实验7 分光计的调整与使用★1、本实验所用分光计测量角度的精度是多少？仪器为什么设两个游标？如何测量望远镜转过的角度？本实验所用分光计测量角度的精度是：1＇.为了消除因刻度盘和游标盘不共轴所引起的偏心误差,所以仪器设两个游标.望远镜从位置Ⅰ到位置Ⅱ所转过的角度为,注：如越过刻度零点,则必须按式来计算望远镜的转角.★2、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β,则反射的小十字像和平面镜转过1800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.反射的小十字像和平面镜转过180o后反射的小十字像的位置是一上一下,此时应该载物台下螺钉,直到两镜面反射的十字像等高,才表明载物台已调好.光路图如下：ABABA或B★3、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？调节要求：①望远镜、平行光管的光轴均垂直于仪器中心转轴；②望远镜对平行光聚焦〔即望远调焦于无穷远〕；③平行光管出射平行光；④待测光学元件光学面与中心转轴平行. 判断调节达到要求的标志是：①望远镜对平行光聚焦的判定标志；②望远镜光轴与分光计中心转轴垂直的判定标志；③平行光管出射平行光的判定标志；④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. 调节方法：①先进行目测粗调；②进行精细调节：分别用自准直法和各半调节法进行调节.4、在分光计调节使用过程中,要注意什么事项？①当轻轻推动分光计的可转动部件时,当无法转动时,切记不能强制使其转动,应分析原因后再进行调节.旋转各旋钮时动作应轻缓.②严禁用手触摸棱镜、平面镜和望远镜、平行光管上各透镜的光学表面,严防棱镜和平面镜磕碰或跌落.③转动望远镜时,要握住支臂转动望远镜,切忌握住目镜和目镜调节手轮转动望远镜.④望远镜调节好后不能再动其仰角螺钉.5、测棱镜顶角还可以使用自准法,当入射光的平行度较差时,用哪种方法测顶角误差较小？的成立条件是入射光是平行的,当入射光的平行度较差时,此公式已不再适用,应用自准直法测三棱镜的顶角,用公式来计算,误差较小.★6、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β,则反射的小十字像和平面镜转过1800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.反射的小十字像和平面镜转过180o后反射的小十字像的位置不变,此时应该调节望远镜仰角螺钉,使十字反射像落在上十字叉线的横线上.光路图如下ABAABBABA或B图3 望远镜光轴未与中心轴垂直的表现与调整7、是否对有任意顶角A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？不能.8、在测角时某个游标读数第一次为343°56',第二次为33°28',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？游标经过圆盘零点：不经过圆盘零点：9、在实验中如何确定最小偏向角的位置？向一个方向缓慢的转动游标盘〔连同三棱镜〕,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.10、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望远镜,看到的折射谱线颜色排列顺序是什么？黄、绿、紫实验8 迈克尔逊干涉仪的调整与使用1、从迈克尔逊干涉形成条纹的条件、条纹的特点、条纹出现的位置和测量波长的公式.比较等倾干涉条纹和牛顿环〔等厚干涉〕异同.迈克尔孙同心圆条纹是等倾干涉形成的,中间级次高〔中心级次最高〕,越往边缘级次越低,若光程差为半波长的奇数倍,中心暗,若光程差为半波长的偶数倍,中心明.牛顿环同心圆条纹是等厚干涉形成的,中间级次低〔中心级次最低〕,越往边缘级次越高,从反射方向观察中心是暗斑.2、迈克尔逊干涉仪中的补偿板、分光板各起什么作用？用钠光或激光做光源时,没有补偿板P2能否产生干涉条纹？用白光做光源呢？补偿板起补偿光程的作用.分光板使入射光束分为振幅〔或光强〕近似相等的透射光束和反射光束.用钠光或激光做光源时,没有补偿板P2能产生干涉条纹,用白光做光源不能.Na光和He—Ne激光单色性好,没有补偿板P2,移动M1,改变由M1和M2反射到达观察屏的两光束的光程差,使其小于相干长度,即可观察到干涉条纹.白光单色性差,分出的两束光只有在光程差δ≈0时,才能看到彩色干涉条纹,如果没有补偿板P2,由M1反射的光经过分光板三次,而由M2反射的光只经过分光板一次,对两束光产生不同的色散,导致不同波长的干涉条纹位置不同,使光强趋于均匀,干涉条纹会消失.只有使用补偿板,才可以使不同波长的光被分成的两束光都满足光程差δ≈0.3、怎样准确读出可动反射镜的位置？先从主尺上读出整数部分,再从粗动手轮上读出小数点后第一、第二位数,最后从微动手轮上读出小数点后第三、第四位数并加一位估计数字,即最后一位小数为估计数字.4、在迈克尔逊干涉仪的一臂中,垂直插入折射率为1.45的透明薄膜,此时视场中观察到15个条纹移动,若所用照明光波长为500nm,求该薄膜的厚度.插入n1透明薄膜后,光程差改变了2d〔n1-1〕,即Δδ=2d〔n1-1〕,所以根据Δδ=Δkλ式和Δk=ΔN,可得,即薄膜的厚度为.实验9 RLC电路的稳态特性1、测量幅频特性时,是否要保持电压Us不变？测量幅频特性时,要保持电压Us不变.这样放大器输出电压的高低就代表着放大器的放大量,这样就可以测出幅频特性.2、如何用实验的方法找出RLC电路的谐振频率？如图1所示,连接好电路,电源用函数信号发生器提供,再利用示波器,使其同时显示电源的输出波形与电阻两• 图1 RLC串联电路端电压的波形,接着调节示波器和函数信号发生器,使两个波形基本上重合,则此时函数信号发生器上显示的频率即为谐振频率.3、改变信号源频率f时,不调节信号发生器的"输出信号幅度"旋钮,其输出电压Us是否变化？改变信号源频率f时,不调节信号发生器的"输出信号幅度"旋钮,其输出电压Us会发生变化.因为频率f越接近谐振频率时,电路中的电流就会越大,而信号发生器是有一定的内阻,当电流变大时,信号源输出的电压就会变小.4、RLC串联电路中,已知电容C耐压为50V,回路品质因数Q=100,为了保证电容C不被击穿,电源电压Us最大不能超过多少？由公式Uc=QUs得Us=Uc/Q=50V/100=0.5V.5、交流电路中,如何表示电压和电流的大小和相位的变化？用复数与矢量图解法来表示.6、什么是RLC串联谐振？谐振时回路参数有何特征？RLC串联电路中,当信号的频率f为谐振频率,即感抗与容抗相等〔〕时,电路的阻抗有最小值〔Z=R〕,电流有最大值〔〕,电路为纯电阻,这种现象称为RLC串联谐振.谐振时,有品质因数,通频带,.7、什么是RLC串联电路的幅频特性曲线？根据幅频特性曲线怎样求通频带？RLC串联回路电流 I 与电源的频率f〔w=2pf〕有关,RLC串联电路的I―f 的图3 RLC串联幅频曲线关系曲线称为RLC串联电路的幅频特性曲线〔如图3所示〕.在RLC串联幅频曲线图中,将电流I=0.707I0的两点频率f1、f2的间距定义为RLC回路的通频带Df0.7,则.8、什么是回路的品质因数?谐振时,回路的感抗〔或容抗〕与回路的电阻之比成为回路的品质因数.9、什么是RLC回路的通频带？如何比较RLC回路的滤波性能？将电流I=0.707I0的两点频率f1、f2的间距定义为RLC回路的通频带Df0.7.电阻R越大,则品质因数Q越小,通频带Df0.7越宽,滤波性能就越差10、电路谐振时,电感、电容的电压与品质因数Q有什么关系？谐振时,电感与电容的电压有最大值,是电源电压的Q倍,即图4 LRC串联相频曲线11、RLC串联电路的相频特性是什么？RLC串联电路的j - f的关系曲线称为RLC串联电路的相频特性曲线,如图4所示.12、使串联电路发生谐振的方法有几种？怎样确定电路呈电感性还是呈电容性？使串联电路发生谐振的方法有：调节电源频率；f不变,调节C；f不变,调节L.UR波形在US波形左边,则US落后于UR〔即电压滞后于电流〕,电路为电容性,j 值应取负号.US超前于UR,电路为电感性,则US超前于UR,j值应取正号.实验16 用分光计研究光栅光谱1、光栅光谱和棱镜光谱有哪些不同之处?在上述两种光谱中,哪种颜色的光偏转最大?光栅光谱——依据光栅衍射产生色散形成.同一级次K,λ↑→φ↑,所以可见光中的红光衍射角最大.棱镜光谱——根据不同的光在玻璃中的折射率不同而产生色散.λ↑→n↓→偏向角δ↓,故紫光偏转最大.2、什么是光栅常数与光栅分辨力？如何测定？光栅常数是指光栅两刻线之间的距离. 光栅分辨力是指把波长靠的很近的两条谱线分辨清楚的能力.光栅常数d可由公式计算出,其中为光谱线的衍射角,k为光谱级数,为该谱线的波长.光栅分辨力R可由公式R=kN算出,其中k为光谱级数,N为被入射平行光照射的光栅有效面积内的狭缝总条数.★3、如果在望远镜中观察到的谱线是倾斜的,应如何调整？这是由于平行光管透光狭缝倾斜不竖直所致.应把平行光管透光狭缝调竖直.★4、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？以绿光普线为例：按照实验要求调节好实验装置,转动望远镜,分别对准+1和-1级绿光谱线,记录相应的角位置读数〔,〕和〔,〕,则绿光谱线的衍射角.光栅常数.★5、用白光照射光栅时,将会形成什么样的光谱？从光栅方程中可以看出,对于给定的光栅常数d,λ不同,第k级主极大的位置不同.红光对应的衍射角大于紫光的,因此,光栅能把不同频率的光分开.如果用日光作实验,就能得到除0级谱线为白光亮线外,各级是从紫光到红光排列的彩色光谱★6、当用波长为589.3nm的钠黄光垂直照射到每毫米具有500条刻痕的平面透射光栅上时,最多能观察到第几级谱线？由光栅方程,显然当时,有,由本实验测得光栅常数d=1687.26nm,则,即最多能观察到第3级谱线.7、如果平行光并非垂直入射光栅片,而是斜入射,衍射图样会有何变化？这时光栅方程变为,显然衍射图样的0级亮线两边谱线位置分布不对称〔±K级谱线的衍射角不相等〕.8、如何判断平行光是否垂直入射光栅面？以光栅面作为反射面,用自准直法调节,当反射绿十字像与分划板的上十字线重合,则平行光垂直入射光栅面.9、实验中当狭缝太宽或太窄时将会出现什么现象？为什么？狭缝太宽则分辨本领下降,如两条黄光线分辨不清；太窄,透光量太少,光线亮度太弱,视场太暗不利于测量.实验17 等厚干涉实验1、什么是光的"干涉现象"？光的干涉条件是什么？什么是等厚干涉、定域干涉与半波损失？两列频率相同的光波在空中相遇时发生叠加,在某些区域总加强,在另外一些区域总减弱,出现明暗相间的条纹或者是彩色条纹的现象叫做光的干涉. 光的干涉条件：两列光波的频率相同,相位差恒定,振动方向一致的相干光源. 由同一厚度薄膜产生同一干涉条纹的干涉称作等厚干涉. 在特定区域内存在的干涉称为定域干涉.半波损失,就是当光从折射率小的光疏介质射向折射率大的光密介质时,在入射点,反射光相对于入射光有相位突变π,即在入射点反射光与入射光的相位差为π,由于相位差π与光程差λ /2相对应,它相当于反射光多走了半个波长λ /2的光程,故这种相位突变π的现象叫做半波损失.dndmDnDmhRnRm2、用读数显微镜测量出来的牛顿环直径是其真实大小吗？如何调节使视场变清晰？是.读数显微镜就是拿来测长度的,它的显微镜部分是让你更清楚地看到被。