8分光计的调节和使用141

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1、分光计的调节和使用许多物理量，例如折射率、光栅常数、光的色散率、光的波长等可以通过角度的测量测 定。因此，精确测量光线的偏转角度在光学实验中甚为重要。分光计是精确测定光线偏转角 度的一种光学仪器，也是摄谱仪、单色仪等光学仪器的基础，为此，我们应该了解分光计的 结构，掌握分光计的调节和使用方法。实验目的1. 了解分光计的结构，掌握其调节要求和调节方法2. 掌握测量三棱镜顶角的方法。3. 掌握测量棱镜主折射率的方法。实验原理及方法1. 分光计的调节 调节分光计的要求：望远镜聚焦于无穷远处；平行光管、望远镜的光轴重合且与仪器的 转轴相垂直；平行光管产生平行光；载物台平面与仪器转轴垂直。1.1 调节望

2、远镜1.1.1 使望远镜聚焦于无穷远，打开目镜小灯，从目镜观察分划板，旋转目镜镜头，使 分划板上的双十字叉丝清晰。1.1.2 在平台上放一平面反射镜，如图1 所示。转动平台。使镜面对着望远镜主轴，调 节平台水平调节螺丝I和II以及望远镜水平调节螺丝，使镜面与望远镜主轴垂直，从目镜中 观察由平面镜反射回的绿色十字像。前后移动分划板套筒，使分划板置于望远镜的物镜焦平 面上，使绿十字与分划板叉丝间无视差。此时望远镜对无穷远聚焦，再锁紧目镜套筒紧固螺 丝。图21.2 调节望远镜主轴与仪器转轴垂直 将平台转过180，用上述方法，在望远镜中找绿色十字像，平面反射镜两个都出现十 字像后，再调望远镜和平台的倾

3、斜度，用各半法，先调望远镜水平调节螺丝，使绿十字移近调整用十字横线一半，如图2 (b)所示。再调平台调节螺丝I和II,使反射像绿十字和分 划板调整用十字叉丝的横线完全重合，如图2 (c)所示。再将平台转过180，用同样方法 反复调节。直至平面镜任一面对准望远镜时，反射像绿十字均和分划板调整用十字叉丝重合。1.3 调载物台与仪器转轴垂直将平面镜(拿起)转过 90，转动载物平台使平面镜对准望远镜，调节平台调节螺丝 III使绿十字和调整用十字叉比重合并无视差。调节至此，望远镜光轴与仪器转轴垂直，且载物台的面与仪器转轴垂直。1.4 调节平行光管1.4.1 调节平行光管使产生平行光 将钠光灯置于狭缝前，

4、从望远镜中观察狭缝像，前后移动狭缝套筒，改变狭缝与平行光管物镜间的距离，使狭缝像清晰。此时平行光管发出平行光。1.4.2 使平行光管主轴与仪器转轴垂直 转动狭缝套筒，使狭缝呈水平，调平行光管水平调节螺丝，使狭缝像与测量用十字叉丝水平线重合，此时平行光管主轴与望远镜主轴平行且垂直于仪器转轴。然后将狭缝竖直，以 备测量用。入射光图 3图 42. 三棱镜顶角的测量将三棱镜放于载物台上，并使顶角A对准平行光管(顶角应放在平台中心处，否则会 增大测量误差)，使平行光照射在三棱镜的两个反射面上。从AC面反射的光线可将望远镜 转到I处进行观察,测量时先使狭缝像落于叉丝之内侧，再沿一个方向调节望远镜微调螺丝,

5、 使叉丝竖线对准狭缝的像，这时得到望远镜的位置读数申和申，再将望远镜沿同一方向转12到1处，使叉丝竖线又一次对准狭缝像，得到望远镜的位置读数申1和申2。从图3可得棱 镜的顶角 A 为1）（申申）+ （申申）A = 112243. 棱镜折射率的测量用纳光灯照亮狭缝，将已知顶角为A的待测三棱镜按图4所示位置放在平台上，转动望远镜至T1位置，能清楚地看到经棱镜折射后形成的狭缝像。转动平台，狭缝像也跟着转。 望远镜跟踪狭缝像观察。当平台继续沿一个方向转动而狭缝像却往返方向移动时，这个转折点的位置t2与原入射光的夹角即为最小偏向 。反复观察，找出狭缝像至最细程度，并2 m in微调望远镜，使其竖直叉丝与

6、狭缝像重合，记录两边游标的读数申和申。移去三棱镜，转动望远镜，使望远镜中竖直叉丝对准平行光管的狭缝像，记录两边游标读数P。和咋，重复测量，按min2）求出 的测量结果。min把 A 和 代入公式minsin(A+min)2.Asin23）求出棱镜对钠光的折射率，并写出测量结果。仪器构造及使用分光计、平面反射镜、钠光灯、三棱镜等。分光计主要由平行光管、望远镜、载物台和读数装置四部分组成。其示意结构如图 5 所示。图51狭缝宽度调节螺丝2狭缝套筒紧固螺丝3平行光管4支持架5载物平台6望远镜镜筒7目镜套筒主轴水平调节螺丝 8目镜视度调节手轮9阿贝目镜照明灯10望远镜主轴水平调节螺丝11载物平台锁紧螺

7、丝12度盘13望远镜微调螺丝14望远镜与度盘固定螺丝15望远镜止动螺丝（在背面） 16底座17游标微调螺丝18游标盘止动螺丝19载物台水平调节螺丝20平行光管主轴水平调节螺丝分光计的读数装置由刻度盘和游标盘两部分组成。刻度盘分为360，最小分度为半度 （30），半度以下的数可借助游标确读出。游标等分30 格，游标的这30小格正好与刻度盘 上的 29 小格对齐，因此可知游标上一小格为 29，游标上一小格与刻度盘上一小格两者之差 为 1，从而推知游标上 n 小格与刻度盘上 n 小格相差 n 。149* 30F+14f149*44角游标的读法与直游标（如游标卡尺）相似，以游标零线为准，先读出大数（大

8、于30 的部分），再利用游标读出小数（小于 30的部分），大数跟小之和即为测量结果。现举二 例试读，如图 6 所示。149+22rI+922*（町图6在制作分光计时，难以做到使望远镜、刻度盘的旋转轴线与分光计中心轴完全重合。为 消除刻度盘与分光计中心轴偏心而引起的误差，在游标盘同一条直径的两端各装一个读数游 标。测量时两个游标都应读数，然后分别算出每个游标两次数之差，取其平均值作为测量结 果。实验内容1. 根据分光计的结构和调节要求调节分光计。2. 测定三棱镜的顶角 A。3. 测定最小偏向角。min4. 根据公式计算三棱镜的折射率 n。操作重点及难点1.首先应从望远镜中到绿十字像，若找不到应先粗调，从侧面观察找反射像，然后调节 平台螺丝，使绿十字像出现在望远镜中，最后用各半法进行细调。2.分光计调节中的三个垂直与三个聚焦的调节。注意事项1.测顶角时，三棱镜顶角应靠近载物台中心位置，否则反射光不能进入望远镜。2.在读数时，要注意望远镜转运过程中是否经过刻度盘零点，如经过末读数应加（或减） 360。设计性实验试拟出用自准法测三棱镜顶角A的方法预习思考题1. 分光计有哪几个主要部分？各部分的主要作用是什么？2. 分光计调节的具体要求是什么？如何调节？讨论题能否用三棱镜代替平面镜调节分光计？为什么？试拟出实验步骤。