分光计的调节和三棱镜的测量(指导书)讲解.doc

上 海 电 力 学 院 物理实验指导书 所属课程： 大学物理实验 实验名称： 分光计的调节和 三棱镜的测量 面向专业： 全院理工科 实验室名称：物理实验室 2006年 2 月 一、实验目的： 了解分光计的原理和构造，学会调节分光计。 测定三棱镜的顶角和折射率。 二、实验仪器： 分光计，汞灯，三棱镜，光学平行板。 三、分光计的结构和调节原理： 1、分光计的结构 光线入射到光学元件(如平面镜、三棱镜、光栅)上，会发生反射、折射或衍射。分光计是用来精确测量入射光和出射光之间偏转角度的一种仪器。要测准入射光与出射光之间的偏转角，分光计在结构原理上心须满足两个条件：(1)入射光与出射光均为平行光束；(2)入射光和出射光的方向以及反射面或折射面的法线都与分光计的刻度盘平行。 为此，分光计上装有能产生平行光的平行光管，能接受平行光的望远镜，以及能承载光学元件的小平台，这三者的方位都能利用各自的调节螺钉作适当的调整。为了测出角度，还配有可与望远镜联结在一起的刻度盘。分光计的结构如图1-1所示，下面介绍各主要部件。 图1-1 分光计的结构 1-狭缝 2-狭缝锁紧螺钉 3-平行光管 4-制动架(二) 5-载物台 6-载物台调平螺钉 7-载物台锁紧螺钉 8-望远镜 9-目镜锁紧螺钉 10-阿贝式自准目镜 11-目镜调焦手轮 12-望远镜俯仰调节螺钉 13-望远镜水平调节螺钉 14-装望远镜的支臂 15-望远镜微调螺 钉16-转座与度盘止动螺钉 17-望远镜与主轴止动螺钉 18-制动架(一) 19-平行光管准 直镜20-压片 21-刻度盘 22-游标盘 23-装平行光管的立柱 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-平行光管俯仰调节螺钉 28-狭缝调节手轮 1．1、平行光管 它由一个宽度可以调节的狭缝1和一个正透镜19组成。当狭缝位于透镜的焦平面上时，从狭缝进入准直管的某一波长的光，通过透镜后即成为平行光。整个平行光管安装在与底座相联结的立柱23上。平行光管光轴的水平方位可以通过立柱上的调节螺钉26进行微调，其垂直倾斜度可用螺钉27来调节。 1．2、望远镜 其详细结构如图1-2所示。它由物镜E和阿贝目镜系统AB组成。阿贝目镜系统内装有玻璃分划板T和一个具有与光轴成45°反光面的玻璃棱镜D。在 图1-2 望远镜的结构 其一端装有目镜C。目镜可在镜筒内移动以改变分划板与目镜的相对位置，达到调焦(看清十字叉丝)的目的。整个目镜系统又可在望远镜筒内移动，以调整物镜和目镜系统的相对位置，使被观测对象准确地成像于分划板面上。在照明器内装有小灯泡S，由S发出的光经毛玻璃散射均匀后再经棱镜D反射以照亮十字叉丝。阿贝式自准望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起，套在刻度盘21的轴上。当松开止动螺钉16时，望远镜与刻度盘可以相对转动；拧紧16时，两者即一起转动。望远镜光轴方位可以用水平调节螺钉13和竖直调节螺钉12来调节。望远镜的作用是把从平行光管发出的平行光束聚焦在物镜的焦平面上以形成狭缝的像，再通过目镜进行观察。 1．3、读数系统和载物台 游标盘22及可随望远镜一起转动的刻度盘21组成读数系统。刻度盘上有720条等分刻线，每格为 图1-3 读数系统 30′。游标盘的对径方向刻有两个圆游标尺，利用游标可以准确读到1′(见图1-3)。测量时，读出两个游标所对应的数值，取其平均，可以消除偏心误差(证明见“附录A”)。为使测量准确，还设有望远镜制动架微调装置(亦即刻度盘微调装置)。它由制动架(一)18与主轴间的止动螺钉17和调节螺钉15组成。拧紧止动螺钉，转动调节螺钉，即可对望远镜进行微调，使测量目标对准分划板上的中心竖线。载物台5套在游标盘的主轴上，可绕轴旋转。拧紧制动架(二)4与游标盘的止动螺钉25，再转动螺钉24，即可对游标盘(连同载物台)进行微调。载物台的作用是放置被测物体或色散元件，它由下面三个小螺栓6调节其水平。用螺钉7可把载物台固定在中心轴的不同高度上。载物台上附有压片20可以固定被载物体。 二、分光计的调节: 为了精确测量，分光计必须进行调节。调节分光计的要求是：(1)平行光管发出平行光；(2)望远镜接收平行光(即聚焦无限远)；(3)平行光管和望远镜的光轴与仪器的转轴垂直。下面我们就如何达到以上三点要求来介绍分光计的调节。 1．粗调 为了达到上述要求，可先用目视法进行粗调，使望远镜和平行光管的光轴及载物台面大致垂直于中心转轴。 2．光学平行板的放置 在载物台上放上光学平行板，为了便于调节，使光学平行板放置于载物台任意两螺钉(如螺钉b