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1、实验名称：分光计的调节与使用实验目的：a了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法；b用分光计测定棱镜顶角及棱镜玻璃的折射率。实验仪器：分光计、钠灯、水银灯及三棱镜等。实验原理和方法：光学介质的折射率 n 可以通过很多方法来测量。本实验采用的是最小偏向角法。如下图所示，入射光束由空气中三棱镜的两个棱面 AB，AC 折射后，传播方向将发生改变。出射光束传播方向和入射光束方向之间的夹角称为偏向角。偏向角 的大小随入射光束在 AB 面上的入射角 的变化而变化。可以证明，当入射角 和 AC 面上的出射角 相等，即当入射光束和出1i 1i2i射光束对称与棱镜顶角 的平分面时，偏向角有极小值 并有0/s
2、in2/sin0a式中：n 是棱镜材料的折射率； 是棱镜主截面内的顶角； 是最小偏向角。只要把待测的0光学玻璃制成三棱镜，测出棱角 和最小偏向角 ，便可算出折射率 n。0介质折射率 n 是波长 的函数。现在，入射于棱面 AB 的是水银灯所发出的复色光，它是由波长为 579.1nm，577.0nm，546.1nm，491.6nm，435.8nm，407.8nm，404.7nm 的光组成的。各个波长的光虽然都有相同的入射角 ，但是他们的出射角 各不相同，也就是说，棱镜只能对于某1ii一波长处于最小偏向位置。测出此波长光束的最小偏向角，就可算出介质对此波长的折射率。续而，我们改变入射角 ，使得棱镜对
3、另一波长处于最小偏向位置，从而求出对另一波长的折射率。照此1i下去，分别测出各个波长的最小偏向角，并经计算得出相应的折射率，便可画出折射率 n 对于波长的关系曲线，即棱镜材料的色散曲线。下图为望远镜物镜后焦面上的水银光谱图。每条谱线对应着一个波长，它们都是狭缝对于某一波长的像。实验内容和步骤： a. 按调节分光计的要求调好分光计。b. 测三棱镜顶角 。在分光计已调好，三棱镜主截面垂直于仪器转轴的情况下，可用以下两种方法测量棱镜顶角 。自准法：如下图 a 所示点亮旁测小灯，转动刻度盘，先使由棱面 AB 反射回来的绿“十”字像在分划板准线上部的交叉点，记下两边游标读数 、 ；保持望远镜不动，转动刻
4、度盘连同载物12台，使 AC 面反射绿“十”字像也落在分划板准线上部的交叉点上，记下两游标的读数为 和 。12则顶角 2/18021A这里，已经消除了偏心差。反射法：如上图 b 所示，自平行光管射出的平行光同时照射在三棱镜的两个棱面 AB，AC 上，转动望远镜，测定两反射线的传播方向，两个方向之间的夹角是 ，则21Ac. 测定水银谱中波长为 579.1nm， 546.1nm，491.6nm ，435.8nm ， 404.7nm 的 5 条光谱线的最小偏向角。我们必须测量棱镜主截面内的最小偏向角，这要求棱角 A 的棱边与仪器转轴平行，即与已调好的望远镜光轴垂直，这样才能保证棱镜的主截面和刻度盘平
5、行，为了便于调节，先使三棱镜的一个棱面 AB 垂直平台下面两个调节螺丝 和 的连线，如下图所示。转动刻度盘连同平台使 AB 面1V2正对望远镜。调节 和 螺丝，使在望远镜中看到的由 AB 面反射回来的叉丝像与叉丝重合，也1V2就是使 AB 面和望远镜光轴垂直。然后使 AC 面正对望远镜，单调节螺丝 。使 AC 面反射的叉丝3V像也和叉丝重合。反复对 AB 面和 AC 面校验几次，直至两个面反射的叉丝像都与叉丝重合，这时，三棱镜的主截面已和仪器转轴垂直。在以后的操作中，就不要改变三棱镜的位置了。为了测量某一波长的最小偏向角，用水银灯照亮平行光管狭缝，转动刻度盘和载物台，使棱镜处于如下图所示的位置
6、。先用眼沿出射光寻找折射后的狭缝像，找到后再将望远镜移到眼睛所在方位，此时在望远镜中就能看到水银光谱线。然后，稍稍转动刻度盘连同载物台以改变入射角 ，观1i察谱线是往偏向角大的方向移动还是往减小的方向移动，并且还要慢慢地转动望远镜，以保证某一波长的谱线不要移出视场。当棱镜转到某一位置时，某一谱线会达到一个转折位置，即棱镜不论向哪个方向转动，该谱线均往偏向角增大的方向移动，这一位置就是偏谱线的最小偏向角位置。将望远镜的叉丝交点定在这一最小偏向角位置上，并借助载物台微调螺旋使棱镜作微小转动以检查叉丝中心是否定在最小偏向角位置上。然后，从两个游标上分别读出描述望远镜位置的刻度，它们标志光束经棱镜偏转
7、后的传播方向。这时，刻度盘不能再出现任何转动了。然后，转动望远镜使它对着直接由平行光管射出的光束，并让望远镜的叉丝中心对准复色广的狭缝像，读出两个游标所指示的刻度，它们标志着入射光束的传播方向。同一个游标上前后两刻度之差就是最小偏向角。从两游标上得到两个最小偏向角值。为消除偏心差，该谱线的最小偏向角 应是这两个值的算术平均值。0依照上述方法，相续测出 5 条指定谱线的最小偏向角。参数及数据记录：见附表思考题：1分光计由哪几部分组成？ 答：分光计由三角底座、望远镜、平行光管、载物台、读数盘五部分组成。2分光计调整的要求是什么？答：使光管发出平行光，望远镜聚焦于无穷远，同时使平行光管和望远镜的光轴与转轴垂直。3若刻度盘中心 与载物台中心 不重合，即存在着偏心差，假定载物台从 转到 ，实O 12际转过的角度为 ，而刻度盘上的读数是 ， ， ， ，试证明：121212证明:设: ；12112则由几何关系可知： （1）（2）432因 ；412故有（1）（2）得： 121212/)(
