《大学物理实验课件：分光计调节与棱镜材料折射率测量》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理实验课件：分光计调节与棱镜材料折射率测量（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验目的实验目的了解分光计的结构及各组成部件的作用。掌握分光计的调节方法，学会用最小偏向角法测量棱镜材料的折射率(必做)。根据实验要求，正确测定三棱镜的顶角（选做）。A三棱镜底边三棱镜底边平行光管平行光管望远镜望远镜望远镜望远镜(偏向角偏向角)测量光路图测量光路图最小偏向角最小偏向角minmin的测量的测量实验原理实验原理偏向角大小偏向角大小与哪些因素与哪些因素有关？怎么有关？怎么找最小偏向找最小偏向角角? ? 由理论计算可知，三棱镜对某一光波的折射率为：由理论计算可知，三棱镜对某一光波的折射率为： 其中，其中，A等于等于6060，对应实验中所用棱镜的顶角，对应实验中所用棱镜的顶角， minm
2、in为为该波长所对应的该波长所对应的最小偏向角最小偏向角。分光计、双面反射镜、三棱镜、低压汞灯、照明装置。实验仪器实验仪器仪器介绍仪器介绍 结构示意图结构示意图 光学测角仪的型号很多，结构基本相同，都有五个部件组成：底座、平行光管、自准直望远镜、载物小平台和读数装置。分光计的下部是一个三脚底座，中心有一个竖轴，称为分光计的中心轴。 现将JJY型分光计介绍如下： 仪器介绍仪器介绍 平行光管平行光管 平行光管的一端装有会聚透镜，另一端内插入一套筒，其末端为一宽度可调的狭缝。如附图2所示。当狭缝位于透镜的焦平面上时，就能使照在狭缝上的光经过透镜后成为平行光。仪器介绍仪器介绍 自准直望远镜（阿贝式）自
3、准直望远镜（阿贝式） 阿贝式自准直望远镜与一般望远镜一样具有目镜、分划板及物镜三部分。分划板上刻的是“”形的准线，在边上粘有一块45全反射小棱镜，其表面上涂了不透明薄膜，薄摸上刻了一个空心十字窗口，小电珠光从管侧射入后，调节目镜前后位置，可在望远镜目镜视场中看到附图左中所示的景象。若在物镜前放一平面镜，前后调节目镜（连同分划板）与物镜的间距，使分划板位于物镜焦平面上时，小电珠发出透过空心十字窗口的光经物镜后成平行光射于平面镜，反射光经物镜后在分划板上形成十字窗口的像。若若平平面面镜镜镜镜面面与与望望远远镜镜光光轴轴垂垂直直，此此象象将将落在落在“”准线上部的交叉点上，如附图右所示。准线上部的交
4、叉点上，如附图右所示。仪器介绍仪器介绍 载物小平台载物小平台 载物小平台用以放置待测物体，台上有一弹簧压片夹，用以夹紧物体，台下有三个螺丝a1、a2、a3或a、b、c，可调节平台水平，如附图所示。仪器介绍仪器介绍 读数装置读数装置 读数装置由刻度圆盘和沿圆盘边相隔180对称安置的两个游标T、T组成，如附图所示。刻度圆盘分成360，最小分度为半度（30），小于半度的读数，利用游标读出。游标上有30格，故游标上的读数单位为1。角游标读数方法与一般游标相同。测量角度时，可以固定角游标，转动刻度盘；也可以固定刻度盘，转动角游标。两两个个游游标标对对称称放放置置，是是为为了了消消除除刻刻度度盘盘中中心心
5、与与分分光光计计中中心心轴轴线线之之间间的的偏偏心心差差，测测量量时时，要要同同时时记记下下两两游游标标所所示示的的读读数数。即测量一个角度要读取即测量一个角度要读取4 4个读数！个读数！仪器介绍仪器介绍 计算测计算测量角度量角度A三棱镜底边三棱镜底边平行光管平行光管望远镜望远镜望远镜望远镜(偏向角偏向角)两游标位置读数为两游标位置读数为两游标位置读数为两游标位置读数为则偏向角：则偏向角：注意：在使用过程中，如有一个游标越过注意：在使用过程中，如有一个游标越过360360，计算，计算转动角度时，角坐标小的读数应加转动角度时，角坐标小的读数应加360360。仪器介绍仪器介绍 偏心差的存在及消除偏
6、心差的存在及消除由于仪器中心轴和度盘刻度中心在制造及装配时，不可能完全重合，且轴套之间也总存在间隙，故望远镜的实际转角j 与刻度盘读数窗上读得的角度q 不尽一致，如附图6所示。图中，O为转轴中心，O为度盘刻度中心，j为望远镜实际转角，q1及q2分别为从游标读数窗口读出的角度值。这种测角仪器的“偏心差”上一种系统误差一般通过安置在转轴直径上的两个对称的游标读数窗来消除。显然，从附图6所示的几何关系可知j+1= q1+2， j+2= q2+1，两式相加得 2j+（2+1）= q1+ q2+（1+2）故2j = q1+ q2偏心差的示意及消除图重要提示重要提示望远镜、平行光关管的镜头及三棱镜的反射面
7、不能用手摸，有尘土时应用镜头纸擦，且轻拿轻放，不用时放入专用盒中。熟悉分光计结构，对照示意图找到望远镜俯仰螺钉、载物台水平控制螺钉（3颗）、平行光管俯仰螺钉，并了解其作用和使用方法；对照分光计示意图，在仪器上找到16号（左下）、17号（右下）、22号（后下）三颗螺钉，要求如下：左紧-右松-后固定；自准直方法和各半调节法是顺利完成分光计调节的关键！实验中载物台装置与刻度盘要固定在一起，载物台转动是通过旋转刻度盘实现的，且不可直接用手转动载物台；手持照明装置用完要关闭开关。调节思路和目标调节思路和目标目视粗调水平及初期调节准备分步细调望远镜水平载物台水平平行光管水平利用自准直方法和各半调节方法利用
8、自准直方法共轴1 1、目测粗调、目测粗调 望远镜与平行光管等高且其主轴垂直于中心轴，载物台基本水平，螺钉应位于中间可调位置。2 2、望远镜聚焦于无穷远、望远镜聚焦于无穷远 调望远镜目镜调节手轮，使黑色叉丝和绿框中的十字最清楚（如左图）；将双面平面镜紧贴物镜，在目镜中找反射回的十字像，调节目镜套筒位置至十字像清晰无视差（如右图）。调节步骤与要点123目镜调节手轮叉丝与十字清晰123、望远镜水平调节、望远镜水平调节 将双面平面镜按左图要求放置在载物台上，旋转刻度盘带动载物台及平面镜转动，先后使两镜面正对望远镜物镜，在目镜中找到绿十字像。用各半调节法分别将绿十字像调至与上方叉丝重合，反复调节，使两面
9、的十字像均与上叉丝重合。注意：此步以后望远镜水平调节螺丝注意：此步以后望远镜水平调节螺丝不可再动！不可再动！a、b螺钉可控制镜面俯仰螺钉可控制镜面俯仰平面镜另一侧平面镜另一侧平面镜一侧平面镜一侧平面镜前后两面分别正对望远镜，并观察调出绿十字像平面镜前后两面分别正对望远镜，并观察调出绿十字像ab 望远镜的俯仰角望远镜的俯仰角与平面镜镜面的倾斜与平面镜镜面的倾斜角各调节一半，反复角各调节一半，反复调节使得平面镜两面调节使得平面镜两面反射的绿反射的绿“十十”字像字像均与均与“”形叉丝上形叉丝上横线重合。此时望远横线重合。此时望远镜调节水平。镜调节水平。注意：此步以后望远镜水平，望远镜俯仰螺丝不可再动
10、！“各各半半调调节节”法法 介介绍绍各调各调“一半一半”各调各调“一半一半”hh/24 4、载物台水平调节、载物台水平调节（1）、将平面镜旋转90，镜面正对第三颗螺钉c，旋转载物台，使镜面正对望远镜。（2）、在目镜中找到平面镜反射的绿十字像，并调节c螺钉，使绿“十”字像与“”形叉丝上横线重合。（3）、c螺钉调节到位，即载物台水平。cc5 5、平行光管水平调节、平行光管水平调节转动望远镜，使其与平行光管大致平行；通过望远镜找到狭缝光，调节位置3螺钉使狭缝光聚焦清晰，调节位置2螺钉可以调整狭缝宽度，从而得到粗细合适、清晰可见的狭缝光。松开位置1螺钉，将狭缝装置转动90，并调节平行光管俯仰控制螺钉，
11、使狭缝光与中央横向叉丝线重合，此时平行光管调节水平；将狭缝装置转90到原来位置，此时分光计调节完毕。1、狭缝装置固定螺钉2、狭缝宽度控制螺钉3、狭缝伸缩控制螺钉4、平行、平行光管俯光管俯仰螺钉仰螺钉狭缝转狭缝转动动90平行光管不水平平行光管不水平平行光管水平平行光管水平调俯仰调俯仰狭缝转狭缝转回原来回原来位置位置观察到的狭缝光观察到的狭缝光 将三棱镜放在载物台上，转动望远镜及游标盘至合适位置时可以在望远镜中观察到折射光线；左右转动游标盘，会发现谱线移动的转折位置，此时的偏向角为最小偏向角。固定游标盘止动螺钉，保持入射角不变。转动望远镜，使出射光绿光与竖直叉丝线重合，测出出射光位置读数 ；移去三
12、棱镜，转动望远镜对准平行光管，使谱线与竖直叉丝线重合，测出入射光读数 。毛玻璃毛玻璃面面转动望远镜观察出射绿光，测量出射光位置读数移走三棱镜，转动望远镜对准平行光管使谱线与竖直叉丝线重合，测出入射光读数转动望远镜及游标盘至合适位置时可以在望远镜中观察到折射光线毛玻璃毛玻璃面面转动游标盘改变入射角，并在望远镜中观察到出射光线的转折位置拧紧图中游标盘止动螺钉，保持入射角不变，此时偏向角最小6 6、测量最小偏向角、测量最小偏向角 将测量数据填入下表将测量数据填入下表出射光位置读数出射光位置读数入射光位置读数入射光位置读数顶角顶角A=60A=60课后在报告内计算：课后在报告内计算：注意：在使用过程中，如有一个游标越过注意：在使用过程中，如有一个游标越过360360，计算，计算转动角度时，角坐标小的读数应加转动角度时，角坐标小的读数应加360360。当堂计算出该角度，当堂计算出该角度，便于老师检查数据便于老师检查数据
