實驗八 分光計的調節(jié)和使用

1、實驗八實驗八 分光計的調節(jié)和使用分光計的調節(jié)和使用 光學實驗是普通物理實驗的一個重要部分。它主光學實驗是普通物理實驗的一個重要部分。它主要是介紹光學實驗中的一些常用的光學知識和調節(jié)技要是介紹光學實驗中的一些常用的光學知識和調節(jié)技術，先簡單說明使用光學元件及儀器時必須遵守的規(guī)術，先簡單說明使用光學元件及儀器時必須遵守的規(guī)則：則： 必經(jīng)在了解儀器的操作和使用方法后再使用；必經(jīng)在了解儀器的操作和使用方法后再使用； 輕拿輕放，不使儀器輕拿輕放，不使儀器or光學元件受到?jīng)_擊光學元件受到?jīng)_擊or震動震動特別要防止摔落，不使用時應放好；特別要防止摔落，不使用時應放好； 切忌用手觸摸元件的光學表面，須用手拿時

2、只能切忌用手觸摸元件的光學表面，須用手拿時只能接觸其磨砂面接觸其磨砂面(棱鏡的上下底面棱鏡的上下底面)； 不要盲目操作，調整儀器時要耐心細致，邊觀察不要盲目操作，調整儀器時要耐心細致，邊觀察邊調整。邊調整。 實驗要求實驗要求 光線入射到光學元件（比如平面鏡、三棱鏡、光線入射到光學元件（比如平面鏡、三棱鏡、光柵）上，會發(fā)生反射、折射或衍射。分光計是光柵）上，會發(fā)生反射、折射或衍射。分光計是用來精確測量入射光和出射光之間偏轉角度的一用來精確測量入射光和出射光之間偏轉角度的一種儀器，它裝置較精密，結構較復雜，調節(jié)要求種儀器，它裝置較精密，結構較復雜，調節(jié)要求較高，但只要注意了解其基本構造和測量光路，

3、較高，但只要注意了解其基本構造和測量光路，嚴格按步驟進行調節(jié)，能達到較好要求。嚴格按步驟進行調節(jié)，能達到較好要求。實驗目的實驗目的 調節(jié)使用分光計，掌握用分光計測定三棱調節(jié)使用分光計，掌握用分光計測定三棱 鏡頂角的兩種方法鏡頂角的兩種方法實驗儀器實驗儀器 JJ-Y型分光計、平面鏡、三棱鏡、鈉光源。型分光計、平面鏡、三棱鏡、鈉光源。實驗原理實驗原理一、儀器的結構及使用：一、儀器的結構及使用：分光計的結構：分光計的結構： 分光計由底座、載物平臺、望遠鏡、平行光管、讀分光計由底座、載物平臺、望遠鏡、平行光管、讀數(shù)圓盤五個部分組成。數(shù)圓盤五個部分組成。 分光計上裝有能產(chǎn)生平行光的平行光管，能接受平分光

4、計上裝有能產(chǎn)生平行光的平行光管，能接受平行光的望遠鏡，以及能承載光學元件的小平臺。這三者行光的望遠鏡，以及能承載光學元件的小平臺。這三者的方位都能利用各自的調節(jié)螺釘作適當?shù)恼{整。為了測的方位都能利用各自的調節(jié)螺釘作適當?shù)恼{整。為了測出角度，還配有可與望遠鏡連結在一起的刻度盤。出角度，還配有可與望遠鏡連結在一起的刻度盤。1、望遠鏡、望遠鏡(p87) 分光計中采用的是自準望遠鏡，它由物鏡、叉絲分劃板和分光計中采用的是自準望遠鏡，它由物鏡、叉絲分劃板和目鏡組成，分別裝在三個套管上，彼此可以相對滑動以便調目鏡組成，分別裝在三個套管上，彼此可以相對滑動以便調節(jié)。中間的一個套筒里裝有一塊分劃板，其上刻有節(jié)

5、。中間的一個套筒里裝有一塊分劃板，其上刻有” ”叉叉絲絲 ，分劃板下方與小棱鏡的一個直角面緊貼著。，分劃板下方與小棱鏡的一個直角面緊貼著。 在這個直角在這個直角面上刻有一個面上刻有一個”+”形透光的叉絲，套筒上正對棱鏡另一直角形透光的叉絲，套筒上正對棱鏡另一直角面處開有小孔并裝一小燈。小燈的光進入小孔后經(jīng)小棱鏡照面處開有小孔并裝一小燈。小燈的光進入小孔后經(jīng)小棱鏡照亮亮”+”形透光的叉絲。如果叉絲平面正好處在物鏡的焦平面形透光的叉絲。如果叉絲平面正好處在物鏡的焦平面上，從叉絲發(fā)出的光經(jīng)物鏡后成一束平行光束。如果前方有上，從叉絲發(fā)出的光經(jīng)物鏡后成一束平行光束。如果前方有一平面鏡將這束平行光反射回來

6、，再經(jīng)物鏡成像于其焦平面一平面鏡將這束平行光反射回來，再經(jīng)物鏡成像于其焦平面上，那么從目鏡中可以同時看到上，那么從目鏡中可以同時看到” ”型叉絲與型叉絲與” + ”叉絲的叉絲的反射像，并且不應有視差。這就是用自準法調節(jié)望遠鏡適合反射像，并且不應有視差。這就是用自準法調節(jié)望遠鏡適合于觀察平行光的原理于觀察平行光的原理。 如果望遠鏡光軸與平面鏡的法線平行，在目鏡如果望遠鏡光軸與平面鏡的法線平行，在目鏡只看到的只看到的“ + ”型叉絲像應與型叉絲像應與” ”型叉絲的上交型叉絲的上交點互相重合點互相重合(注意分劃板上注意分劃板上” ”叉絲的下橫線在望叉絲的下橫線在望遠鏡的中心軸線上，上橫線與遠鏡的中心

7、軸線上，上橫線與” + ”型透光叉絲的型透光叉絲的橫線相對軸線處于對稱的位置上橫線相對軸線處于對稱的位置上)。 調節(jié)望遠鏡光軸垂直于主軸調節(jié)望遠鏡光軸垂直于主軸(取平臺鏡取平臺鏡)最簡單最簡單的調節(jié)方法是采取漸進法；不重合時，可調小平臺的調節(jié)方法是采取漸進法；不重合時，可調小平臺下的螺釘使下的螺釘使“ + ”像與上交線之間的上下距離減小像與上交線之間的上下距離減小一半，再調望遠鏡的光軸高低調節(jié)螺釘，使重合。一半，再調望遠鏡的光軸高低調節(jié)螺釘，使重合。然后轉動平臺然后轉動平臺180 ，需反復調節(jié)。，需反復調節(jié)。(調好后取下調好后取下平面鏡收入盒內平面鏡收入盒內) 2、平行光管、平行光管（用適合于

8、觀察平行光的望遠鏡，正對平行光管觀察）（用適合于觀察平行光的望遠鏡，正對平行光管觀察） 平行光管由狹縫和透鏡組成。狹縫與透鏡之間的平行光管由狹縫和透鏡組成。狹縫與透鏡之間的距離可以通過伸縮狹縫套筒來調節(jié)，只要將狹縫調到距離可以通過伸縮狹縫套筒來調節(jié)，只要將狹縫調到透鏡的焦平面上，則從狹縫發(fā)出的光經(jīng)透鏡后就成為透鏡的焦平面上，則從狹縫發(fā)出的光經(jīng)透鏡后就成為平行光。平行光。 3、刻度盤、刻度盤 分光計的刻度盤垂直于分光計主軸并且可繞主軸轉動。分光計的刻度盤垂直于分光計主軸并且可繞主軸轉動。為消除刻度量的偏心差，采用了兩個相差為消除刻度量的偏心差，采用了兩個相差180的窗口讀數(shù)的窗口讀數(shù)（彎游標）。

9、（彎游標）?？潭缺P主尺：刻度盤主尺：360，720格，格， 30/格格 游標儀器誤差游標儀器誤差 由平面幾何很容易證明：由平面幾何很容易證明： 即由兩個相差即由兩個相差180的游標上讀出的轉角刻度的平均值的游標上讀出的轉角刻度的平均值才是圓度盤真正的轉角值。才是圓度盤真正的轉角值。 望遠鏡實際轉動角度望遠鏡實際轉動角度13030130主格等分) (DCCDBAAB）（121221二、分光計的調節(jié)（二、分光計的調節(jié)（p89 -90）1、熟悉結構、熟悉結構2、目視粗調、目視粗調3、精細調節(jié)、精細調節(jié)( 、 需用平面鏡，放置時應使鏡面需用平面鏡，放置時應使鏡面與載物平臺下的任意兩螺釘連線平行與載物平

10、臺下的任意兩螺釘連線平行) 將望遠鏡聚集調到無窮遠（望遠鏡能接受平行光）將望遠鏡聚集調到無窮遠（望遠鏡能接受平行光）平面鏡兩邊十字叉絲像清晰。平面鏡兩邊十字叉絲像清晰。 調節(jié)望遠鏡光軸和儀器中心轉軸相垂直調節(jié)望遠鏡光軸和儀器中心轉軸相垂直 使平面鏡兩邊十字叉絲像與雙十字叉絲的上交點重使平面鏡兩邊十字叉絲像與雙十字叉絲的上交點重合，使用漸進法分三步進行。合，使用漸進法分三步進行。 平行光管出射平行光，且平行光管光軸垂直于儀平行光管出射平行光，且平行光管光軸垂直于儀器中心轉軸。器中心轉軸。 從望遠鏡看到狹縫像清晰且與分劃板叉絲豎線重合。從望遠鏡看到狹縫像清晰且與分劃板叉絲豎線重合。三、測量頂角三、

11、測量頂角 (放三棱鏡）放三棱鏡） 1、反射法測定三棱鏡頂角、反射法測定三棱鏡頂角 角角A正對平行光管，且頂角幾乎位于平臺中央而稍偏向正對平行光管，且頂角幾乎位于平臺中央而稍偏向平行光管，使平行光管，使AB、AC均能看到狹縫的反射像為準，分別記均能看到狹縫的反射像為準，分別記下下1、1， 2、2 得得 (兩束反射光之間的夾角兩束反射光之間的夾角) 。 頂角頂角A=1/22、 用自準值法測三棱鏡頂角用自準值法測三棱鏡頂角 使望遠鏡光軸垂直棱鏡使望遠鏡光軸垂直棱鏡AB面：讀數(shù)面：讀數(shù)1、1（調亮十字（調亮十字與分劃板上交線重合）與分劃板上交線重合）轉望遠鏡使望遠鏡光軸垂直棱鏡轉望遠鏡使望遠鏡光軸垂直

12、棱鏡AC面：讀數(shù)面：讀數(shù)2、 2得得（兩光學面法線之間的夾角）。（兩光學面法線之間的夾角）。 頂角頂角 A=180-以上要求測兩組數(shù)據(jù)并計算出頂角以上要求測兩組數(shù)據(jù)并計算出頂角A數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理。 鈉光燈：鈉蒸氣放電時，發(fā)出的光在可見光范圍內鈉光燈：鈉蒸氣放電時，發(fā)出的光在可見光范圍內有兩條強譜線有兩條強譜線589.0nm和和589.6nm，稱為鈉雙線。因兩，稱為鈉雙線。因兩條譜線很接近，實驗中可認為是較好的單色光源。通常條譜線很接近，實驗中可認為是較好的單色光源。通常取平均值取平均值589.3nm作為該單色光源的波長。由于它的強作為該單色光源的波長。由于它的強度大、光色單純，是最常用的單色光源。度大、光色單