03分光计调节与使用.doc

实验报告：分光计的调节与使用 张贺 P一、实验题目： 分光计的调节与使用 二、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偏向角。 三、实验仪器: 分光计、双面平面镜、三棱镜、低压汞灯 四、实验原理： １．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7.1.2-1所示。 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： 平行光管发出平行光； 望远镜对平行光聚焦（即接收平行光）； 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。 ⑴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7.1.2-3所示分划板上的刻线。调焦方法是把目镜调焦手轮请轻轻旋出，或旋进，从目镜中观看，直到分划板刻线清晰为止。 调望远镜对平行光聚焦 这是要将分划板调到物镜焦平面上，调整方法是： 把目镜照明，将双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7.1.2-4。 （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，再调载物台螺钉，使镜面大致与望远镜垂直。 （c）观察与调节镜面反射像——固定望远镜，双手转动游标盘，于是载物台跟着一起转动。转到平面镜正好对着望远镜时，在目镜中应看到一个绿色亮十字随着镜面转动而动，这就是镜面反射像。如果像有些模糊，只要沿轴向移动目镜筒，直到像清晰，再旋紧螺钉，则望远镜已对平行光聚焦。 ３）调整望远镜光轴垂直仪器主轴 当镜面与望远镜光轴垂直时，它的反射像应落在目镜分划板上与下方十字窗对称的上十字线中心，见图7.1.2-3。平面镜绕轴转后，如果另一镜面的反射像也落在此处，这表明镜面平行仪器主轴。当然，此时与镜面垂直的望远镜光轴也垂直仪器主轴。 载物台倾角没调整好的表现及调整 假设望远镜光轴已垂直仪器主轴，但载物台倾角没调好，见图7.1.2-5。平面镜Ａ面反射光偏上，载物台转后，Ｂ反射光偏下。在目镜中看到的现象是Ａ面反射像在Ｂ面反射像的上方。显然，调整方法是把Ｂ面像（或Ａ面像）向上（向下）调到两像点距离的一半，使镜面Ａ和Ｂ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7.1.2-6。在图（a）中，无论平面镜Ａ面还是Ｂ面，反射光都偏上，反射像落在分划板上十字线的上方。在图（b）中，镜面反射光都偏下，反射像都落在十字线的下方。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（c）。 （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7.1.2-6（c）。 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：取下平面镜和目镜照明光源，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。 再将狭缝转向横向，调螺钉（25），将像调到中心横线上，见图7.1.2-7（a）。这表明平行光管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。 　　再将狭缝调成垂直，锁紧螺钉，见图7.1.2-7（b）。 ３．用最小偏向角法测三棱镜材料的折射率 见图7.1.2-8，一束单色光以i角入射到AB面上，经棱镜两次折射后，从AC面折射出来，出射角为i。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δ的大小随入射角i的变化而变化。当i＝i时，δ为最小。这时的偏向角称为最小偏向角，记作δmin。 由图7.1.2-8中可以看出，这时 　　　　 （1） 　　　　　　　　　　　 设棱镜材料折射率为n，则 故 　　　　　　 （2） 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。 五、实验内容： 1．调整分光计（要求与调整方法见原理部分） 2．使三棱镜光学侧面垂直望远镜光轴 （1）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所成三边相互垂直，见图7.1.2-9。试分析这样放置的好处。 （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7.1.2-10。调节时，切莫动螺钉（12）（为什么？）。 ３．测棱镜顶角Ａ 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