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1、实验22 分光计调节与棱镜顶角的测定实验目的1.了解分光计的结构并学习其调节与使用的方法。2.学习用分光计测定棱镜的顶角。实验内容调节分光计（1）把望远镜目镜分划板上的叉丝调节清晰；（2）把望远镜调节到适合观察平行光；（3）把望远镜的光轴调节到与仪器的主轴垂直；（4）把平行光管调节到能够出射平行光；（5）把平行光管的光轴调节到与望远镜共轴；（6）把狭缝调节成竖直状态且宽度适中。 2. 用反射法测量棱镜的顶角。背景知识分光计是一种常用的比较精密的光学仪器。其基本原理是，让光线通过狭缝和聚 焦透镜形成一束平行光线，经过光学元件形 成光学现象成像在望远镜的焦平面上，通过 目镜进行光学现象的观察并进行
2、各种光线的 偏转角度的测量，从而得到光学参量如折射 率、波长、色散率、衍射角等。分光计主要由自准直望远镜、平行光管、载物台和刻度盘组成，如图2所示。各部分的详细结构如图3所示。分光计结构介绍 平行光管望远镜游标盘刻度盘载物台三足底座图2 分光计的基本构造图图3 分光计结构图图4 望远镜的结构示意图（1）望远镜望远镜由套筒、物镜和阿贝自准直目 镜组成。其中阿贝自准直目镜由全反射 棱镜、十字形小孔、光源、分划板组成 。其结构如图4所示。（2）平行光管平行光管的作用是把普通光源发出的 光转化为线状的平行光光源。其结构为： 在镜筒的一端装有消色差透镜组；筒的另 一端装一个可伸缩的套筒，套筒末端有一 个
3、狭缝装置，如图5所示。图5 平行光管结构示意图（3）载物台载物台是用来放置待测样品的圆盘， 它可以单独绕分光计中心轴转动或升降 ，其下方装有三个调平螺钉，如图6所示 。图6 载物台结构示意图（4）角度刻度盘刻度盘由刻度盘主尺和双游标盘组成 。刻度盘主尺最小分度值为0.5度。双游标 盘上的两个游标分别装在在黑色内盘边缘 对径方向，游标分成30小格。游标盘一般 固定不动。刻度盘主尺和望远镜联动，可 绕仪器转轴转动如图7所示。图7 刻度盘结构示意图一、 调节分光计1粗调（1）目测粗调使望远镜光轴大致水平， 并 粗调平行光管使其与望远镜大致共 轴。（2）调节载物台水平度调节螺丝使载物 台台面大致水平。
4、一、 调节分光计2、调节望远镜（1）目镜调焦 目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能 很清楚地看到目镜中分划板上的刻线 和叉丝。调焦办法：接通仪器电源， 把目镜调焦手轮旋出，然后一边旋进 一边从目镜中观察，直到分划板刻线 成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目 镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破 坏时为止（如图8）。 遮光窗图8 目镜分划板一、 调节分光计 2、调节望远镜 （2）应用自准法对望远镜调焦，使其适合观察平行光a、 接上电源，将分划板照亮。b、将双面反射镜放在载物台上（如图9）。c、调节望远镜府仰角螺钉，寻找经过平面镜反射回来的的绿十字，并前后移动目镜装置对望远镜调焦，使绿十字叉丝成像清晰（如图1
5、0）。 图9 双面反射镜的放置图10 双面反射镜反射 回来的绿十字一、 调节分光计2、调节望远镜（3）应用各半调节法调节望远镜的光轴与仪器的主轴垂直。a、望远镜内出现清晰的绿十字叉丝像，而与 分划板上方的十字刻度线有一定的高度差 h（图11 a）。b、调节载物台调平螺丝b 或c，使高度差h 减 小一半（图11 b）。c、再调节望远镜光轴仰角调节螺丝，使高度 差 全部消除（图11c）。图11 各半调 节法示意图一、 调节分光计d、旋转载物台，使双面反射镜转过180 ， 重复各调一半法，使绿十字叉丝像如图11(c)所示。e、重复上述步骤，使经双面反射镜两个面 反 射的的绿十字叉丝像均如图11 (c
6、)所示 。一、 调节分光计3、调节平行光管（1）调节平行光管，使其适合观察平行光调节平行光管上的狭缝装置在平行光 管轴线上的位置，直到狭缝的像最清 晰，此时平行光管出射平行光，如图 12 所示。图12 平行光 管出射平行光一、 调节分光计3、调节平行光管（2）调节平行光管，使其与望远镜共轴旋转狭缝90o，使其与目镜分 划板水平刻线平行，调节平行 光管水平调节螺钉，使狭缝与 目镜视场中心的水平刻线重合 ，如图13 所示。图13 平行光管与 望远镜共轴示意图一、 调节分光计3、调节平行光管（3）调节缝宽适中（0.5mm左右）旋转狭缝90o，使其与目镜分 划板竖直刻线平行，调节狭缝 宽度调节手轮，使
7、狭缝宽度适 中，如图14所示。图14 狭缝宽度调节示意图二、二、 反射法测定棱镜的顶角反射法测定棱镜的顶角实验时用分光计，把平行光管出射的平行光透射到棱镜的两个光学面上通过 望远镜分别对准两反射光束，测量出两方向对应的读数 和 ， 那么根据（1）式顶角的计算公式为：反射法测定棱镜的顶角的原为：把棱镜的 顶角对准平行光管，使平行光管发出的平 行光束分投射到棱镜的两个光学面上（如 图1），按照光线的反射定律，经棱镜的两 个光学面反射后，反射光分别向两边分开 。顶角 与两反射光方向之间的夹角 的关系为： 实验原理及方法（1）（2）图1 反射法测定三 棱镜顶角原理图二、 反射法测定棱镜的顶角1、如图1
8、所示，将三棱镜放在载物台上，让棱镜 顶角对准平行光管，则平行光管射出的光束照 在三棱镜的两反射面AB面和AC面上。2、根据光的反射定律，分析一下经两个反射面 反射过来的反射光的大致方向；3、将望远镜转到两反射光的方向上观察经两反 射面反射过来的狭缝的像，同时观察两个像的 高度是否等高，如果不相等，必须调节载物台 调平螺丝使之等高。二、 反射法测定棱镜的顶角4、将望远镜转到位置“1”，微调望远镜位置，使 分划板竖直叉丝对准狭缝象，从角度刻度盘的 左右游标上读出方向“1”的读数 。5、将望远镜转到位置“2”，微调望远镜位置，使 分划板竖直叉丝对准狭缝象，从角度刻度盘的 左右游标上读出方向“2”的读
9、数 。实验完成当实验完成，所有实验相关原始数据（包当实验完成，所有实验相关原始数据（包括每一测量量的仪器示值误差）都已按要求记括每一测量量的仪器示值误差）都已按要求记 录在预习报告的三线表中后，可示意教师检验录在预习报告的三线表中后，可示意教师检验 自己的实验数据。教师在检查、核对完该同学自己的实验数据。教师在检查、核对完该同学 的仪器状态与数据无误的仪器状态与数据无误并签字并签字后，填写好仪器后，填写好仪器 使用登记表，整理好仪器，并收回椅子，方可使用登记表，整理好仪器，并收回椅子，方可 离开实验室离开实验室思考题：如何判断你观察到的光学现象为最清晰的 现象？请从主轴与双面反射镜的关系来解释各半 调节法调节望远镜光轴与仪器主轴垂直的 依据。如果仪器已经调节好。在实验过程中，改 变了载物台，是否应该再使用各半调节法 重新调节望远镜光轴与仪器主轴垂直？思考题：4、在测量的数据中如何判断是否应该加上 360o。5、在观察三棱镜两个反射面反射过来的狭 缝的像时，可能一面能看到而另一面无 法看到，试分析原因？注意事项分光计是精密仪器，各部件的操作要小心。切勿用手或不干净的布和镜头纸去插拭望远镜、平行光管、三棱镜的光学表面。转到望远镜时手应扳望远镜支架，不可直接扳望远镜。几个紧固螺丝必须要锁紧。在重复测量过程中，三棱镜的位置不要改变。
