实验12分光计的调节和使用解读

实验12 分光计的调节和使用

一、实验目的

1．了解分光汁的结构，学习正确调节和使用分光计的方法。

2．用分光计测定三棱镜的顶角。

二、实验仪器

分光计、平面反射镜、三棱镜、汞灯等。

三、实验原理

分光计是一种能精确测量角度的光学仪器。用它可以测定光线偏转角度，如反射角、折射角、衍射角等等，而不少光学量（如光波波长、折射率、光栅常数等）可通过测量相关角度来确定。了解分光计的结构，正确调节分光计，对减小测量误差、提高测量精度是十分重耍的。

1.分光计的结构

图12-1 分光计结构图

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，其结构如图12-1所示。平行光管用来发射平行光，望远镜用来接收平行光，载物台用来放置三棱镜、平面镜、光栅等物体，读数装置用来测量角度。

分光计上有许多调节螺丝，它们的代号、名称和功能见下表。

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′），半度以下的角度可借助游标准确读出。游标等分为30格，游标的这30小格正好跟刻度盘上的29小格对齐，因此知道游标上1小格为29′，游标上1小格与刻度盘上1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′。

角游标的读法与直游标（如游标卡尺）相似，以游标零线为基准，先读出大数（大于30′的部分），再利用游标读出小数（小于30′的部分），大数跟小数之和即为测量结果。现举二例试读（见图12-2）。

在生产分光计时，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读数之差，取其平均值作为测量结果。用双游标消除偏心误差的原理详见附注。

2.分光计的调节

概括地说，分光计的调整要求是：使平行光管出射平行光；望远镜适合于接收平行光；平行光管和望远镜的光轴等高并与分光计中心轴垂直。

在正式调整前，先目测粗调：使望远镜和平行光管对直，并都对准分光计中心轴；将载物台、望远镜和平行光管大致调水平（实际要求与分光计中心轴垂直）。这一步很重要，只有做好粗调，才能按下列步骤进一步细调（否则细调难以进行）：

（1）调整望远镜使其达到下面两条要求（望远镜是由物镜镜筒、叉丝套筒和目镜镜

149°+22ˊ→149°22ˊ 149°30ˊ+14

ˊ→149°

44ˊ

图 12-2 角游标的读数示例

筒三部分组成。叉丝到目镜和物镜的距离皆可调节。常用的阿贝目镜式望远镜的结构和视场如上页图12-3所示）：

①用自准法调节望远镜，使之适合于接收平行光：点亮望远

镜侧窗的照明灯将叉丝照亮，前后移动目镜使叉丝位于目镜焦平

面上，此时叉丝看得很清楚。再按图12-4所示位置，将平面反射

镜置于载物台上（镜面朝望远镜）。然后缓慢转动载物台，同时调

节叉丝套筒（改变叉丝与物镜间距），从望远镜中找到由平面镜反

射回来的模糊光斑（如果找不到，则粗调没有达到要求，应重调）。

找到光斑后进一步细调叉丝套筒，光斑逐渐变变成清晰的“十”

字形像（它是叉丝平面上小黑十字的反射像）。当叉丝位于物镜焦

平面上时，叉丝发出的光经过物镜后成为平行光，平行光经平面

镜反射再次通过物镜后仍成像于叉丝平面。此时，从目镜中可同

时看清叉丝与“十”字形像，且两者无视差。至此，叉丝既落在

目镜焦平面上又落在物镜焦平面上，望远镜已适合于接收平行光。

各镜筒间的相对位置就不应改变了。

要补充说明的是，叉丝套筒在调节过程中应做适当转动，使竖直叉丝平行于分光计中心轴（怎样鉴别是否已达到了这一要求？）。

②使望远镜光轴垂直于分光计中心轴：测量中，平行光管和望远镜分别代表入射光和出射光方向。为保证测量精度，应使它们的光轴与刻度盘平行。由于制造仪器时刻度盘已与分光计中心轴垂直，所以只需调节它们的光轴与中心轴垂直就可以了。

望远镜调好焦后，从目镜中能同时看清叉丝和“十”字形像，且两者无视差。但“十” 字形像一般不处于小黑十字的对称位置（aa ˊ线）上。其原因可能是望远镜光轴未垂直中心轴，也可能是平面镜镜面与中心轴不平行，或者两者兼有。为使望远镜光轴垂直中心轴，调整方法如下：

首先检查平面镜正反两面分别正对望远镜时，视场中是否都能找到“十”字形像（如果找不到或只找到一个，说明粗调不合格，应进一步调整）。然后用螺丝9调节望远镜光轴倾斜度，使“十”字形像到aa ˊ线的距离减小一半，再调载物台螺丝G 1（或

G 3

）使两者重合。把载物台转l80°，使平面镜的反面正对望远镜，再次用“各半调节法”同样调节。如此反复调节，直到平面镜任一面正对望远镜时，视场中的“十”字形像都落在调整叉丝aa ˊ上时为止。此时，望远镜光轴就与中心轴垂直了。

调节过程中，不必刻板地运用“各半调节法”。若发现正反两面的反射像纵向位移较大，说明平面镜镜面与中心轴明显不平行，就应侧重调节螺丝G1或G3。如果纵向位移不大，但反射像都远离aaˊ线，这表明望远镜光轴与中心轴明显不垂直，就该侧重调节螺丝9了。

（2）调整平行光管。

①调整平行光管使之出射平行光：平行光管是由两个可以相对滑动的套简组成的，外筒上装有一组消色差透镜，内筒外端装有一个宽度可调的狭缝。

调节时先取下载物台上的平面镜，点亮汞灯使之正照狭缝。然后一边调节平行光管上狭缝和透镜的间距，一边用调好焦的望远镜对准平行光管观察。当狭缝正好调到透镜焦平面上时，平行光管就出射平行光。由于望远镜已适合于接收平行光，因此平行光射入望远镜后将在叉丝平面成像。这时从望远镜中能看到清晰的与叉丝无视差的狭缝像。

这就是说，我们是以调好焦的望远镜视场中，能否产生清晰的、无视差的狭缝像作为判据，来判别平行光管出射的是否是平行光的。

②使平行光管光轴与分光计中心轴垂直：调节螺丝3使狭缝像宽约1mm多，再转动狭缝使狭缝像平行于竖直叉丝，然后调节平行光管光轴水平调节螺丝1和高低调节螺丝2，把狭缝像精确调到视场中心且被十字叉丝所等分。至此，平行光管与望远镜的光轴重合且与分光计中心轴垂直。

四、实验内容

1.调整分光计

按分光计的调整要求和调节方法，正确调节分光计至正常工作状态。

2.调节三棱镜

要使三棱镜两折射面与分光计中心轴平行（即与已调好的望远镜光轴垂直）。

（1）将三棱镜按图12-5那样平放在载物台上。图中ABC表示三棱镜的横截面，AB、

AC、BC是三棱镜的三个侧面。其中，AB、AC两个

侧面是透光的光学表面（称为折射面）、侧面BC是毛

玻璃面（称为底面）。三棱镜两折射面的夹角 称为

顶角。放置三棱镜时，顶角要靠近载物台中央，折射

面要与载物台下调平螺丝的连线垂直。

（2）转动载物台，使三棱镜的一个折射面正对

望远镜。调节载物台调平螺丝，使“十”字形反射像

落在调整叉丝aa′上。转动载物台使另—折射面正对

望远镜，再按上述方法重新调节。来回反复调节几次，直到两个折射面都垂直于望远镜光轴为止。注意：调节过程中只能调节载物台下的调平螺丝，不能动望远镜下的方位调节螺丝。

3.用反射法测三棱镜顶角

转动载物台，使三棱镜顶角对准平行光

管，让平行光管射出的光束照在三棱镜两个

折射面上（见图12-6）。将望远镜转至I 处

观测左侧反射光，调节望远镜微调螺丝（11），

使望远镜竖直叉丝对准狭缝像中心线。再分

别从两个游标读出左侧反射光的方位角A θ、

B θ；然后将望远镜转至Ⅱ处观测右侧反射

光，相同方法读出右侧反射光的方位角A θ'、'B θ。由图12-6可以证明顶角为 )(4

12'-+'-==B B A A θθθθ?

α 要求测量3次以上，求平均值和不确定度，数据表格自拟。每次测量完后可以稍微变动载物台位置，再测下一次。

五、注意事项

1．三棱镜要轻拿轻放，要注意保护光学表面，不要用手触摸折射面。

2．用反射法测顶角时，三棱镜顶角应靠近载物台中央放置（即离平行光管远一些）否则反射光不能进入望远镜。

3．在计算望远镜转角时，要注意望远镜转动过程中是否经过刻度盘零点，如经过零点，应在相应读数加上360°后再计算。

六、问题讨论

1．在载物台上放置三棱镜时，为什么要使折射面垂直于载物台调平螺丝的连线？ 2．不用汞灯和平行光管，利用望远镜自身产生的平行光来测三棱镜顶角的方法称为自准法。试用自准法测三棱镜顶角，并说明测量原理和方法。

3．试利用图12-6，证明反射法测三棱镜顶角的测量公式2?α=。

七、附注：双游标消除偏心误差原理

测量时，游标盘、载物台均与分光计整体固联，而望远镜与刻度盘固联并绕自身转轴O 转动。当望远镜（刻度盘）绕O 轴转过一个角

度时，通过安装在游标盘对径上的两个游标分别

测得转角为A ?和B ?，而相对于分光计中心轴O

ˊ来说转角为?。由于O 轴跟O ′不一定重合，

一般情况下B A ???≠≠。

但由几何原理可知（见图12-7）：

A B B A ?α?α21,21==

而 B A αα?+=

故 ??

????-'+-'=+=B B A A B A θθθθ???21

)

(21

可见，两个游标所测转角的平均值即为望远镜（刻度盘）相对于中心轴实际转过的角度。因此，使用这种双游标读数装置可以消除偏心误差。

华中科技大学分光计的调节和使用实验报告

华中科技大学 分光计的调整与应用实验报告 U201213225 江烈 同济 实验目的：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顶角和最 小偏向角，计算出三棱镜材料的折射率。 实验原理：1）分光计的调节原理。（此项在实验的步骤中，针对每一步详细说明。） 2）测折射率原理： 实验要求：调整要求：①平行光管发出平行光。当i 1＝i 2'时，δ为 最小,此时2 1 A i =' 2 2 11 1min A i i i -='-=δ )(2 1 min 1A i += δ 设棱镜材料折射率为n ，则 2sin sin sin 1 1A n i n i ='= 故 2 sin 2sin 2sin sin min 1A A A i n +==δ 由此可知，要求得棱镜材料折射率n ，必须测出其顶角Ａ和最小偏向角min δ。

②望远镜对平行光聚焦。 ③望远镜，平行光管的光轴垂直一起公共轴。 ④调节动作要轻柔，锁紧螺钉锁住即可。 ⑤狭缝宽度1mm 左右为宜。 实验器材：分光计，三棱镜，水银灯光源，双面平行面镜。 实验步骤：⒈调整分光计： （1） 调整望远镜： ａ目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。 ｂ调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。 ｃ调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时， 反射象落在上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。 （2） 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面上，物镜将出射平行光。 2. 使三棱镜光学侧面垂直望远镜光轴。 （1）调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，是 镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直。 （2）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AC 和AB 返回的十字象，只调节台下三螺钉，使其反射象都落在上十子线处。 3. 测量顶角A ：转动游标盘，使棱镜AC 正对望远镜记下游标１的 读数1θ和游标２的读数2θ。再转动游标盘，再使AB 面正

实验10,11分光计的调整与使用

实验十 分光计的调整与使用 实验目的 1.了解分光计的基本结构和原理； 2.掌握分光计的调整要求和调整方法； 3.用分光计测三棱镜的顶角。 实验仪器 分光计，汞灯，玻璃三棱镜 仪器描述 分光计是一种精确测量角度的仪器，它常用来测量折射率、光波波长、色散率和观察光谱等。它是一种比较精密的仪器。分光计的结构如图10-1所示。 1－狭缝装置；2－狭缝装置锁紧螺钉；3－平行光管；4－制动架（二）；5－载物台；6－载物台调节螺钉（3只）；7－载物台锁紧螺钉；8－望远镜；9－目镜锁紧螺钉；10－阿贝自准直目镜；11－目镜调节手轮；12－望远镜仰角调节螺钉；13－望远镜水平调节螺钉；14－支臂；15－望远镜微调螺钉；16－转座与度盘止动螺钉；17－望远镜止动螺钉；18－制动架（一）；19－底座；20－转座；21－度盘；22－游标盘；23－立柱；24游标盘微调螺钉；25－游标盘止动螺钉；26－平行光管水平调节螺钉；27－平行光管仰角调节螺钉；28－狭缝宽度调节手轮 图10-1分光计的结构示意图 分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物台和读数圆盘5部分组成。

1.分光计底座底座中心有一固定转轴，望远镜、读数盘、载物台套在中心转轴上，可绕其旋转。 2.望远镜望远镜由物镜Y和目镜C组成，如图10－2所示。为了调节和测量，物镜和目镜之间装有分划板P，分划板上刻有“?”形格子，它固定在B筒上。目镜可沿B筒前后移动以改变目镜与分划板的距离，使“?”形格子能调到目镜的焦平面上。物镜固定在A筒的另一端，是一个消色复合透镜。B筒可沿A 筒滑动，以改变“?”形格子与物镜的距离，使“?”形格子既能调到目镜焦平面上又同时能调到物镜焦平面上。我们所使用的目镜是阿贝目镜，在目镜和分划板间紧贴分划板下边胶粘着一块全反射小棱镜R（此小棱镜遮去一部分视野），在分划板与小棱镜相接触的面上，镀有不透光的薄膜，并在薄膜上刻画出一个透光小十字，小十字的交点对称于分划板上边的十字线的交点，如图10-2所示。 图10-2阿贝目镜式望远镜 在目镜调节管外装有一个“T”型接头，在接头中装有一个磨砂电珠（电压6.3V，由专用变压器供电）。电珠发出的光透过绿色虑光片V和目镜调节管B上的小方孔射到小棱镜上，经它全反射后，透过小十字方向转为沿望远镜轴线，从物镜Y射出。若被物镜外面的平面镜反射回来，将成绿色十字像落在分划板上。 3．平行光管它的作用是产生平行光。一端是一个消色的复合正透镜，另一端是可调狭缝。如图10－3所示，狭缝和透镜的距离可通过伸缩狭缝套筒来调节，只要将狭缝调到透镜的焦平面上，则从狭缝进入的光经透镜后就成为平行光。狭

分光计的调整和使用

分光计的调整和使用 [分光计的结构] 1. 小灯； 2. 分划板套筒； 3. 目镜； 4. 目镜筒锁紧螺丝； 5. 望远镜斜度调节螺丝； 6. 望远镜镜筒； 7. 弹簧片； 8. 平行光管； 9. 平行光管斜度调节螺丝； 10. 狭缝套筒锁紧螺丝； 11. 狭缝宽度调节钮； 12. 游标盘锁紧螺丝； 13. 游标盘微调螺丝；14. 放大镜； 15. 游标盘；16. 刻度圆盘； 17. 底座；18. 刻度圆盘锁紧螺丝； 19. 刻度圆盘微调螺丝；20. 载物台； 21. 载物台水平调节螺丝； (a) 22. 载物台锁紧螺丝。 [分光计的调整内容和方法] 1.望远镜的调整 望远镜的结构如图(b) (b) (c) （1）目测粗调 调整载物台下的三个调平螺丝（21），使载物台呈水平状态。调节望远镜斜度调节螺丝（5）和平行光管倾斜度调节螺丝（9），使它们的光轴大致垂直于分光计转轴。 打开分光计电源，转动目镜调焦手轮（3），调节目镜对分化板的距离，看清分划板上的刻线和“+”字窗的亮线，然后放上双面镜。转动平台，观察从双面镜正、反两面反射的像是否进入望远镜内。适当调节望远镜斜度调节螺丝和载物台下的三个调平螺丝，使十字像进入望远镜镜筒内，如图(c)。 双面镜放置方法：将双面镜放置在载物台中央，与载物台上任意两个螺丝平行，如图(d)。

（d）（e） (f) (2)用自准直法调整望远镜聚焦于无穷远 伸缩目镜筒调节物镜和分划板的距离，使十字像清晰并无视差。 2．调整望远镜光轴和载物台，使之与分光计转轴垂直 调节载物台螺丝a如图(d)和望远镜倾斜度调节螺丝，使双面镜的正、反两面的反射像都成像在望远镜中分划板上方与“+”字窗对称的水平线上，如图（f）。调节方法：如果从双面镜正反两面反射回来的“+”字像都在分划板上水平线的上方或都在下方，可调节望远镜的斜度调节螺丝；如果正、反两面的反射像分别成像在上水平线的上下两侧，可采用逐次逼近法，即调节平台螺丝a，使像与叉丝距离移近一半；再调望远镜下的倾斜度螺丝，使像与叉丝重合，反之亦然。转过180°后，重复上面方法调节。 3．调整载物台垂直于分光计转轴 90，如图(e)。调节载物台另外两个螺丝b和c，仍在载物台上将双面镜转 采用逐次逼近法调节，使双面镜的正反两面的反射像与分划板上水平字线重合。 4.调整平行光管 （1）用光源将平行光管前面的狭缝照亮， 用望远镜观察狭缝的像是否清晰，同时调 节缝宽(11)，伸缩狭缝筒的位置直到看见 清晰的狭逢像(一条黄线)如图（g）。 （2）调节平行光管的斜度调节螺丝（9）， 使狭缝像在分划板上居中，上下对称。 [注意事项] 1．调节过程中，每一步调好后，在调节下一步的时候，不能再破坏原来的调节；2．不要用手触摸光学表面； 3．调节平行光管时再开钠灯，打开后不要再频繁开关； 4．不要将双面镜和三棱镜碰落、打碎，实验完毕后交给老师。 与分光计有关的实验 用分光计测量三棱镜的顶角及最小偏向角、光栅衍射实验、偏振光及其应用、超声光栅实验等。

分光计实验报告()

分光计实验报告 【实验目的】 1、了解分光计的结构和工作原理 2、掌握分光计的调整要求和调整方法，并用它来测量三棱镜的顶角和最小偏向角。 3、学会用最小偏向角法测棱镜材料折射率 【实验仪器】 分光计，双面平面镜，汞灯光源、读数用放大镜等。 【实验原理】 1、调整分光计： (1)调整望远镜： ａ目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。 ｂ调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。 ｃ调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时，反射象落在上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。 (2)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面上，物镜将出射平行光。 2、三棱镜最小偏向角原理 介质的折射率可以用很多方法测定，在分光计上 用最小偏向角法测定玻璃的折射率，可以达到较高的 精度。这种方法需要将待测材料磨成一个三棱镜。如 果测液体的折射率，可用表面平行的玻璃板做一个中 间空的三棱镜，充入待测的液体，可用类似的方法进 行测量。 当平行的单色光，入射到三棱镜的AB面，经折射 后由另一面AC射出，如图7.1.2-8所示。入射光线LD 和AB面法线的夹角i称为入射角，出射光ER和AC 面法线的夹角i’称为出射角，入射光和出射光的夹角 δ称为偏向角。 可以证明，当光线对称通过三棱镜，即入射角i0等于出射角i0’时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角δmin。由图7.1.2-8可知： δ=（i-r）+（i’-r’）（6-2） A=r+r’（6-3） 可得：δ=（i+i’）-A （6-4）

三棱镜顶角A 是固定的，δ随i 和i’而变化，此外出射角i’也随入射角i 而变化，所以偏向角δ仅是i 的函数．在实验中可观察到，当i 变化时，δ有一极小值，称为最小偏向角． 令 0=di d δ ，由式(6-4)得 1' -=di di （6-5） 再利用式（6-3）和折射定律 ,sin sin r n i = 's i n 's i n r n i = （6-6） 得到 r n i i r n di dr dr dr dr di di di cos cos )1('cos 'cos ''''? -?=??= ' 'csc csc 'sin 1cos sin 1'cos 2 2 2 2222 2 22r tg n r r tg n r r n r r n r --= --- = ' )1(1)1(12 2 22r tg n r tg n -+-+- = (6-7) 由式（6-5）可得：')1(1)1(12 22 2 r tg n r tg n -+=-+ 'tgr tgr = 因为r 和r’都小于90°，所以有r =r ’ 代入式（5）可得i =i'。 因此，偏向角δ取极小值极值的条件为： r =r ’ 或 i =i' （6-8） 显然，这时单色光线对称通过三棱镜，最小偏向角为δ min ，这时由式（6-4）可得： δ min =2i –A )(21 min A i += δ 由式（6-3）可得： A =2r 2 A r = 由折射定律式（6-6），可得三棱镜对该单色光的折射率n 为 2 sin )(21 sin sin sin min A A r i n += =δ （6-9） 由式（6-9）可知，只要测出三棱镜顶角A 和对该波长的入射光的最小偏向角δmin ，就可以计 算出三棱镜玻璃对该波长的入射光的折射率。顶角A 和对该波长的最小偏向角δ min 用分光计测定。 折射率是光波波长的函数，对棱镜来说，随着波长的增大，折射率n 则减少，如果是复色光入射，由于三棱镜的作用，入射光中不同颜色的光射出时将沿不同的方向传播，这就是棱镜的色散现象。 【实验内容】

分光计的调节与使用实验报告

分光计的调节与使用实验报告 姓名： 学号： 专业班级： 实验时间： 12周 星期四 上午10:00-12:00 一、试验目的 1、了解分光计的结构，掌握调节分光计的方法； 2、测量三棱镜玻璃的折射率。 二、实验仪器 分光计，三棱镜，准直镜。 三、实验原理 1.测折射率原理： 当i 1＝i 2'时，δ为最小,此时 21 A i =' 22 11 1min A i i i -='-=δ )(21 min 1A i += δ 设棱镜材料折射率为n ，则

2sin sin sin 1 1A n i n i ='= 故 2 sin 2sin 2 sin sin min 1 A A A i n +== δ 由此可知，要求得棱镜材料折射率n ，必须测出其顶角Ａ和最小偏向角min δ。 四、实验步骤 1.调节分光计 1）调整望远镜： a 目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。 b 调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。 c 调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时，反射象落在 上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。 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面上，物镜将出射平行光。 2）使载物台轴线垂直望远镜光轴。 a 调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，是镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直。 b 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AC 和AB 返回的十字象，只调节台下三螺钉，使其反射象都落在上十子线处。 注意）： 1、望远镜对平行光聚焦。

分光计的调整与使用

分光计的调整与使用 实验内容 1．测定棱镜顶角、最小偏向角。 2．测定棱镜材料的折射率。 教学要求 ?? １．了解分光计的结构及各组成部件的作用。 ?? ２．熟悉分光计的调整要求，掌握其调整技术。 实验器材 分光计，双面镜，钠光灯，三棱镜。 光线在传播过程中，遇到不同介质的分界面时，会发生反射和折射，光线将改变传播的方向，结果在入射光与反射光或折射光之间就存在一定的夹角。通过对某些角度的测量，可以测定折射率、光栅常数、光波波长、色散率等许多物理量。因而精确测量这些角度，在光学实验中显得十分重要。 ?? 分光计是一种能精确测量上述要求角度的典型光学仪器，经常用来测量材料的折射率、色散率、光波波长和进行光谱观测等。由于该装置比较精密，控制部件较多而且操作复杂，所以使用时必须严格按照一定的规则和程序进行调整，方能获得较高精度的测量结果。 分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会对它的调节和使用方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。对于初次使用者来说，往往会遇到一些困难。但只要在实验调整观察中，弄清调整要求，注意观察出现的现象，并努力运用已有的理论知识去分析、指导操作，在反复练习之后才开始正式实验，一般也能掌握分光计的使用方法，并顺利地完成实验任务。 ?? 实验原理 ?? 三棱镜如图24-1 所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角α称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。 图24-1三棱镜示意图 ?? 1．反射法测三棱镜顶角α T 如图24-2 所示，一束平行光入射于三棱镜，经过AB面和AC面反射的光线分别沿 3

和4T 方位射出，3T 和4T 方向的夹角记为θ，由几何学关系可知： ?? 342 12T T -== θα 图24-2反射法测顶角 2．最小偏向角法测三棱镜玻璃的折射率 假设有一束单色平行光LD 入射到棱镜上，经过两次折射后沿ER 方向射出，则入射光线LD 与出射光线ER 间的夹角δ称为偏向角，如图24-3所示。 ? 图24-3最小偏向角的测定 转动三棱镜，改变入射光对光学面AC 的入射角，出射光线的方向ER 也随之改变，即偏向角δ发生变化。沿偏向角减小的方向继续缓慢转动三棱镜，使偏向角逐渐减小；当转到某个位置时，若再继续沿此方向转动，偏向角又将逐渐增大，此位置时偏向角达

物理实验报告《分光计的调整和三棱镜顶角的测定》-总结报告模板

物理实验报告《分光计的调整和三棱镜顶角的测定》 【实验目的】 1．了解分光计的结构，学习分光计的调节和使用方法； 2．利用分光计测定三棱镜的顶角； 【实验仪器】 分光计，双面平面反射镜，玻璃三棱镜。 【实验原理】 如图6所示，设要测三棱镜AB面和AC面所夹的顶角a，只需求出j即可，则a ＝1800－j。 图6 测三棱镜顶角 【实验内容与步骤】 一、分光计的调整 （一）调整要求： 1．望远镜聚焦平行光，且其光轴与分光计中心轴垂直。 2．载物台平面与分光计中心轴垂直。

（二）望远镜调节 1．目镜调焦 目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能很清楚地看到目镜中分划板上的刻线和叉丝，调焦办法：接通仪器电源，把目镜调焦手轮12旋出，然后一边旋进一边从目镜中观察，直到分划板刻线成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破坏时为止。旋转目镜装置11，使分划板刻线水平或垂直。 2．望远镜调焦 望远镜调焦的目的是将分划板上十字叉丝调整到焦平面上，也就是望远镜对无穷远聚焦。其方法如下：将双面反射镜紧贴望远镜镜筒，从目镜中观察，找到从双面反射镜反射回来的光斑，前后移动目镜装置11，对望远镜调焦，使绿十字叉丝成像清晰。往复移动目镜装置，使绿十字叉丝像与分划板上十字刻度线无视差，最后锁紧目镜装置锁紧螺丝10 . （三）调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴（各调一半法） 调节如图7所示的载物台调平螺丝b和c以及望远镜光轴仰角调节螺丝13，使分别从双面反射镜的两个面反射的绿十字叉丝像皆与分划板上方的十字刻度线重合，如图8（a）所示。此时望远镜光轴就垂直于分光计中心轴了。具体调节方法如下： （1）将双面反射镜放在载物台上，使镜面处于任意两个载物台调平螺丝间连线的中垂面，如图7所示。 图7 用平面镜调整分光计 （2）目测粗调。用目测法调节载物台调平螺丝7及望远镜、平行光管光轴仰角调节螺丝13、29，使载物台平面及望远镜、平行光管光轴与分光计中心轴大致垂直。

分光计的调整和使用

实验30 分光计的调整和使用 分光计是一种测量光线偏转角的仪器，实际上就是一种精密的测角仪。由于不少物理量如折射率、波长……等往往可以用光线的偏折来量度，因此分光计是光学实验中的一种基本仪器。在分光计的载物台上放置色散棱镜或衍射光栅，它就成为一台简单的光谱仪器；在分光计上装上光电探测器，还可以对光的偏振现象进行定量的研究。为了保证测量的精确，分光计在使用前必须调整。分光计的调整方法对一般光学仪器的调整也是有一定通用性，因此学习分光计的调整方法也是使用光学仪器的一种基本训练。 [一]实验目的 1．了解分光计的结构，学会正确的调节和使用方法。 2．掌握用自准直法调节望远镜调焦至无穷远。 3．学会用分光计测量光学平面间夹角的方法。 [二]实验仪器 本实验使用JJY1 型的分光计。该分光计由“阿贝”式自准直望远镜、装有可调狭缝的平行光管、可升降的载物平台及光学度盘游标读数系统等四大部分组成。 1 ——目镜 2 ——小灯 3 ——望远镜筒 4 ——平行平面镜 5 ——平台倾斜度调节螺丝 6 ——平行光管 7 ——狭缝装置8 ——望远镜倾斜度调节螺丝 9 ——望远镜微调螺丝10——平行光管微调螺丝11——度盘微调螺丝12——望远镜锁进螺丝13——游标盘 图31-1

现将各部分逐一介绍。 1.“阿贝”式自准直望远镜 装有“阿贝”目镜的望远镜称“阿贝”式自准望远镜。 它用以观察平行光进行的方向。与普通望远镜相类似，它由物镜与目镜组成。改变物镜至目镜的距离，可以使不同距离远处的物体成象清晰。望远镜调焦于无穷远时，则可使从无穷远处来的平行光成象最清晰。 为了测量，物镜与目镜之间有叉丝，目镜与叉丝，及目镜、叉丝相对于物镜的距离均可调节，叉丝应位于目镜焦平面上。 目镜是有场镜和接目镜组成的，常用的目镜有二种：一是高斯目镜，在它的场镜和接目镜间装了一片与镜筒成45°角的薄玻璃片。当小灯的光经玻璃片反射后可将叉丝全部照亮。二是阿贝目镜，在目镜与叉丝之间装了一个全反射小三棱镜，小灯发出的光经小三棱镜反射后将叉丝的一部分照亮，而从目镜望去这照亮的部分刚好被小三棱镜遮住，故只能看到叉丝的其他部分，见图30-2。JJY1 型分光计采用的是阿贝目镜。 图30-2 望远镜可绕分光计中心轴转动，它的倾斜度也可通过螺丝进行调节，而望远镜固定螺丝则起着把望远镜倾斜度固定的作用，见图30-1。在望远镜与中心轴相连处有望远镜锁紧螺丝，放松时可使望远镜绕中心轴转动，旋紧时可固定望远镜，见图30-1。 2.平行光管 平行光管是仪器中产生平行光的机构。它有一个可改变缝宽的狭缝及一个会聚透镜所组成。狭缝至透镜的距离可调节。当用光源照明狭缝时，若狭缝刚好位于透镜焦平面处，则平行光管将发出平行光。平行光管与分光计底座固定在一起，它的倾斜度可以通过调整螺丝进行调节。而平行光管固定螺丝则起着把平行光管倾斜度固定的作用（见图30-1）。为了得到较精密的调整，望远镜和平行光管均装有微调机构，只要拧紧望远镜（或平行光管）的锁紧螺丝后，再转动其微调螺丝（见图30-1），则望远镜（或平行光管）就能转动微小角度。 3.升降的载物平台 载物小平台可放光学元件，如三棱镜、光栅等。有三只调节螺钉a、b和c可改变小平台倾斜度，见图30-3。载物台也有锁紧螺丝固定位置。

分光计的调节与使用

分光计的调节与使用 1.分光计的结构 分光计主要由望远镜、平行光管、载物台、分度盘及游标盘组成，其结构见 图1； 1）望远镜 望远镜的目镜为自准直目镜，在其焦平面上装有带有双十字准线的分划板；分划板刻有十字叉丝，打开目镜照明小灯，可在目镜视场看到带有十字叉丝的绿色窗；望远镜可通过调节螺丝进行高低与水平的调节； 2）平行光管 平行光管的作用是产生平行光；平行光管的一端装有宽度可调的狭缝，当狭缝调到物镜的焦平面上时，由狭缝射出的光线经物镜便成为平行光； 3）载物台 载物台为双层结构，上层平台用于放置待测光学元件；两层之间有3个调平螺丝。用于调节上层平台的倾斜度；载物台高度可调，可单独转动，也可与游标盘固联一起同步转动； 图1分光计结构图 1.狭缝； 2.狭缝锁紧螺丝； 3. 狭缝宽度调节螺丝； 4.平行光管； 5.载物台； 6.载物台调平螺丝； 7.载物台锁紧螺丝； 8.望远镜； 9.望远镜锁紧螺丝；10.自准直目镜；11.目镜视度调节手轮；12. 望远镜光轴高低调节螺丝；13.望远镜光轴水平调节螺丝；14.望远镜微调螺丝；15.望远镜锁紧螺丝；16.分度盘与望远镜固联螺丝；17.游标盘；18.分度盘；19.游标盘微调螺丝；20.游标盘制动螺丝；21.平行光管光轴水平调节螺

4）分度盘与游标盘 分度盘与游标盘为读数装置；测量时分度盘应与望远镜同步转动，游标盘应与载物台同步转动；分度盘被等分为720格，每格为0.5， 即30'；游标盘游标的最小分度值为1'（读数方法参 照游标卡尺读数原理）。如图2所示的读数应为15038'；为消除仪器的偏心差，游标盘设有两个游 标； 2.分光计的调节 分光计调节前，应熟悉分光计的各部件及各螺丝的作用和用法。 调节要求：望远镜接收平行光（即聚焦无穷远）；平行光管产生平行光；望远镜与平行光管同轴，且与分光计的转轴垂直； 1）粗调 用眼睛目测，调节望远镜、平行光管和载物台，使三 者大致垂直于分光计的转轴；此步是进一步细调的基础； 2）自准直法调节望远镜 a .调节目镜；打开目镜照明灯，转动目镜视度调节手 轮，使分划板在目镜视场中清晰成像； b . 调节望远镜光轴与分光计转轴垂直：将平面镜按图11-7放置在载物台上，望远镜对准平面镜；慢慢转动载物台，调节载物台调平螺丝（1B 或2B ）以及望远镜光轴高低调节螺丝（图5中的15），使在目镜中能清楚的观察 到由平面镜反射回来的绿色十字叉丝像，并左右移动眼睛， 观察十字叉丝像与分划板是否有视差；用“各半调节法” 使十字叉丝像位于分划板上十字线中心（见图8）。具体 方法如下：调节载物台调平螺丝1B 或2B ，使十字叉丝像 与上十字线中心的距离减小一半，然后调节望远镜光轴高 低调节螺丝（图5中的12），使十字叉丝像位于分划板 上十字线中心；将载物台旋转180，使平面镜的另一面对 准望远镜，重复上述步骤；反复重复调节，直到平面镜的 任意一面反射回来的十字叉丝像都位于分划板上十字线中心的位置，且无视差为止；此时，望远镜的光轴与分光计转轴垂直。调好后，望远镜的调平螺丝不可再动； 游标 0 10 20 150160分度盘 图2 游标的读数 3B 图7 平面镜的放置 图8 衍射光栅的调节

实验八 分光计的调整和使用

大学物理实验（郑州大学） 实验八 分光计的调整和使用 【教学要求】 1.了解分光计的基本结构和原理 2.掌握分光计的调整要求和调整方法 【教学目的】 1.调整分光计，使其达到最佳工作状态，可进行精密测量 2.用调整好的分光计测三棱镜的顶角 【教学难点】 分光计的调节原理与方法 【实验仪器与用具】 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1所示。 图1分光计外形图 1—狭缝装置；2—狭缝装置锁紧螺钉；3—平行光管；4—制动架(二)；5—载物台；6—载物台调节螺钉(3只)；7—载物台锁紧螺钉；8—望远镜；9—目镜锁紧螺钉；10—阿贝式自准直目镜；11—目镜调节手轮；12—望远镜仰角调节螺钉；13—望远镜水平调节螺钉；14—望远镜微调螺钉；15—转座与刻度盘止动螺钉；16—望远镜止动螺钉；17—制动架(一)；18—底座；19—转座；20—刻度盘；21—游标盘；22—游标盘微调螺钉；23—游标盘止动螺钉；24—平行光管水平调节螺钉；25—平行光管仰角调节螺钉；26—狭缝宽度调节手轮 (1)底座——中心有一竖轴，望远镜和读数圆盘可绕该轴转动，该轴也称为仪器的公共轴或主轴。 (2)平行光管——是产生平行光的装置，管的一端装一会聚透镜，另一端是带有狭缝的圆筒，狭缝宽度可以根据需要调节。

(3)望远镜——观测用，由目镜系统和物镜组成，为了调节和测量，物镜和目镜之间还装有分划板，它们分别置于内管、外管和中管内，三个管彼此可以相互移动，也可以用螺钉固定。参看图2，在中管的分划板下方紧贴一块45°全反射小棱镜，棱镜与分划板的粘贴部分涂成黑色，仅留一个绿色的小十字窗口。光线从小棱镜的另一直角边入射，从45°反射面反射到分划板上，透光部分便形成一个在分划板上的明亮的十字窗。 (4)载物台——放平面镜、棱镜等光学元件用。台面下三个螺钉可调节台面的倾斜角度，平台的高度可旋松螺钉(7)升降，调到合适位置再锁紧螺钉。 (5)读数圆盘——是读数装置。由可绕仪器公共轴转动的刻度盘和游标盘组成。度盘上刻有720等分刻线，格值为30分。在游标盘对称方向设有两个角游标。这是因为读数时，要读出两个游标处的读数值，然后取平均值，这样可消除刻度盘和游标盘的圆心与仪器主轴的轴心不重合所引起的偏心误差。 图2望远镜结构 读数方法与游标卡尺相似，这里读出的是角度。读数时，以角游标零线为准，读出刻度盘上的度值，再找游标上与刻度盘上刚好重合的刻线为所求之分值。如果游标零线落在半度刻线之外，则读数应加上30′。 2.分光计的调整原理和方法 调整分光计，最后要达到下列要求： ①平行光管发出平行光； ②望远镜对平行光聚焦(即接收平行光)； ③望远镜、平行光管的光轴垂直仪器公共轴。 分光计调整的关键是调好望远镜，其他的调整可以以望远镜为标准。 (1)调整望远镜 1)目镜调焦 这是为了使眼睛通过目镜能清楚的看到图3所示分划板上的刻线。调焦方法是把目镜调焦手轮轻轻旋出，或旋进，从目镜中观看，直到分划板刻线清晰为止。 2)调望远镜对平行光聚焦 图3从目镜中看到的分划板图4载物台上双面镜放置的俯视图这是要将分划板调到物镜焦平面上，调整方法是： (a)把目镜照明，将双面平面镜放到载物台上。为了便于调节，平面镜与载物台下三个调节螺钉的相对位置如图4。 (b)粗调望远镜光轴与镜面垂直——用眼睛估测一下，把望远镜调成水平，再调载物台螺

分光计的调节与使用实验报告

分光计的调节与使用实 验报告 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-

分光计的调节与使用实验报告 姓名：学号：专业班级： 实验时间：12周星期四上午10:00-12:00 一、试验目的 1、了解分光计的结构，掌握调节分光计的方法； 2、测量三棱镜玻璃的折射率。 二、实验仪器 分光计，三棱镜，准直镜。 三、实验原理 1.测折射率原理： 当i 1＝i 2'时，δ为最小,此时 设棱镜材料折射率为n ，则 故 2sin 2sin 2sin sin min 1A A A i n +== δ 由此可知，要求得棱镜材料折射率n ，必须测出其顶角Ａ和最小偏向角min δ。 四、实验步骤 1.调节分光计 1）调整望远镜： a 目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。 b 调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。

c调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时，反射象落在上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。 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面上，物镜将出射平行光。 2）使载物台轴线垂直望远镜光轴。 a调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，是镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直。 b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AC和AB返回的十字象，只调节台下三螺钉，使其反射象都落在上十子线处。 注意）：1、望远镜对平行光聚焦。 2、望远镜，平行光管的光轴垂直一起公共轴。 3、调节动作要轻柔，锁紧螺钉锁住即可。 4、狭缝宽度1mm左右为宜。 2.测量最小偏向角 （1）平行光管狭缝对准前方水银灯。 （2）把载物台及望远镜转至（1）处，找出水银灯光谱。 （3）转动载物台，使谱线往偏向角减小的方向移动，望远镜跟踪谱线运动，直到谱线开始逆转为止，固定载物台。谱线对准分划板。 （4）记下读数1θ和2θ转至（2），记下读数1θ'和2θ'，有 五、实验数据处理 原始数据如下：

分光计的调节步骤

分光计的调节步骤 分光计的调节大体分为粗调和细调两步来进行。粗调望远镜和载物台是分光计调节的基础，方法如下：松开游标盘锁紧螺丝，将游标盘两个游标旋到便于读数的位置，然后固定游标盘。旋转目镜使叉丝清楚，在后续实验中不得再调。 调节载物台的三个调平螺丝，使黑色的载物台升起适当高度，先从侧面观察望远镜和载物台面，用肉眼粗略判断二者是否与分光计中心轴垂直。如果不垂直，则通过望远镜倾斜螺丝和载物台的三个 调平螺丝来调节。标准：载物平台与底座间隔相等、望远镜没有明显倾斜。 载物台面的调整可以借助水平仪进行。即：将两个水平仪分别放置在游标盘面上和载物台面上，调整载物台的三个调平螺丝中任意两个使两个水平仪的空气泡位置相同。取下水平仪，将双面反射镜放置在载物台上。把望远镜筒转到适合观察的位置。慢慢地转动载物台，若通过反射镜正反两面反射的亮十字都能从望远镜中看到，表明粗调工作可以结束。 在粗调的基础上，再对分光计的细调可按照以下4个具体步骤进行： 1）望远镜自准的调整 松开望远镜上方的目镜筒固定螺丝，前后移动目镜镜筒，直到将亮十字调节到最清晰的状态为止， 固定目镜组固定螺丝。 2）调望远镜光轴垂直于分光计主轴首先正确摆放双面反射镜：方法是使双面反射镜底边沿着载物台调平螺丝三角 形^ A I B I C I的高线A i D i放置（如右图）。通过联合调节望远镜的俯仰螺丝和载物台调 平螺丝，使双面反射镜两个平面反射的十字像都处在上叉丝水平线上。调节方法主要 有两种：各半调节法和中心调解法。这里我们主要介绍各半调节法。 首先让双面反射镜的一个面反射回来的亮十字像进入望远镜视场，调节望远镜 的俯仰螺丝，使亮十字像与上叉丝水平线的偏离减少一半，再调节载物台调平螺丝B I （或C i），使亮十字像与上叉丝水平线重合，然后转动载物台找到另一平面反射回来的亮十字像，再用各调一半的方法使亮十字像与上叉丝水平线重合。如此反复调节，直到两个平面反射的十字像都处在上叉丝水平线上。 调整好后，以后的实验中不可再调节望远镜的俯仰螺丝。 3）调载物台平面垂直于分光计主轴将反射镜旋转90°（如右图），继续用望远镜观察从平面反射镜正 反两面反射的亮十字，如果两个亮十字的高度不同，则调节载物台下方第三个调平螺 丝 （A i）,使从正反两面看到的亮十字都和分划板上方的叉丝高度相同。这样，载物台 平面就垂直于分光计主轴了。 4）平行光管调焦和垂直于分光计主轴从载物台上移走双面反射镜，旋转望远镜使 其对准平行光管，直到从望远镜 目镜中能够看到一条明亮的狭缝的像。接下来，松开平行光管上方的锁紧螺丝，前后移动狭缝，使从物镜能够看到边缘清晰的狭缝的像，拧紧平行光管上方的锁紧螺丝。如果狭缝亮度过高，可以调节狭缝侧面的螺丝改变狭缝宽度。 调节平行光管的倾斜螺丝，使狭缝像处于视场中央。 至此，测量前对分光计的调整工作结束。

大物实验报告——分光计的调整与使用

分光计的调整与使用 【实验目的】 （1）了解分光计的结构以及双游标读数消除误差的原理。 （2）掌握分光计的调整要求、使用方法与技巧。 （3）学会测量三棱镜的顶角。 （4）推导分光束法，自准直法测量三棱镜顶角的公式。 【实验原理】 1.分光束法测三棱镜的顶角 如图 3.11.10 所示，此时光束同时照在棱镜的两个侧面上，分别测出光线左向反射线角位置 L 及右向反射线角位置R ，则由图 3.11.10 可证 1 |LR|（ 3.11.1） 2 （a）（b） 图3.11.10 为了消除分光计刻度盘的偏心误差（见“附消除偏心差的原理” ），测量每个角度时，在刻度盘的两个角游标Ⅰ，Ⅱ上都要读数，然后取平均值，于是 1 | LI RI | |LII RII | （ 3.11.2） 4 2. 自准直法测三棱镜的顶角 如图 3.11.11 所示， A 180 |LI RI ||LII RII |（ 3.11.3）180 2 3. 最小偏向角的测定及折射率计算 图 4.11.12 所示为一束单色平行光入射三棱镜时的主截面图。光线通过棱镜时，将连续发生两次折射，出射光线和入射光线之间的交角称为偏向角。 i1为入射角，i1为出射角，为棱镜的顶角。当 i1改变时，随之改变。可以证明，当i 1＝i1时，偏向角有最小值min，此时入射角i1＝( min + )/2，折射角i2＝ /2，由折射定律nsini 2＝sini1，可得三棱镜的折射率为

min sin n2（ 3.11.4） sin 2 因此，对于具有棱柱形的透明物体，只要测出最小偏向角min 及入射面出射面之间的夹角，就可由式（ 4.11.4）计算出棱镜对该种光的折射率。应当注意，通常所说的某物质折射率n，是对钠黄光（波长为 5 893 ? ）而言。 图 3.11.11图 3.11.12 用分光计可以精确地测得棱镜的min 和，从而求得该棱镜的折射率。 【实验内容】 1.用分光束法测三棱镜的顶角 将三棱镜待测顶角的顶点置于载物台中心（为什么？不妨自己试试其他位置），并对准平 行光管（见图 3.11.13 ），每个角度测 5 次，每次Ⅰ（左），Ⅱ（右）角游标都需同时读数，数据记 录到表 3.11.1 中，并按公式（ 3.11.2）计算角度。 （a）（b） 图3.11.13 表3.11.1 L R 次数12345平均Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ 2.自准直法测三棱镜的顶角 测顶角的另一个方法是自准直法，即转动望远镜分别使其与棱镜的光学面垂直，记其在这两个位置之间的转角为。 3.测三棱镜的最小偏向角min 将三棱镜置于载物台上（见图 3.11.14），应注意调整载物台使高度适 当。转动载物台，寻找最小偏向角。可以先用目测找到出射光线，然 后转动载物台，使偏向角变小，直至载物台转动方向不变，偏向角却开 始变大为止。这时再用望远镜精确地测定这个光线偏折方向发生改变时 图3.11.14

分光计调整及光栅常数测量实验报告南昌大学

分光计调整及光栅常数测量实验报告南昌大学

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南昌大学物理实验报告 课程名称：大学物理实验 实验名称：光栅衍射实验 学院: 机电工程学院专业班级: 能源与动力工程１６2班 学生姓名：韩杰学号：5９02616051 实验地点：基础实验大楼座位号:

一、实验目的: 1.进一步掌握调节和使用分光计的方法。 2.加深对分光计原理的理解。 3．用透射光栅测定光栅常数。 二、实验原理： 分光镜，平面透射光栅，低压汞灯(连镇流器 三、实验仪器： 光栅是由一组数目很多的相互平行、等宽、等间距的狭缝(或刻痕)构成的,是单缝的组合体,其示意图如图1所示。原制光栅是用金刚石刻刀在精制的平面光学玻璃上平行刻划而成。光栅上的刻痕起着不透光的作用，两刻痕之间相当于透光狭缝。原制光栅价格昂贵,常用的是复制光栅和全息光栅。图1中的为刻痕的宽度, 为狭缝间宽度, 为相邻两狭缝上相应两点之间的距离,称为光栅常数。它是光栅基本常数之一。光栅常数的倒数为光栅密度,即光栅的单位长度上的条纹数,如某光栅密度为10０0条/毫米,即每毫米上刻有1０00条刻痕。 图1光栅片示意图图２光线斜入射时衍射光路图3光栅衍射光谱示意图图４载物台 当一束平行单色光垂直照射到光栅平面时,根据夫琅和费衍射理论,在各狭缝处将发生衍射,所有衍射之间又发生干涉,而这种干涉条纹是定域在无穷远处,为此在光栅后要加一个会聚透镜，在用分光计观察光栅衍射条纹时,望远镜的物镜起着会聚透镜的作用，相邻两缝对应的光程差为 (1） 出现明纹时需满足条件 （2） (2）式称为光栅方程，其中: 为单色光波长;k为明纹级数。 由(2)式光栅方程，若波长已知,并能测出波长谱线对应的衍射角,则可以求出光栅常数d。 在=0的方向上可观察到中央极强,称为零级谱线,其它谱线,则对称地分布在零级谱线的两侧,如图3所示。 如果光源中包含几种不同波长，则同一级谱线中对不同的波长有不同的衍射角，从而在不同的位置上形成谱线，称为光栅谱线。对于低压汞灯，它的每一级光谱中有4条谱线: 紫色１＝４3５.8ｎｍ；绿色2＝5４6.１ｎm;黄色两条３=５77.0nｍ和4=579．1nｍ。 衍射光栅的基本特性可用分辨本领和色散率来表征。

分光计的调节和使用

分光计的调节和使用 一. 实验目的 1. 了解分光汁的结构，学习正确调节和使用分光计的方法。 2. 用分光计测定三棱镜的顶角。 二. 实验仪器 分光计、平面反射镜、三棱镜、汞灯等。 三.实验原理 分光计是一种能精 确测量角度的光学 仪器。用它可以测 定光线偏转角度， 如反射角、折射角、 衍射角等等，而不 少光学量（如光波 波长、折射率、光 栅常数等）可通过 测量相关角度来确 定。了解分光计的 结构，正确调节分光计，对减小测量误差、提高测量精度是十分重要的。 1. 分光计的结构 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，其结构如图（3-8-1）所示。平行光管用来发射平行光，望远镜用来接收平行光，载物台用来放置三棱镜、平面镜、光栅等物体，读数装置用来测量角度。 分光计上有许多调节螺丝，它们的代号、名称和功能见下表: 代号名称功能 1平行光管光轴水平调节螺丝调节平行光管光轴的水平方位（水平面上方位调节）2平行光管光轴高低调节螺丝调节平行光管光轴的倾斜度（铅直面上方位调节）3狭缝宽度调节手轮调节狭缝宽度（0.02～2.00mm） 4狭缝装置固定螺丝松开时，调平行光；调好后锁紧，以固定狭缝装置 5载物台调平螺丝（3只）台面水平调节（本实验中，用来调平面镜和三棱镜折射面平行于中心轴。） 6载物台固定螺丝松开时，载物台可单独转动、升降，锁紧后，使载物台与游标盘固联 7叉丝套筒固定螺丝松开时，叉丝套筒可自由伸缩、转动（物镜调焦）；调好后锁紧，以固定叉丝套筒

8目镜调焦轮目镜调焦用（调节8，可使视场中叉丝清晰） 9望远镜光轴高低调节螺丝调节望远镜光轴的倾斜度（铅直面上方位调节）10望远镜光轴水平调节螺丝（在图后侧）调节望远镜光轴的水平方位（水平面上方位调节）11望远镜微调螺丝（在图后侧）在锁紧13后，调11可使望远镜绕中心轴微动 12刻度盘与望远镜固联螺丝松开l2，两者可相对转动；锁紧12，两者固联，才能一起转动 13望远镜止动螺丝（在图后侧）松开13，可用手大幅度转动望远镜；锁紧13，微调螺丝11才起作用 14游标盘微调螺丝锁紧l5后，调l4可使游标盘作小幅度转动 15游标盘止动螺丝松开15，游标盘能单独作大幅度转动；锁紧15，微调螺丝14才起作用 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′），半度以下的角度可借助游标准确读出。游标等分为30格，游标的这30小格正好跟刻度盘上的29小格对齐，因此知道游标上1小格为29′，游标上1小格与刻度盘上1小格两者之差为1′，即分光计最小分度为1′。由此可知游标上n小格与刻度盘上n小格相差n′。 角游标的读法与直游标（如游标卡尺）相似，以游标零线为基准，先读出大数（大于30′的部分），再利用游标读出小数（小于30′的部分），大数跟小数之和即为测量结果。现举二例见图3-8-2。 在生产分光计时，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读数之差，取其平均值作为测量结果。用双游标消除偏心误差的原理详见附注。 2. 分光计的调节 概括地说，分光计的

分光计测量三棱镜顶角实验报告

参考报告 分光计测量三棱镜顶角 一、实验目的： 1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用； 2、学习分光计调节的要求和调节方法； 3、测量三棱镜顶角； 二、仪器与用具： 1、分光计：（型号：JJY-Π型, 编号：），最小刻度1'； 2、钠灯：（型号：GY-5, 编号：）； 3、三棱镜棱角:60o±5′（材料：重火石玻璃，nD = ）； 4、双面反射镜，变压器220V) 三、预习报告： 1、实验原理（力求简要）： （1）分光计调整 总要求：望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。 分要求：有三个如下： 〈1〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）、其光轴与分光计中心轴垂直 调整方法： ①对望远镜的目镜进行调焦，从望远镜中能清晰看到分划板十字准线 ②对望远镜的物镜进行调焦，用“自准直法”进行，从望远镜中能清晰看到绿“+”字像、 且无视差。 ③分别从望远镜看到从小镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调 整用线（分划板上方的十字叉线）重合。 ④在望远镜能接收平行光的基础上，根据反射定律，应用“各半调节法”进行调整。 〈2〉载物台垂直仪器主轴 调整方法： 将双面镜旋转90°，同时旋转载物台90°，调节一个螺丝，分别从望远镜看到从双面镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调整用线（分划板上方的 十字叉线）重合。 〈3〉平行光管出射平行光； 调整方法： 从望远镜里看到平行光管狭缝清晰像呈现在分划板上且无视差。 望远镜对准平行光管（注意：这一步及后面操作绝对不能动望远镜的仰角调节螺丝以及物镜 和目镜的焦距），从望远镜观察平行光管狭缝的像，调节平行光管透镜的焦距，使从望远镜 清晰看到狭缝的像（一条明亮的细线）呈现在分划板上为止。这时望远镜接收到的是平行光， 也就是说，平行光管出射的是平行光。 〈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 调整方法： 望远镜看狭缝像与分光板竖直准线重合，狭缝像转90o后又能与中心水平准线重合。 在上一步的基础上，调节平行光管（或望远镜）的水平摆向调节螺丝，使狭缝细线像与十字竖线重合，然后转动狭缝90o，调节平行光管的仰角螺丝，使狭缝细线像与中心水平线重 合。这时平行光管光轴与望远镜光轴共线，也就与分光计中心轴垂直 （2）三棱镜的顶角的测量