分光计的调节分析报告.docVIP

实验十 分光计的调节与应用 分光计是精确测定光线偏转角的仪器，也称测角仪，使用分光计时必须经过一系列的精细的调整才能得到准确的结果，它的调整技术是光学实验中的基本技术之一，必须正确掌握。本实验的目的就在于着重训练分光计的调整技术和技巧，并用它来测量三棱镜的偏向角。 【实验目的】 学习分光计的调节与使用； 学会分光计常见的几种应用。 【实验仪器】 分光计、钨光灯、三棱镜等。 【实验原理】 一、分光计的结构 分光计主要由底座、平行光管、望远镜、载物台和读数圆盘五部分组成。外形如图10-1所示。面反射光偏上，载物台转180°后，面反射光偏下，在目镜中看到的现象是面反射像在面反射像的上方。显然，调整方法是把面像(或面像)向上(向下)调到两像点距离的一半，使镜面和的像落在分划板上同一高度； 望远镜光轴没调好的表现及调整：假设载物台已调好，但望远镜光轴不垂直仪器主轴，见图10-6在图(a)中，无论平面镜面还是面，反射光都偏上，反射像落在分划板上十字线的上方。在图10-6(b)中，镜面反射光都偏下，反射像落在上十字线的下方。显然，调整方法是只要调整望远镜仰角调节螺钉(12)，把像调到上十字线上即可，见图10-6(c)； 载物台和望远镜光轴都没调好的表现和调整方法：表现是两镜面反射像一上一下。先调载物台螺钉，使两镜面反射像像点等高(但像点没落在上十字线上)，再把像调到上十字线上，见图10-6(c)。 图10-5 载物台倾角没调好的表现及调整原理 图10-6 望远镜光轴没调好的表现及调整原理 调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴 将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦平面上，物镜将出射平行光。调整方法是： 取下平面镜，狭缝对准前方水银灯光源，使望远镜转向平行光管方向，在目镜中观察狭缝像，沿轴向移动狭缝筒，直到像清晰。这表明光管已发出平行光，为什么？ 再将狭缝转向横向，调螺钉(25)，将像调到中心横线上，见图10-7(a)。这表明平行光管光轴已与望远镜光轴共线，所以也垂直仪器主轴。螺钉(25)不能再动。(为什么?) 再将狭缝调成垂直，锁紧螺钉，见图10-7(b) 图10-7 平行光管光轴与望远镜光轴共线图 图10-8 三棱镜最小偏向角原理图 三、用最小偏向角法测三棱镜材料的折射率 见图10-8，一束单色光以角入射到AB面上，经棱镜两次折射后，从AC面射出来，出射角为。入射光和出射光之间的夹角称为偏向角。当棱镜顶角A一定时，偏向角的大小随入射角的变化而变化。而当=时，为最小(证明略)。这时的偏向角称为最小偏向角，记为。 由图10-8中可以看出，这时 设棱镜材料折射率为，则 由此可知，要求得棱镜材料的折射率，必须测出其顶角A和最小偏向角。 【实验内容】 调整分光计(要求与调整方法见原理部分) 使三棱镜光学侧面垂直望远镜光轴 调载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，使棱镜三边与台下三螺钉的连线成三连互相垂直，见图10-9。试分析这样放置的好处。 图10-9 三棱镜在载物台上的正确放法 图10-10 测棱镜顶角 接通目镜照明光源，遮住从平行光管来的光。转动载物台，在望远镜中观察从侧面和反射回来的十字像，只调台下三螺钉，使其反射像都落到上十字线处，见图10-10调节时，切莫动螺钉(12)(为什么?)。 注意：每个螺钉的调节要轻微，要同时观察它对各侧面反射像的影响。调好后的棱镜，其位置不能再动。 测棱镜顶角 对两游标作一适当标记，分别称游标1和游标2，切记勿颠倒。旋紧度盘下螺钉(16)、(17)，望远镜和刻度盘固定不动。转动游标盘，使棱镜面正对望远镜，见图10-10记下游标1的读数和游标2的读数。再转动游标盘，再使面正对望远镜，记下游标1的读数′和游标2的读数′。同一游标两次读数之差｜｜或｜｜，载物台转过的角度，而是角的补角，即 测三棱镜的最小偏向角 平行光管狭缝对准前方水银灯光源。 旋松望远镜止动螺钉(16)和游标盘止动螺钉(23)，把载物台及望远镜转至如图10-11中所示的位置(1)处，再左右微微转动望远镜（保持游标盘及载物台不动），找出棱镜出射的各种颜色的水银灯光谱线(各种波长的狭缝像)。 轻轻转动载物台(改变入射角)，在望远镜中将看到谱线跟着动。改变，应使谱线往减小的方向移动(向顶角方向移动)。望远镜要跟踪光谱线转动，直到棱镜继续转动，而谱线开始要反向移动(即偏向角反而变大)为止。这个反向移动的转折位置，就是光线以最小偏向角射出的方向。固定载物台(锁紧23)，再使望远镜微动，使其分划板上的中心竖线对准其中的那条绿谱线(546.1mm)。 图10-11 测最小偏向角方法 测量 记下此时两游标处的读数和，取下三棱镜(载物台保持不动)，转动望远镜对准平行光