分光仪的调整及其应用-性学案.docx

摘要：本实验报告主要对分光仪测三棱镜顶角的两种方法进行了对比和分析。先介绍了两种测量方法的实验原理以及操作方法，然后进行了实验数据处理和不确定度计算，对误差进行了定量分析。接下来在精确度、操作难度以及结合实际数据这三个方面对两种测量方法进行了一个全面的对比。最后结合文献提出了一些实验改进的方法。Abstract:This report focuses on the experimental measurement prism spectrometer corners of the two methods were compared and analyzed. First introduced the principle and method of operation of two experimental measurement methods, then processing and computing the uncertainty of the experimental data, a quantitative analysis of the error. Next in terms of accuracy, as well as the actual difficulty of the operation of these three aspects of the two measurements performed a comprehensive comparison. Finally, with some experimental literature suggests ways to improve.一、实验原理1.1反射法测量三棱镜顶角反射法测顶角须使入射平行光经ＡＢ、ＡＣ面反射后能够通过望远镜，而望远镜是绕主轴旋转的，所以ＡＢ和ＡＣ面的反射平行光必须通过主轴才能进入望远镜。因此只有顶角Ａ处于主轴中心Ｏ附近时，ＡＢ、ＡＣ面的反射光才能进入望远镜。所以测量顶角时，应尽量将顶角Ａ平移靠近主轴中心处。测量原理：旋转载物台至三棱镜顶角Ａ对准平行光管，使部分平行光由ＡＢ面反射；另一部分平行光由ＡＣ面反射。当望远镜在左侧位置观察到ＡＢ面反射的狭缝像，在右侧位置观察到ＡＣ面反射的狭缝像时，望远镜转过了角度，由图2可知又因为 所以1.2自准直法测量原理：在调三棱镜的AB面和AC面与望远镜光抽垂直的过程中，当分别看到绿十字与上叉丝重合时，望远镜所转过的角度为，则由图2得二、实验仪器分光仪、平面反射镜、三棱镜、纳光及电源。三、实验主要步骤在测量三棱镜顶角之前，首先完成对分光仪的调整，包括粗调、望远镜的调整、平行光管的调整。3.1三棱镜的调整调整要求：欲测三棱镜顶角，必须使望远镜的光轴旋转平面垂直于待测顶角A的两光学平面AB面和AC面（如图3所示），即望远镜分别对准AB面和AC面时均应有绿色十字与上叉丝重合。三棱镜的放置如图3所示，按逆时针方向称三棱镜的三个顶角为A、B、C，AB、AC构成待测顶角A的光学面，BC为磨沙面。放置时，令三棱镜的AB（BC、AC）边平行于载物台上的径线（、）。这样一来，在调节（）线下的调平螺钉a（c）时，整个棱镜将以（ba）为轴转动，由于AB（AC）面与bc（ba）垂直，故不会影响AB（AC）面与仪器主轴的相对关系。调三棱镜的AB面和AC面与望远镜光轴垂直此调整在已调好望远镜的基础上进行。先用自准直法调AB面与望远镜光轴垂直（即AB面与仪器主轴平行），如不垂直，可调节调平螺钉b或c；再转动载物平台将AC面转向望远镜，此时可且只可调节调平螺钉a使AC面与望远镜光轴垂直，因为调a不会破坏已调好的AB面与望远镜光轴的垂直关系。从以上叙述中可体会到，三棱镜的放置与调平螺钉的调节，要遵循调整第二面的方位时不致改变第一面的方位的原则。按照此原则，并掌握当某调平螺钉到平台中心的连线与三棱镜的一棱面平行时。调节此螺钉不会改变该棱面的方位的规律，调整就会得心应手，否则会给调整带来麻烦。在调整三棱镜的过程中，可以看到应保证望远镜光轴的旋转平面与主轴的垂直关系不变，否则将造成测量角度的误差，损失分光仪测角的准确度。注：不需要使用半调法，因为望远镜以垂直于分光仪轴线。3.2反射法测三棱镜顶角将三棱镜的顶角A对准平行光管，平行光管射出的平行光在三棱镜的两个光学面AB和AC分别反射，移动望远镜至AB面一侧，慢慢转动望远镜镜筒，使其能接收到AB面上的发射来的平行光，这时在目镜里就能看到狭缝的像，此像为一道细亮线。移动望远镜镜筒使此亮线落在分划板中间的十字刻线上，分别几下两边游标读数，即为和。再将望远镜镜筒移到AC面一侧，同样也可以找到一条亮线，再分别记下两边游标读数，记为和。由反射定律和几何关系（见实验原理）得。而 ，