移动的狭缝像，正要开始向相反方向移动时，固定游标盘，此时确定的角度即是最开始向相反方向移动时，固定游标盘，此时确定的角度即是最小偏向角。小偏向角。 ）8.8. 测量三棱镜折射率实验中，从对准平行光管的位置开始转动测量三棱镜折射率实验中，从对准平行光管的位置开始
11、转动望远镜，看到的折射谱线颜色排列顺序是什么？望远镜，看到的折射谱线颜色排列顺序是什么？（提示：根据（提示：根据实验时观察到的现象写出，从不同波长折射率不同来分析为什实验时观察到的现象写出，从不同波长折射率不同来分析为什么是这样的顺序，么是这样的顺序，黄、绿、紫黄、绿、紫）实验实验 16 用分光计研究光栅光谱用分光计研究光栅光谱1 1光栅光谱和棱镜光谱有哪些不同之处光栅光谱和棱镜光谱有哪些不同之处? ?在上述两种光谱中，哪种在上述两种光谱中，哪种颜色的光偏转最大颜色的光偏转最大? ?提示：光栅光谱提示：光栅光谱依据不同波长的光经过光栅的衍射角不同而依据不同波长的光经过光栅的衍射角不同而产生的色
12、散。同一级次产生的色散。同一级次 K K，所以可见光中的红光衍射，所以可见光中的红光衍射角最大。角最大。棱镜光谱棱镜光谱根据不同波长的光在玻璃中的折射率不同而产生的色根据不同波长的光在玻璃中的折射率不同而产生的色散。散。nn偏向角偏向角 ，故可见光中紫光偏转最大。，故可见光中紫光偏转最大。2.2. 如果在望远镜中观察到的谱线是倾斜的，应如何调整？如果在望远镜中观察到的谱线是倾斜的，应如何调整？（这是由（这是由平行光管透光狭缝倾斜所致，只要把狭缝调正即可；光栅刻痕和仪平行光管透光狭缝倾斜所致，只要把狭缝调正即可；光栅刻痕和仪器中心转轴不平行，调平行即可。器中心转轴不平行，调平行即可。 ）3 3如
13、何测量光栅的衍射角？根据测量数据怎样计算谱线的衍射角和如何测量光栅的衍射角？根据测量数据怎样计算谱线的衍射角和光栅常数？光栅常数？（看教材，（看教材，记光栅方程。记光栅方程。 ）4 4用白光照射光栅时，形成什么样的光谱？用白光照射光栅时，形成什么样的光谱？提示：白光是波长分布连续的复色光，可从光栅方程衍射角与波提示：白光是波长分布连续的复色光，可从光栅方程衍射角与波长关系来分析。长关系来分析。（除（除 0 级谱线为白光亮线外，各级是从紫光到红光排列的连续彩色级谱线为白光亮线外，各级是从紫光到红光排列的连续彩色光谱）光谱）5 5如果平行光并非垂直入射光栅片，而是斜入射，衍射图样会有何如果平行光并
14、非垂直入射光栅片，而是斜入射，衍射图样会有何变化？变化？提示：这时光栅方程变为提示：这时光栅方程变为，显然衍，显然衍为入射角）（kd)sin(sin射图样的射图样的 0 级亮线两边谱线位置分布不对称（级亮线两边谱线位置分布不对称（K 级谱线的衍射角不级谱线的衍射角不相等）相等） 。6.6. 如何测量和判断如何测量和判断平行光是否垂直入射光栅面？平行光是否垂直入射光栅面？在实验中，先把分光计调好使之处在能准确测量状态。在实验中，先把分光计调好使之处在能准确测量状态。为使平行光管出射的平行光垂直入射到光栅面上，必须使为使平行光管出射的平行光垂直入射到光栅面上，必须使狭缝亮线像（零级谱线）与分划板上
15、竖直黑叉丝重合（望狭缝亮线像（零级谱线）与分划板上竖直黑叉丝重合（望远镜对准平行光管）远镜对准平行光管） ，然后调节使光栅面反射回的绿色十字像与分划，然后调节使光栅面反射回的绿色十字像与分划板上十字黑叉丝重合（平行光垂直入射光栅面）板上十字黑叉丝重合（平行光垂直入射光栅面） ，如图所示，这图是，如图所示，这图是垂直入射的判断方法之一。另一个方法分别测出同一级的正负衍射垂直入射的判断方法之一。另一个方法分别测出同一级的正负衍射角角、，看是否相等，实验要求相差不超过，看是否相等，实验要求相差不超过 。37 7实验中当狭缝太宽或太窄时将会出现什么现象？为什么？实验中当狭缝太宽或太窄时将会出现什么现象
16、？为什么？提示：狭缝太宽则分辨本领下降，如两条黄光线分辨不清（因为提示：狭缝太宽则分辨本领下降，如两条黄光线分辨不清（因为狭缝太宽，造成谱线过宽不够细锐而重叠）狭缝太宽，造成谱线过宽不够细锐而重叠） ；太窄，透光量太少，光；太窄，透光量太少，光线亮度太弱，视场太暗不利于测量。线亮度太弱，视场太暗不利于测量。8 8当用波长为当用波长为 589.3nm589.3nm 的钠黄光垂直照射到每毫米具有的钠黄光垂直照射到每毫米具有 500500 条刻痕条刻痕图 16-6的平面透射光栅上时，最多能观察到第几级谱线？的平面透射光栅上时，最多能观察到第几级谱线？（提示：光栅（提示：光栅常数常数 d=1/500mmd=1/500mm，衍射角最大为，衍射角最大为
