用多種方法測(cè)玻璃的折射率(盛)

1、課 程 論 文 題目：用多種方法測(cè)玻璃折射率 班級(jí)：13物理學(xué)本科班 姓名： 盛麗娟 學(xué)號(hào)： 130800040 指導(dǎo)老師： 尹真 用多種方法測(cè)玻璃折射率13物理本科： 康慶 明月 盛麗娟指導(dǎo)老師：尹真一、 實(shí)驗(yàn)任務(wù)：測(cè)定玻璃的折射率，要求測(cè)量精度E1二、 實(shí)驗(yàn)要求：1.收集測(cè)定各種折射率的方法，并進(jìn)行對(duì)比研究2.提出5種測(cè)量玻璃折射率的設(shè)計(jì)方案，每種測(cè)量方案包括測(cè)量原理、光路安排、實(shí)驗(yàn)儀器選擇、實(shí)驗(yàn)參數(shù)估算、實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)、參考資料等3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件和實(shí)驗(yàn)情況，選擇三種可行的測(cè)量設(shè)計(jì)方案進(jìn)行試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中對(duì)該方案逐步修改完善4.實(shí)驗(yàn)中為達(dá)到要求的測(cè)量精度，須選擇和估算實(shí)驗(yàn)參數(shù)

2、，并進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，設(shè)計(jì)表格記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)5.實(shí)驗(yàn)操作步驟完成后，檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果，至少對(duì)其中一種方案進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和誤差分析，完成最終的實(shí)驗(yàn)報(bào)告 和誤差分析，完成最終的實(shí)驗(yàn)報(bào)告 三、 實(shí)驗(yàn)方案：1 插針法【實(shí)驗(yàn)題目】用插針法測(cè)定玻璃磚折射率【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繙y(cè)定玻璃磚的折射率?！緦?shí)驗(yàn)器材】平木板、 白紙、 玻璃磚、 大頭針4枚、 圖釘4個(gè)、 量角器（或三角板或直尺）、 鉛筆【實(shí)驗(yàn)原理】用插針法確定逃跑，找出跟入射線相應(yīng)的折射線；用量角器測(cè)出入射角i和折射角r；根據(jù)折射定律計(jì)算出玻璃的折射率 。實(shí)驗(yàn)參數(shù)估算：1.31.9?！緦?shí)驗(yàn)步驟】（1）如圖所示，在用4個(gè)圖釘釘好的白紙上畫一條直線 ，aa作為界面。（2）過

3、aa上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN。（3）過O點(diǎn)畫一條射線AO作入射光線。（4）在射線AO上插上兩枚大頭針P1、P2。（5）把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的一條長邊跟aabb兩條線準(zhǔn)確地落在玻璃磚的兩個(gè)平行的折射畫里，這樣，由作圖畫出的入射光線AO、出射光線BP與aa、bb的交點(diǎn)O、O才能與光線的實(shí)際入射點(diǎn)相符，否則將使畫出的玻璃中折射光線的光路與實(shí)際偏離，因此作圖時(shí)要用細(xì)鉛筆。（6）在觀察的這一側(cè)即光線的出射面bb一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P1、P2、P3的像，記下P3、P4的位置。（7）移去玻璃磚連接P3、P4并延長交bb于O，連接OO即為折射光線，入射角

4、=AON，折射角=OON。（8）改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn)步驟，列表記錄相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算每次折射率n求出平均值 ?！咀⒁馐马?xiàng)】1. 玻璃磚要選用寬度較大的，宜在5厘米以上，若寬度過小，則測(cè)量折射角度值的相對(duì)誤差增大；用手拿玻璃磚時(shí)，只能接觸玻璃毛面或棱，嚴(yán)禁用玻璃磚當(dāng)尺子畫界面；2. 入射角i應(yīng)在1575范圍內(nèi)取值，若入射角過大。則由大頭針P1、P2射入玻璃中的光線量減少，即反射光增強(qiáng)，折射光減弱，且色散較嚴(yán)重，由玻璃磚對(duì)面看大頭針的虛像將暗淡，模糊并且變粗，不利于瞄準(zhǔn)插大頭針P3、P4。3. 若入射角過小，折射角將更小，測(cè)量誤差更大，因此畫入射光線AO時(shí)要使入射角適中。4. 上面所說大頭針擋住大

5、頭針的像是指“沉浸”在玻璃磚里的那一截，不是看超過玻璃磚上方的大頭針針頭部分，即順P3、P4的方向看眼前的直線P3、P4和玻璃磚后的直線P1、P2的虛像是否成一直線，若看不出歪斜或側(cè)移光路即可確定。5. 大頭針P2、P3的位置應(yīng)靠近玻璃磚，而P1和P2、P3和P4應(yīng)盡可能遠(yuǎn)些，針要垂直紙面，這樣可以使確定的光路準(zhǔn)確，減小入射角和折射角的測(cè)量誤差?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】【數(shù)據(jù)處理】 此實(shí)驗(yàn)是通過測(cè)量入射角和折射角，然后查數(shù)學(xué)用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代入中求玻璃的折射率。 如圖，測(cè)得= 45 =27 則n=1.53【注意事項(xiàng)】1. 玻璃磚要選用寬度較大的，宜在5厘米以上，若寬度過小，則測(cè)量折射角

6、度值的相對(duì)誤差增大；用手拿玻璃磚時(shí)，只能接觸玻璃毛面或棱，嚴(yán)禁用玻璃磚當(dāng)尺子畫界面；2. 若入射角過小，折射角將更小，測(cè)量誤差更大，因此畫入射光線AO時(shí)要使入射角適中?！菊`差分析】1. 用量角器測(cè)得有誤差；2. 人眼讀數(shù)存在誤差；3. 數(shù)據(jù)處理帶來誤差；4. 實(shí)驗(yàn)儀器存在一定的系統(tǒng)誤差。除運(yùn)用此方法之外，還有以下處理數(shù)據(jù)的方法：處理方式(1)：在找到人射光線和折射光線以后，以入射點(diǎn)0為圓心，以任意長為半徑畫圓，分別與AO交于C點(diǎn)，與00(或00的延長線)交于D點(diǎn)，過C、D兩點(diǎn)分別向NNl作垂線，交NN于C、D，用直尺量出CC和DD的長。如圖3-81所示。 由于， 而CO=DO所以折射率 重復(fù)以

7、上實(shí)驗(yàn)，求得各次折射率計(jì)算值，然后求其平均值即為玻璃磚折射率的測(cè)量值。處理方式(2)：根據(jù)折射定律可得 因此有 在多次改變?nèi)肷浣?、測(cè)量相對(duì)應(yīng)的入射角和折射角正弦值基礎(chǔ)上，以sina值為橫坐標(biāo)、以sin值為縱坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系。如圖3-82所示。描數(shù)據(jù)點(diǎn)，過數(shù)據(jù)點(diǎn)連線得一條過原點(diǎn)的直線。求解圖線斜率，設(shè)斜率為k，則。故玻璃磚折射率（二）畫圖法【實(shí)驗(yàn)題目】 用畫圖法測(cè)玻璃磚的折射率【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?測(cè)定玻璃磚的折射率【實(shí)驗(yàn)器材】玻璃磚、 三角板、 圓規(guī)、 鉛筆、 白紙【實(shí)驗(yàn)原理】同插針法【實(shí)驗(yàn)步驟】1 在白紙上畫直線作入射界面，如圖1所示，過上的一點(diǎn)作界面的法線，并畫有向線段作入射線，則為入射角；2

8、將玻璃磚放在紙上，使其一邊與界面重合，再在玻璃磚另一側(cè)放一三角板，使三角板的一個(gè)角緊靠玻璃磚的另一界面，透過三角板的邊觀察入射線，并調(diào)整三角板位置使邊與線看起來成一條直線，如圖1所示，用鉛筆尖記下角的頂點(diǎn)位置，移走玻璃磚作有向線段，即為在玻璃磚中的折射線， 折射角，如圖2所示： 3以O(shè)為圓心，單位長為半徑，用圓規(guī)作單位圓交的延長線于，用三角板過作的垂線交于，如圖3所示，則長度就是玻璃的折射率的數(shù)值?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】 【數(shù)據(jù)處理】如圖，可量的 OD=1.527【誤差分析】1. 人眼讀數(shù)存在誤差；2. 數(shù)據(jù)處理帶來誤差；3. 實(shí)驗(yàn)儀器存在一定的系統(tǒng)誤差。（三）布儒斯特角法【實(shí)驗(yàn)題目】 用布儒斯特角測(cè)玻

9、璃磚的折射率【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解偏振光的產(chǎn)生和檢驗(yàn)方法； 2. 了解布儒斯特定律，并根據(jù)其測(cè)定玻璃磚的布儒斯特角；3. 應(yīng)用玻璃磚的布儒斯特角計(jì)算其折射率?！緦?shí)驗(yàn)器材】偏振片（2個(gè)）、 布儒斯特角裝置、 光屏（帶小孔）、 白屏、 鈉光燈、 玻璃磚、 光具座【實(shí)驗(yàn)原理】1獲得偏振光的常用方法(1) 偏振片偏振片是利用某些有機(jī)化合物晶體的二向色性。將其滲入透明塑料薄膜中，經(jīng)定向拉制而成。它能吸收某一方向振動(dòng)的光，而透過與此垂直方向振動(dòng)的光，由于在應(yīng)用時(shí)起的作用不同，用來產(chǎn)生偏振光的偏振片叫做起偏器；用來檢驗(yàn)偏振光的偏振片，叫做檢偏器。(2）非金屬鏡面的反射當(dāng)自然光從空氣照射在折射率為n的非金屬鏡

10、面（如玻璃、水等），反射光和折射光都將成為部分偏振光。并且當(dāng)入射角增大到某一特定值時(shí)，鏡面反射光成為完全偏振光，其振動(dòng)面垂直于入射面，這時(shí)入射角稱為布儒斯特角，也稱為起偏角。由布儒斯特定律得： tan0=n 其中n為折射率。對(duì)于各種不同材料的玻璃，已知其相對(duì)折射率n的變化范圍在1.50到1.77之間，則可得布儒斯特角約在5660之間。此方法可用來測(cè)定物質(zhì)的折射率?！緦?shí)驗(yàn)步驟】1. 在光源至光屏的光路上插入起偏器P1，旋轉(zhuǎn)P1，觀察光屏上光斑強(qiáng)度的變化情況；2. 固定P1的方位，旋轉(zhuǎn)P2，旋轉(zhuǎn)360，觀察光屏上光斑強(qiáng)度的變化情況。3. 在起偏器P1后，插入測(cè)布儒斯特角的裝置，再在P1和裝置之間插

11、入一個(gè)帶小孔的光屏。調(diào)節(jié)玻璃磚，使反射的光束與入射光束重合，記下初始角1。 4. 調(diào)節(jié)玻璃磚，使反射光束與入射光束重合，記下初始角1；5. 一面轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃平板，一面同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)起偏器P1，使其透過方向在入射面內(nèi)。反復(fù)調(diào)節(jié)直到反射光消失為止，此時(shí)記下玻璃磚的角度，重復(fù)測(cè)量三次，求平均值。算出布儒斯特角。【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)8107.8106.9【數(shù)據(jù)處理】1=（50+ 51+50）/3=50.32=（106.8+ 107.8+106.9）/3=107.20=2-10=107.2-50.3=56.9又n=tan0 n=tan56.9=1.531、2的A類不確定度為：UA =UA1=UA2

12、=/3=1/3=0.0581的B類不確定度為：UB1=0.3332的B類不確定度為：UB2=0.318又U=（UA2+UB2） U1=0.335U2=0.323U0=（U12+U22）=0.465n的不確定度為：Un=0.024玻璃磚的折射率為：n=1.530.02【注意事項(xiàng)】1. 實(shí)驗(yàn)中各元件不能用手摸，實(shí)驗(yàn)完畢后按規(guī)定位置放置好。2. 實(shí)驗(yàn)完畢要整理儀器，打掃衛(wèi)生，保持實(shí)驗(yàn)室整潔。【誤差分析】1. 人眼讀數(shù)存在誤差；2. 數(shù)據(jù)處理帶來誤差；3. 實(shí)驗(yàn)儀器存在一定的系統(tǒng)誤差。（四）掠入射法【實(shí)驗(yàn)題目】 用掠入法測(cè)三棱鏡的折射率【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解掠入法原理；2. 用掠入法測(cè)定三棱鏡的折射率

13、?！緦?shí)驗(yàn)儀器】 分光計(jì)、 玻璃三棱鏡、 鈉光燈、 毛玻璃、 平面反射鏡、 放大鏡【實(shí)驗(yàn)原理】在分光計(jì)上用掠入法測(cè)定三棱鏡的折射率,要求單色擴(kuò)展光源,以提供各方向的入射光,形成清晰的明暗分界線。如圖,用單色擴(kuò)展光源照射到頂角為A的玻璃三棱鏡的AB面上,以AC面以角射出,根據(jù)折射定律n0sini=nsinr,nsinr=n0sin,式中n0和n分別是空氣和玻璃的折射率,考慮到r+r=A和n0=1可得n=1/sinAsin2isin2A+(sinicosA+sin)2,由圖可得,對(duì)于入射角i90的光線(如1,2,3等)均可進(jìn)入三棱鏡,在AC面出射光線123形成亮場,而入射角i90的光線無法進(jìn)入三棱鏡

14、(BC面為非光學(xué)面),形成暗場,明暗分界線對(duì)應(yīng)的事以i=90入射(稱為掠入射)的光線,此時(shí)的出射角最小,稱為極限角,式子在掠入射條件下可簡化為n=1+(cosA+sin)/sinA2.只要測(cè)出頂角A和極限角,由上式可求出棱鏡的折射率?！緦?shí)驗(yàn)步驟】1. 調(diào)節(jié)光柵：用鈉光燈照明調(diào)好的平行光管，使在對(duì)側(cè)望遠(yuǎn)鏡中可見光狹縫的像在正中央。放入光柵，用非單色光源照明平行光管或光柵，調(diào)節(jié)光柵，使望遠(yuǎn)鏡中衍射條紋嚴(yán)格豎直，各級(jí)條紋同高度，從而使光柵豎直。移去鈉光燈，利用望遠(yuǎn)鏡的自準(zhǔn)法調(diào)節(jié)光柵垂直于望遠(yuǎn)鏡筒，但只能轉(zhuǎn)動(dòng)和調(diào)節(jié)載物臺(tái)，望遠(yuǎn)鏡不動(dòng)。 2. 測(cè)量鈉黃光的各級(jí)衍射角，直到不可見為止。并觀察現(xiàn)象，如是否有

15、雙線、其它顏色條紋等等3. 測(cè)量半導(dǎo)體激光器各級(jí)衍射角：用激光器入射光柵，測(cè)量各級(jí)衍射條紋。為避免激光傷害眼睛，可以衍射光點(diǎn)能從望遠(yuǎn)鏡中出射為標(biāo)準(zhǔn)。4. 依次把各個(gè)濾光片粘在平行光管進(jìn)光口處，白光照明，記錄級(jí)中央衍射條紋角度，大致記錄條紋寬度。為節(jié)約時(shí)間，只讀一個(gè)游標(biāo)的讀數(shù)?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】1.頂角的測(cè)定次數(shù)v1v2v1v2+3601171393513729137110312171393513729137110323171383513629136110302.測(cè)極限角次數(shù)3344128840108372591579122288381083525913791032884110838259167913

16、【數(shù)據(jù)處理】1. 頂角的測(cè)定v1=1713840 v2=3513640v1=2913740 v2=47031v1、v2、v1、v2的A類不確定度為：UA=/3=1/3=0.577=1.67910-4v1的B類不確定度為:UBv1=0.333=9.69610-5v2的B類不確定度為:UBv2=0.333=9.69610-5v1的B類不確定度為:UBv1=0.333=9.69610-5v2的B類不確定度為:UBv2=0.577=1.67910-4又U=（UA2+UB2）Uv1=1.93910-4Uv2=1.93910-4Uv1=1.93910-4Uv2=1.67910-4又補(bǔ)角=1/2（|v2-v

17、2|+|v1-v1|）=1192625U=1/2（Uv12+Uv22+Uv12+Uv22）=1.87710-4又頂角A=|180-|A=603335 UA=1.87710-42.極限角的測(cè)定3=2883940 3=10836404=2591440 4=7911403、3、4、4的A類不確定度為：UA=/3=1/3=0.577=1.67910-43的B類不確定度為:UB3=0.881=2.56310-43的B類不確定度為:UB3=0.881=2.56310-44的B類不確定度為:UB4=0.881=2.56310-44的B類不確定度為:UB4=0.881=2.56310-4又U=（UA2+UB2

18、）UB3=1.93910-4UB3=1.93910-4UB4=1.93910-4UB4=1.93910-4又=1/2（3-4）+（3 -4）=1/2（2925+2925）=2925U =1/2（UB32+UB32+UB42+UB42）=1.93910-4又n=1+(cosA+sin)/sinA2n=1.507n的不確定度為：Un=0.025玻璃磚的折射率為：n=1.510.03【注意事項(xiàng)】1. 在處理數(shù)據(jù)計(jì)算U時(shí)，公式中的頂角A和極限角的不確定度必須用弧度計(jì)算；2. 調(diào)節(jié)后的分光儀在使用中，不要破壞已調(diào)節(jié)的條件：分光計(jì)上可調(diào)螺釘較多，要明確它們的作用；3. 實(shí)驗(yàn)時(shí)，要注意保護(hù)儀器，手不能觸摸棱

19、鏡光學(xué)面，也不準(zhǔn)用手，海綿等物擦拭，必要時(shí)可用擦鏡紙揩去；4. 調(diào)節(jié)分光計(jì)的過程中，一定要耐心按照正確的步驟進(jìn)行調(diào)整；5. 三棱鏡要放置好，以免摔壞；6.實(shí)驗(yàn)完畢要整理儀器，打掃衛(wèi)生，保持實(shí)驗(yàn)室整潔。【誤差分析】1. 人眼讀數(shù)存在誤差2. 數(shù)據(jù)處理帶來誤差3. 實(shí)驗(yàn)儀器存在一定的系統(tǒng)誤差(五)最小偏向角法【實(shí)驗(yàn)題目】 用最小偏向角法測(cè)三棱鏡【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.了解分光計(jì)的結(jié)構(gòu)、作用和工作原理； 2. 掌握分光計(jì)的調(diào)節(jié)要求和調(diào)節(jié)方法； 3. 在分光計(jì)上用最小偏向角法測(cè)定三棱鏡的折射率?！緦?shí)驗(yàn)器材】 分光計(jì) 玻璃三棱鏡， 平面反射鏡 鈉光燈源【實(shí)驗(yàn)原理】1. 將待測(cè)的光學(xué)玻璃制成三棱鏡，可用最小偏向角

20、法測(cè)其折射率n測(cè)量原理見圖1，光線代表一束單色平行光，以入射角i1投射到棱鏡的AB面上，經(jīng)棱鏡兩次折射后以i4角從另一面AC射出來，成為光線t .經(jīng)棱鏡兩次折射，光線傳播方向總的變化可用入射光線和出射光線t延長線的夾角來表示，稱為偏向角由圖1可知(i1i2)(i4i3)i1i4A此式表明，對(duì)于給定棱鏡,其頂角A和折射率n已定，則偏向角隨入射角i1而變，是i1的函數(shù).用微商計(jì)算可以證明，當(dāng)i1i4或i2i3時(shí)，即入射光線a和出射光線t對(duì)稱地“站在”棱鏡兩旁時(shí)，偏向角有最小值，稱為最小偏向角，用m表示.此時(shí)，有i2A/2， i1(Am)/2，故n=sin（A+ m）/2/sin(A/2).用分光計(jì)

21、測(cè)出棱鏡的頂角A和最小偏向角 m,由上式可求得棱鏡的折射率n。實(shí)驗(yàn)裝置：分光計(jì)是用來準(zhǔn)確測(cè)量角度的儀器。2. 分光計(jì)的結(jié)構(gòu)利用分光計(jì)測(cè)量光線的偏折角，實(shí)際上是確定光線的傳播方向只有平行光才具有確定的方向，調(diào)焦于無窮遠(yuǎn)的望遠(yuǎn)鏡可以判定平行光的傳播方向因此，分光計(jì)由平行光管、望遠(yuǎn)鏡、載物臺(tái)、角度刻度盤和三腳底座五個(gè)主要部分構(gòu)成1狹縫裝置；2狹縫裝置鎖緊螺釘；3平行光管部件；4制動(dòng)架（二）；5載物臺(tái)；6載物臺(tái)條平螺釘；7載物臺(tái)鎖緊螺釘；8望遠(yuǎn)鏡部件；9目鏡鎖緊螺釘；10阿貝式自準(zhǔn)值目鏡；11目鏡視度調(diào)節(jié)手輪；12望遠(yuǎn)鏡光軸高低調(diào)節(jié)螺釘；13望遠(yuǎn)鏡光軸水平調(diào)節(jié)鎖釘；14支臂；15望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺釘；16刻

22、度盤止動(dòng)螺釘；17底座；18望遠(yuǎn)鏡止動(dòng)螺釘；19平行光管準(zhǔn)直鏡；20壓片； 21度盤；22游標(biāo)盤；23立柱；24游標(biāo)盤微調(diào)螺釘；25游標(biāo)盤止動(dòng)螺釘；26平行光管光軸水平調(diào)節(jié)螺釘；27平行光管高低調(diào)節(jié)螺釘；28狹縫寬度調(diào)節(jié)手輪. 三腳底座.它是整個(gè)分光計(jì)的底座，底座中心有沿鉛直方向的轉(zhuǎn)軸套,望遠(yuǎn)鏡和刻度盤可繞該軸轉(zhuǎn)動(dòng). 平行光管.它的作用是產(chǎn)生平行光.平行光管通過立柱固定在儀器底座上管的一端裝有一個(gè)消色差的復(fù)合透鏡(物鏡)，另一端是裝有狹縫的可伸縮套管，調(diào)節(jié)手輪可改變狹縫的寬度若用光源照亮狹縫，調(diào)節(jié)狹逢裝置鎖緊螺釘可以使狹縫套管前后移動(dòng)，以改變狹縫和物鏡間的距離，使狹縫恰好落在物鏡的前焦平面上以

23、產(chǎn)生平行光，管下方的平行光管高低調(diào)節(jié)螺釘用來調(diào)節(jié)管的傾度，使平行光管的光軸與儀器轉(zhuǎn)軸垂直.平行光管水平調(diào)節(jié)螺釘用來微調(diào)左右. 望遠(yuǎn)鏡。結(jié)構(gòu)見圖3，它由目鏡、物鏡、分劃板（叉絲）、平面反射鏡、光源組成為了調(diào)節(jié)和測(cè)量，物鏡和目鏡間裝有一分劃板(分劃板的尺寸見圖4)，分劃板固定在筒B上，目鏡C裝在筒B里，通過調(diào)節(jié)目鏡調(diào)節(jié)手輪可沿筒B前后移動(dòng)，以改變目鏡與分劃板之間的距離，適應(yīng)不同實(shí)驗(yàn)者眼睛的差異，使分劃板調(diào)到能使實(shí)驗(yàn)者看的最清楚為原則物鏡固定在筒A的另一頂端,它是消色差的符合正透鏡，調(diào)節(jié)目鏡鎖緊螺釘，可使筒B沿筒A滑動(dòng)，以改變分劃板與物鏡的距離，使分劃板能調(diào)到物鏡的后焦面上當(dāng)物鏡和目鏡的焦平面與分劃

24、重合時(shí)，從目鏡中可同時(shí)觀察到分劃板和它的反射像，且無視差（無重影）此時(shí)望遠(yuǎn)鏡適合于觀察無窮遠(yuǎn)處。 1小三棱鏡；2場鏡；3接目鏡；4反射鏡； 1透光小十字（黑色）；5物鏡；6筒A；7分劃板；8筒B； 2小十字的像（綠色）9阿貝目鏡C 目鏡是由場鏡和接目鏡組成圖3.是阿貝目鏡，在目鏡和分劃板間裝了一個(gè)小三棱鏡綠色光經(jīng)小三棱鏡反射將分劃板照亮，由目鏡望去，分劃板被照亮部分是一綠色小方塊(視場下方)，綠色方塊中的透光部分是一黑色小十字(以下簡稱小十字)望遠(yuǎn)鏡下方的望遠(yuǎn)鏡光軸高低調(diào)節(jié)螺釘是用來調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的縱向傾度，使鏡筒的光軸垂直于儀器轉(zhuǎn)軸望遠(yuǎn)鏡光軸水平調(diào)節(jié)螺釘是用來調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的橫向傾度望遠(yuǎn)鏡可通過望遠(yuǎn)

25、鏡止動(dòng)螺釘固定在儀器轉(zhuǎn)軸上，這時(shí)可通過望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺釘微調(diào)，將望遠(yuǎn)鏡止動(dòng)螺釘放松，望遠(yuǎn)鏡可繞儀器的轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng) 載物臺(tái)它是一個(gè)用以放置被測(cè)對(duì)象或光學(xué)元件的小平臺(tái)它可繞儀器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)和沿儀器轉(zhuǎn)軸升降,并可通過載物臺(tái)鎖緊螺釘把它固定在任一高度上平臺(tái)下有三個(gè)調(diào)平螺絲用以改變平臺(tái)對(duì)儀器轉(zhuǎn)軸的傾度臺(tái)上有一壓片用來固定待測(cè)物體. 角度刻度盤與讀法刻度盤有內(nèi)、外兩層外層通過轉(zhuǎn)座與度盤止動(dòng)螺釘和望遠(yuǎn)鏡相連,能隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)層盤上相隔180處有兩個(gè)角游標(biāo)，當(dāng)把游標(biāo)盤止動(dòng)螺釘旋緊時(shí)，內(nèi)盤與儀器轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置被固定，放松時(shí)，內(nèi)盤可繞儀器轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)內(nèi)盤固定，望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可從外盤上讀出望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)角刻度圓盤分為36

26、0，最小分度為0.5，即30；小于0.5則讀游表盤，游標(biāo)盤被等分為30格，最小分格值為1。角度的讀法以角游標(biāo)的零線為準(zhǔn)，從外盤上找到與游標(biāo)零線相對(duì)應(yīng)的地方，讀出“度”數(shù)，再找到游標(biāo)上與外盤刻線剛好重合的刻線，讀出“分”數(shù)。二、分光計(jì)的調(diào)整在進(jìn)行精確測(cè)量前，必須經(jīng)過仔細(xì)調(diào)節(jié)，使分光計(jì)達(dá)到下述狀態(tài)：使平行光管發(fā)出平行光，望遠(yuǎn)鏡接受平行光(即聚焦無窮遠(yuǎn))；平行光管和望遠(yuǎn)鏡的光軸(望遠(yuǎn)鏡光軸此處是指分劃板中心十字交點(diǎn)與物鏡光心的連線)與分光計(jì)的轉(zhuǎn)軸垂直.1、 目測(cè)粗調(diào)：調(diào)節(jié)前應(yīng)先進(jìn)行粗調(diào)，即用眼睛估測(cè)，把望遠(yuǎn)鏡光軸、平行光管光軸和載物臺(tái)面盡量調(diào)成水平,且大致垂直于分光計(jì)中心軸，然后再對(duì)各部分細(xì)調(diào)。2、

27、用自準(zhǔn)法（P.160）調(diào)整望遠(yuǎn)鏡聚焦于無窮遠(yuǎn)處點(diǎn)亮小燈,調(diào)節(jié)目鏡與叉絲間的距離(慢轉(zhuǎn)目鏡鏡頭),看清叉絲.將一平面反射鏡垂直放在載物臺(tái)上, 并且使平面鏡的鏡面與載物臺(tái)下三個(gè)調(diào)平螺絲b1，b2和b3中的任意兩個(gè)（如b1，b2）的連線垂直(通過調(diào)節(jié)這兩個(gè)螺絲可以改變平面鏡對(duì)望遠(yuǎn)鏡的傾度).緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái),從側(cè)面觀察,使得從望遠(yuǎn)鏡射出的光能被鏡面反射回望遠(yuǎn)鏡中.從望遠(yuǎn)鏡中觀察, 并緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái),找到從平面鏡中反射回來的叉絲光斑后,調(diào)節(jié)叉絲與物鏡間距(須松開上方小螺絲),使從目鏡中能看清叉絲的反射像,且削除視差. 此時(shí)，小十字(即分劃板)已處于物鏡焦平面上即望遠(yuǎn)鏡已聚焦于無窮遠(yuǎn),用目鏡鎖緊螺釘固定好

28、套筒.3、用各半調(diào)法（即漸進(jìn)法）調(diào)整望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計(jì)中心軸垂直借助平面鏡調(diào)節(jié),如果轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)180前后，平面鏡的兩個(gè)面反射回來的小十字像均與分劃板上方黑十字重合，則說明載物臺(tái)繞儀器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)180前后，望遠(yuǎn)鏡光軸均垂直于平面鏡，且平面鏡平行于儀器轉(zhuǎn)軸,因而望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于分光計(jì)中心軸.具體調(diào)節(jié)方法是:在上一步已看見反射的小十字像的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，使平面鏡繞分光計(jì)中心軸轉(zhuǎn)180，如果仍能看到反射回來的小十字像，則可細(xì)調(diào)使小十字像與分劃板上方黑十字重合否則，應(yīng)重新進(jìn)行粗調(diào)，直至載物臺(tái)繞儀器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)180前后均能看見平面鏡反射回來的像，再進(jìn)行細(xì)調(diào).細(xì)調(diào)采用漸進(jìn)法，即先調(diào)望遠(yuǎn)鏡下的光軸高低調(diào)節(jié)螺釘，使

29、小十字像與分劃板上方黑十字的上下距離移近一半，再調(diào)小平臺(tái)下的兩個(gè)螺絲（調(diào)該螺絲能夠改變平面鏡傾度）b1 ，b2（b3不動(dòng)），使它們重合，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)180，再照以上方法調(diào)節(jié)，反復(fù)多次，必可使載物臺(tái)轉(zhuǎn)過180前后，平面鏡的兩個(gè)面反射回來的小十字像均與分劃板上方黑十字重合此時(shí)望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器轉(zhuǎn)軸垂直.4、調(diào)整載物臺(tái)面與分光計(jì)中心軸垂直固定好望遠(yuǎn)鏡，把平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)90角，再調(diào)小平臺(tái)下的另一螺絲（b3），用各半調(diào)法使像與叉絲重合，則載物臺(tái)面與分光計(jì)中心軸垂直。5、調(diào)節(jié)平行光管與望遠(yuǎn)鏡光軸平行取走平面鏡，將一調(diào)好的望遠(yuǎn)鏡正對(duì)著平行光管，打開光源，照亮狹逢。打開狹縫，從望遠(yuǎn)鏡中觀察，同時(shí)調(diào)節(jié)狹縫與平行光管間的

30、距離，直到從望遠(yuǎn)鏡中能看到清晰的狹縫像，且狹縫像與分劃板之間無視差，這時(shí)平行光管產(chǎn)生的就是平行光。調(diào)節(jié)平行光管的傾斜度，使（豎直）狹縫中點(diǎn)與叉絲交點(diǎn)相重合。調(diào)節(jié)方法是:先使垂直的狹縫像經(jīng)過分劃板中心黑十字的交點(diǎn)；然后使狹縫轉(zhuǎn)90，如果（水平）狹縫像仍通過分劃板中心黑十字的交點(diǎn)，即表明平行光管光軸與望遠(yuǎn)鏡光軸平行，否則應(yīng)調(diào)節(jié)平行光管下方螺釘達(dá)到此目的。至此，望遠(yuǎn)鏡、平行光管均已調(diào)好，在以后的測(cè)量中，不得破壞此狀態(tài)，否則前功盡棄，需要重新調(diào)節(jié)。三.測(cè)定最小偏向角m 在前面調(diào)好分光計(jì)的基礎(chǔ)上，把三棱鏡放在載物臺(tái)上，測(cè)定棱鏡對(duì)鈉光(589.3nm)的最小偏向角m。觀察光譜線用鈉光燈照亮平行光管狹縫，松

31、開游標(biāo)盤止動(dòng)螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)使棱鏡處在圖7所示位置先用眼睛沿棱鏡出射光方向?qū)ふ依忡R折射后的狹縫像，找到后再將望遠(yuǎn)鏡移到眼睛所在方位，此時(shí)在望遠(yuǎn)鏡能夠中就能看到鈉光譜線。 觀察偏向角的變化稍稍轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，以改變?nèi)肷浣?，觀察鈉譜線往偏向角增大還是減小的方向移動(dòng)慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，使鈉譜線朝偏向角減小的方向移動(dòng)，并要轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡跟蹤鈉譜線，直到載物臺(tái)沿著同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該譜線不再向前移動(dòng)卻反而向相反的方向移動(dòng)(即偏向角反而變大為止)這個(gè)鈉譜線反向移動(dòng)的轉(zhuǎn)折位置就是棱鏡對(duì)鈉譜線的最小偏向角位置。 測(cè)量出射光的方位1，1（出射光的角坐標(biāo)）將望遠(yuǎn)鏡中分劃板中心十字的交點(diǎn)固定在這一最小偏向角位置上(對(duì)準(zhǔn)鈉譜線)，用

32、游標(biāo)盤止動(dòng)螺釘固定游標(biāo)盤，并微調(diào)載物臺(tái)，使棱鏡作微小轉(zhuǎn)動(dòng)，準(zhǔn)確找出鈉譜線反向移動(dòng)的確切位置，固定載物臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使分劃板中心十字交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)鈉譜線，記下游標(biāo)1和游標(biāo)2的讀數(shù)1，1 (出射光方位)。測(cè)量入射光的方位2，2 （入射光的角坐標(biāo)）移去三棱鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡對(duì)著入射平行光，使分劃板中心十字交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)平行光管的狹縫像，記下游標(biāo)1和游標(biāo)2的讀數(shù)2，2 (入射光方位)。 重復(fù)步驟(2)、(3)、(4)，測(cè)量次，數(shù)據(jù)記錄表格見下表，求m的平均值，由公式 n=sin（A+ m）/2/sin(A/2)計(jì)算n。四測(cè)定棱鏡的頂角方法1:將三棱鏡放在載物臺(tái)上，并使棱鏡頂角對(duì)準(zhǔn)平行光管，則平行光管射出的光束照在棱

33、鏡的兩個(gè)折射面上。從棱鏡左面反射的光可將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)至A處觀測(cè)，用望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺絲使叉絲對(duì)準(zhǔn)狹縫，此時(shí)從兩個(gè)游標(biāo)可讀出角度為1和1；再將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)至處觀測(cè)從棱鏡右面反射的光，又可從兩個(gè)游標(biāo)讀出角度為2和2 。則頂角為 =/2=1/4（2-1）+（2-1）?！緦?shí)驗(yàn)步驟】1. 調(diào)節(jié)分光計(jì)用自準(zhǔn)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡聚焦于無窮遠(yuǎn)；用各半調(diào)法（即漸進(jìn)法）調(diào)整望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計(jì)中心軸垂直；用各半調(diào)法調(diào)整載物臺(tái)面與分光計(jì)中心軸垂直；調(diào)節(jié)平行光管產(chǎn)生平行光；使平行光管光軸與儀器轉(zhuǎn)軸垂直 2. 測(cè)定最小偏向角m。3. 測(cè)三棱鏡的頂角A。【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】1. 頂角的測(cè)定次數(shù)v1v2v1v2+360117139351372913711

34、0312171393513729137110323171383513629136110302. 偏向角的測(cè)定次數(shù)v1v2v1v213341215414258117882334101541125813781033341115412258137810【數(shù)據(jù)處理】1. 頂角的測(cè)定v1=1713840 v2=3513640v1=2913740 v2=47031v1、v2、v1、v2的A類不確定度為：UA=/3=1/3=0.577=1.67910-4v1的B類不確定度為:UBv1=0.333=9.69610-5v2的B類不確定度為:UBv2=0.333=9.69610-5v1的B類不確定度為:UBv1=

35、0.333=9.69610-5v2的B類不確定度為:UBv2=0.577=1.67910-4又U=（UA2+UB2）Uv1=1.93910-4Uv2=1.93910-4Uv1=1.93910-4Uv2=1.67910-4又補(bǔ)角=1/2（|v2-v2|+|v1-v1|）=1192625U=1/2（Uv12+Uv22+Uv12+Uv22）=1.87710-4又頂角A=|180-|A=603335 UA=1.87710-42. 偏向角的測(cè)定v1=33411 v2=1541220 v1=2581220 v2=78920v1、v2、v1、v2的A類不確定度為：UA=/3=1/3=0.577=1.67910-4v1的B類不確定度為:UBv1=0.577=1.67910-4v2的B類不確定度為:UBv2=0.882=2.56610-4v1的B類不確定度為:UBv1=0.667=1.94010-4 v2的B類不確定度為:UBv