分光计的调整与使用培训课件.ppt

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 分光计的调整与使用 实验目的 预习重点 实验仪器 实验原理 实验内容 数据处理 注意事项 思考题 * 。 实验目的 了解分光计的结构,熟悉分光计的调整和使用； 使用分光计测定三棱镜的顶角和最小偏向角,计算棱镜玻璃的折射率； 观察光栅衍射光谱,测量汞灯谱线的波长。 * 。 预习重点 熟练掌握分光计的调整技巧； 学会用分光计测角的方法； 如何调节三棱镜的主截面与分光计的旋转主轴垂直； 如何用光栅调整分光计，使其达到测量要求？ 如何测量三棱镜的顶角和最小偏向角； 如何测光栅常数和光波波长。 * 。 实验仪器 本次实验用到的仪器有分光计、平行平面镜、三棱镜、透射光栅和汞灯。 * 。 实验原理 一、分光计测定玻璃折射率 如图1所示的三角形表示三棱镜的主截面。主截面与折射面垂直。折射面AB、 AC是透光的光学表面，其夹角α称为三棱镜的顶角。 设一束单色光平行光入射到三棱镜的AB面上， ｉ和Φ分别表示入射角和出射角， δ称为偏向角。 由图中的几何关系有： δ=ｉ+ Φ-α 对于给定的棱镜，顶角α是固定的。 当δ为极小值时,有ｉ= Φ,代入上式得 δmin=2ｉ- α即ｉ=1/2(δmin+ α) 当ｉ= Φ时,由图知，有∠1=（1/2）α, 所以,玻璃三棱镜对单色光的折射率为 n = sinｉ/sin ∠1 = sin（1/2）(δmin+ α)/sin（1/2 ）α 图1 最小偏向角时棱镜的折射 这样,只要用分光计测出三棱镜的顶角α和最小偏向角δmin，即可求得三 棱镜对单色光的折射率。 i α i φ φ α i 1 2 3 4 * 。 二、用光栅测量光波波长 衍射光栅是由一组数目很多,排列紧密而均匀的平行狭缝组成，通常分为透射光栅和反射光栅。本实验所用为平面透射光栅。设光栅刻痕宽度为a，透明狭缝宽度为b，相邻两缝的距离d=a+b，称为光栅常数，它是光栅的基本参数之一。 当平行光束与光栅法线成角度i入射到光栅平面时，光栅后面的衍射光束通 过透镜会聚在焦平面上，就会形成一组亮暗相间的衍射条纹。设某一方向的衍射 光线的衍射角为θ，则光栅衍射明条纹的条件为 d(sin θ+sini )=kλ k=0，±1， ±2…… 式中λ为单色光波长，k是亮条纹级数。 此式称为光栅方程。 当平行光束垂直入射到光栅平面时， i=0，光栅方程为 dsin θ=kλ k=0，±1， ±2…… 由上式可知，若光栅常数d已知，用 分光计测出各级谱线的衍射角θ，就可 以求出各谱线对应的光波波长。光栅衍 射光谱如图2所示。 图2 汞灯的光栅衍射光谱 * 。 实验内容 一、分光计的调整 1.分光计的结构：如下图3所示。 图3 * 。 2.分光计的调节 （1）目测粗调：通过调节望远镜和平行光管的倾斜度调节螺钉，载物台下的三个调节螺钉，目视观察，使它们大致垂直于旋转主轴。 （2）用自准直法调整望远镜聚焦于无穷远处。如下图4所示。 图4 ⑵ 叉丝像 分划板视场 透光窗 反射像 伸缩目镜筒 ⑶ 旋转目镜调节鼓轮 ⑴ * 。 如上图4所示： 点亮小灯，缓慢旋转目镜调焦轮，即调节目镜与分划板的 距离，直到从目镜中观察分划板上的十字线最清楚为止，这时分划板已处于目 镜的焦平面上。将平行平面镜放于载物台的中央，使镜面正对一个螺钉。转动 载物台或望远镜，使望远镜光轴与平面镜镜面垂直，即可在目镜中观察到绿十 字像，若像不清晰，调节物镜与分划板之间的距离，使亮十字像清晰，直到无 视差为止。这时分划板也位于物镜的焦平面上。拧紧目镜筒紧固螺钉。 （3）调整望远镜光轴与