分光计仿真实验教案(测三棱镜顶角).pdfVIP

分光计实验

一、实验简介

分光计是精确测定光线偏转角的仪器，也称测角仪。光学中的许多基本量如

波长，折射率等都可以直接或间接的表现为光线的偏转角，因而利用它可测量波

长、折射率，此外还能精确的测量光学平面间的夹角。许多光学仪器(棱镜光谱

仪、光栅光谱仪、分光光度计、单色仪等)的基本结构也是以它为基础的，所以

分光计是光学实验中的基本仪器之一。使用分光计时必须经过一系列的精细的调

整才能得到准确的结果，他的调整技术是光学实验中的基本技术之一，必须正确

掌握。本实验的目的就在于着重训练分光计的调整技术和技巧，并用它来测量三

棱镜的最小偏向角(入射光波长—低压汞灯在可见光区的谱线577nm，579nm，

546.1nm，404.7nm)。

二、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——望远镜制动螺钉；16——制动架(一)；17——底座；18——转座；19——

刻度盘；20——游标盘；21——游标盘微调螺钉；22——游标盘制动螺钉；23——

平行光管水平调节螺钉；24——平行光管仰角调节螺钉；25——狭缝宽度调节手

轮

图2望远镜结构

(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，管的一端装有会聚透镜，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，由物镜和目镜系统组成，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，目镜在内管中，分划板在中管中，分划

板下方紧贴一块45°的全反射棱镜，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

的倾斜度。

(5)读数圆盘——是读数装置。由可绕仪器公共主轴转动的刻度盘和游标盘

组成。度盘上有720等分刻线，格值为30′。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，这样可以消除偏心误差。

读数方法和游标卡尺相似，这里读出的是角度。读数时，以角游标零刻线为

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分值。

2.分光计的调整原理和方法

(1)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。

(2)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

这是要将分划板调到物镜焦平面上，调整方法是：

A)把分划板照明，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。

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

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，在目镜中应该看到一个绿色的亮十

字随着镜面的转动而动，这是镜面反射像。如果有些模糊，只要沿着轴向移动目

镜筒，直到像清晰，再旋紧目镜旋紧螺钉，