16分光计的调节和介质折射率的测量实验报告.docVIP

大连理工大学 成 绩 教师签字 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2009 年 04 月 27 日，第 十 周，星期 一 第 5-6 节 实验名称 分光计的调节和介质折射率的测量 教师评语 实验目的与要求： 了解分光计的构造与原理， 掌握分光计调节的思想和调节方法。 学会用最小偏向角法测量棱镜的折射率。 主要仪器设备： JJY1’型分光计， 平面镜， 钠光灯， 玻璃三棱镜 实验原理和内容： 分光计的结构及调节原理 分光计由望远镜， 载物台， 平行光管， 刻度盘， 底座五部分组成； 各部分机构及原理如下： 望远镜为阿贝自准式望远镜， 通过支臂与转座固定， 并可通过调节止动螺丝来控制与转座共同或相对转动。 望远镜光轴的高低位置可以通过不同的螺钉调节， 通过手轮可以调节望远镜目镜的焦距。望远镜的内部结构如图， 由目镜， 全反射棱镜， 叉丝分划板和物镜组成， 自准直的原理是当位于物镜焦平面上的透光十字刻线被下放小灯照亮后， 经全反射棱镜和物镜射出后再被外界平面镜反射回进入望远镜而投影到叉丝分划板上成像， 与叉丝本身无像差时， 便证明望远镜准直且适合观察平行光。 并且可以通过两者调节望远镜的光轴垂直情况。（如右图所示） 平行光管产生平行光束用的装置， 安装于立柱上， 可以通过螺钉来微调其光轴位置。 平行光管的主要部件是会聚透镜和狭缝。 当狭缝位于透镜主焦面上时便可产生平行光。载物台载物台用于放置待测物件， 并可以通过紧固螺钉来调节其位置。 调节到所需的位置后， 实验过程中需要锁紧所有的紧固螺丝。刻度盘由外圈刻度和内圈的两个对称游标组成， 外圈刻度为360°共720格， 读数方法相同于游标卡尺。 设置两个对称游标的目的是为了消除刻度盘中心和仪器转轴中心偏差所带来的实验误差， 读取刻度时， 将两个游标的读书取平均， 便是望远镜位置的实际读数， 即底座底座的作用是支撑之上的各个仪器部件， 并且在底座上接有外接电源的插座， 以给仪器供电。 最小偏向角法测棱镜折射率的原理 如图所示， 一束光射入棱镜后发生两次折射， 入射角为i， 出射角为i’， 出入射光线的偏向角为δ， 可知有以下关系： ， α为棱镜的顶角。 且可以证明， 当i=i’时， 偏向角δ达到最小值， 称为最小偏向角， 结合相关几何关系与折射定律， 可以得到以下关系式： 可见只要测得棱镜的顶角α和最小偏向角， 便可以计算出棱镜的折射率n。 步骤与操作方法： 分光计的调节 分光计的调节主要目的是使待测角平面与读数盘平面相平行以保证测量的准确， 即通过调整载物台， 望远镜和平行光管三者的基准轴均与仪器中心轴线垂直。 具体调节要求为： 平行光管出射平行光， 望远镜聚焦于无穷远处，经过两管及待测光学器件的光路所组成的平面与中心转轴相垂直。具体调节步骤如下： 目测粗调。 初步调节使望远镜和平行光管的光轴大致与中心转轴垂直， 使载物台大致呈水平状态。 用自准法调节望远镜聚焦于无穷远接上仪器电源， 并将一双面反射平面镜置于载物台上， 放置方式如图所示。之后转动载物台， 同时在望远镜内寻找绿色十字的光斑。调节目镜套筒使十字成像清晰后， 并检查是否存在视差， 若没有， 说明望远镜已经聚焦于无穷远。 调节望远镜转轴垂直于分光计中心转轴将平面镜旋转180°， 然后通过目测寻找和调节螺钉改变望远镜光轴方向的方法， 在望远镜中找到平面镜另一面所反射的绿色十字像，采用渐近法调节使绿色十字像与分划板上十字叉丝相重合， 然后用同样的方法调节另一面反射的绿色十字像， 双方都调节完毕后， 望远镜的光轴已垂直仪器中心转轴。 之后望远镜的高低调节螺钉不能再动。 调节平行光管使其发出平行光移去中央载物台上的平面镜， 用白纸在平行光管的物镜端检查并调节光源的位置以确保其发出的光在物镜的整个孔径上照明均匀将已经调节完毕的望远镜的内部照明光源关闭， 然后对准平行光管以得到狭缝的像。前后移动狭缝套筒使望远镜中得到的像清晰并且与分划板上的十字叉丝无视差后， 说明平行光管发射的已经使平行光。 最后调节狭缝宽度至0.5mm左右。 调节平行光管的光轴与仪器中心轴线相垂直转动狭缝套筒使狭缝的像转至水平位置， 通过螺钉调整平行光管的位置使狭缝的像与分划板上的十字叉丝水平线相平行， 并且