分光計(jì)的調(diào)節(jié)與三棱鏡色散的測(cè)定

關(guān)于分光計(jì)的調(diào)節(jié)與三棱鏡色散的測(cè)定第一頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握分光計(jì)的結(jié)構(gòu)，訓(xùn)練分光計(jì)的調(diào)整技術(shù)和技巧，學(xué)習(xí)分光計(jì)測(cè)量角度的方法2、了解光的色散現(xiàn)象3、熟悉用最小偏向角法測(cè)定物質(zhì)折射率第二頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)儀器分光計(jì)的主要用途分光計(jì)的構(gòu)造原理分光計(jì)的調(diào)節(jié)方法三棱鏡鈉光光源分光計(jì)分光計(jì)的測(cè)量方法第三頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日分光計(jì)的主要用途

分光計(jì)是精確測(cè)定光線偏轉(zhuǎn)角的儀器，也稱測(cè)角儀。光學(xué)中的許多基本量如波長(zhǎng)、折射率等都可以直接或間接的表現(xiàn)為光線的偏轉(zhuǎn)角，因而利用分光計(jì)可測(cè)量波長(zhǎng)、折射率等。使用分光計(jì)時(shí)必須經(jīng)過一系列的精細(xì)的調(diào)整才能得到準(zhǔn)確的結(jié)果，它的調(diào)整技術(shù)是光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的基本技術(shù)之一，必須正確掌握。第四頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日分光計(jì)的構(gòu)造原理望遠(yuǎn)鏡目鏡套筒鎖定望遠(yuǎn)鏡仰角調(diào)節(jié)載物臺(tái)平行光管游標(biāo)盤止動(dòng)平行光管仰角調(diào)節(jié)狹縫寬度調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡止動(dòng)游標(biāo)盤刻度盤載物臺(tái)止動(dòng)（另側(cè)）望遠(yuǎn)鏡刻度盤鎖定支架轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)狹縫套筒鎖定目鏡調(diào)焦手輪載物臺(tái)調(diào)平小電珠第五頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日分光計(jì)的測(cè)量方法分光計(jì)測(cè)角度（兩條光線的夾角）的方法測(cè)量時(shí)，游標(biāo)盤固定，望遠(yuǎn)鏡帶動(dòng)刻度盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，刻度盤與游標(biāo)盤之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度即為望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過的角度。望遠(yuǎn)鏡通常先對(duì)準(zhǔn)某條光線（如入射光），轉(zhuǎn)動(dòng)后對(duì)準(zhǔn)另一條光線（如折射光），望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過的角度既是這兩條光線之間的夾角。第六頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日分光計(jì)的測(cè)量方法望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)角度的計(jì)算公式設(shè)望遠(yuǎn)鏡豎直叉絲先對(duì)準(zhǔn)某條光線，此時(shí)，左右兩個(gè)游標(biāo)的零刻度線分別對(duì)準(zhǔn)刻度盤上的兩個(gè)值（左和右），當(dāng)望遠(yuǎn)鏡豎直叉絲對(duì)準(zhǔn)另一條光線后，左右兩個(gè)游標(biāo)的零刻度線分別對(duì)準(zhǔn)刻度盤上的另兩個(gè)值（左’和右’）。分光計(jì)的讀數(shù)與游標(biāo)卡尺的讀數(shù)類似，如右圖，游標(biāo)的零刻度線對(duì)準(zhǔn)的刻度盤讀數(shù)為116o15’。左右右’左’則望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過的角度即為第七頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日分光計(jì)的測(cè)量方法2、在計(jì)算望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過的角度時(shí)，要注意游標(biāo)是否經(jīng)過了刻度盤的0o或360o刻度線。若越過，則對(duì)旋轉(zhuǎn)角度的計(jì)算公式應(yīng)予以修正（思考如何修正）注意事項(xiàng)1、刻度盤上最小刻度為30’，測(cè)量時(shí)看清游標(biāo)零刻度線是否越過刻度盤上30’刻度線。第八頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日分光計(jì)的調(diào)節(jié)方法三垂直——望遠(yuǎn)鏡軸線垂直中心轉(zhuǎn)軸；載物平臺(tái)垂直中心轉(zhuǎn)軸；平行光管軸線垂直中心轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)要求調(diào)節(jié)步驟望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡軸線及平臺(tái)與中心轉(zhuǎn)軸垂直平行光管軸線與中心轉(zhuǎn)軸垂直讀數(shù)系統(tǒng)調(diào)節(jié)目測(cè)粗調(diào)第九頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日目測(cè)粗調(diào)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的仰角調(diào)節(jié)螺絲和載物平臺(tái)下的三個(gè)調(diào)節(jié)螺絲，使望遠(yuǎn)鏡和平臺(tái)基本水平。1.將雙面反射鏡放在載物平臺(tái)上，與望遠(yuǎn)鏡筒垂直，視場(chǎng)中能看到十字光標(biāo)和它經(jīng)平面鏡反射回來(lái)的光斑。2.將平臺(tái)轉(zhuǎn)過180o，視場(chǎng)中仍能看到十字光標(biāo)反射回來(lái)的光斑。調(diào)節(jié)要求：注意事項(xiàng)：望遠(yuǎn)鏡的仰角調(diào)節(jié)螺絲和載物平臺(tái)下的三個(gè)調(diào)節(jié)螺絲都應(yīng)為后面細(xì)調(diào)預(yù)留調(diào)節(jié)余度，即不能將它們擰到極限位置。調(diào)節(jié)方法：第十頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)1、目鏡調(diào)焦：其目的是使眼睛通過目鏡能清晰地看到分劃板上的叉絲刻線和十字光標(biāo)。方法：轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡調(diào)焦手輪。3、物鏡調(diào)焦：其目的是將分劃板上十字光標(biāo)調(diào)整到焦平面上，即望遠(yuǎn)鏡對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)聚焦。方法：前后移動(dòng)目鏡套筒，使綠十字光標(biāo)成像清晰，然后擰緊鎖定螺絲。分劃板固定在目鏡套筒中，分劃板上刻有透明十字線，利用小電珠照明使它成為發(fā)光體（十字光標(biāo)）。當(dāng)伸縮目鏡套筒，使分化板位于物鏡焦平面上時(shí)，十字光標(biāo)經(jīng)物鏡后成為平行光。該平行光經(jīng)反射鏡反射后，依然為平行光，再經(jīng)物鏡會(huì)聚于焦平面（分劃板平面），形成十字光標(biāo)的像。調(diào)節(jié)步驟物鏡調(diào)焦原理2、調(diào)整分劃板叉絲刻線的方向。使叉絲刻線水平或豎直。方法：松開目鏡套筒鎖定螺絲，旋轉(zhuǎn)目鏡套筒。第十一頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日望遠(yuǎn)鏡軸線及平臺(tái)與中心轉(zhuǎn)軸垂直調(diào)節(jié)步驟1、將雙面反射鏡放在載物臺(tái)上，使鏡面處于任意兩個(gè)載物臺(tái)調(diào)平螺絲的連線上。并使之正對(duì)望遠(yuǎn)鏡。2、用半趨法調(diào)節(jié)螺絲a和望遠(yuǎn)鏡的仰角螺絲，使十字光標(biāo)通過反射鏡成的像與分劃板的上十字線重合。3、使載物臺(tái)（連同底座）轉(zhuǎn)動(dòng)180o，同樣用半趨法調(diào)節(jié)螺絲a和望遠(yuǎn)鏡的傾斜度螺絲，使十字光標(biāo)通過反射鏡另一面成的像也與分劃板的上十字線重合。4、重復(fù)3，直至雙面反射鏡的任一面都能使十字光標(biāo)像調(diào)節(jié)到位。至此以后，不再碰動(dòng)螺絲a和望遠(yuǎn)鏡的仰角螺絲。abc望遠(yuǎn)鏡第十二頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日望遠(yuǎn)鏡軸線及平臺(tái)與中心轉(zhuǎn)軸垂直8、重復(fù)7，直至雙面反射鏡的任一面都能使十字光標(biāo)像調(diào)節(jié)到位。至此以后，不再碰動(dòng)螺絲b和螺絲c。5、將反射鏡放在螺絲b和螺絲c連線之中垂線上，將載物臺(tái)（連同底座）旋轉(zhuǎn)90o，使平面鏡正對(duì)望遠(yuǎn)鏡。abc望遠(yuǎn)鏡6、用半趨法調(diào)節(jié)螺絲b和螺絲c，使十字光標(biāo)像與分劃板的上十字線重合。7、使載物臺(tái)（連同底座）轉(zhuǎn)動(dòng)180o，重復(fù)6。第十三頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日平行光管軸線與中心轉(zhuǎn)軸垂直調(diào)節(jié)步驟1、取走反射鏡，將已調(diào)節(jié)好的望遠(yuǎn)鏡正對(duì)著平行光管，打開鈉燈，照亮狹縫。2、松開狹縫套筒鎖定螺絲，調(diào)節(jié)狹縫套筒前后位置，使望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中能看到清晰的狹縫像（白色）。4、調(diào)節(jié)狹縫的粗細(xì)調(diào)節(jié)旋鈕，使縫寬適當(dāng)。一般狹縫較細(xì)測(cè)量才能準(zhǔn)確。3、旋轉(zhuǎn)狹縫套筒調(diào)節(jié)狹縫方向，使狹縫像與望遠(yuǎn)鏡分劃板水平叉絲平行。調(diào)節(jié)平行光管仰角螺絲，使狹縫像與分劃板中間水平叉絲重合。至此以后，不再碰動(dòng)平行光管仰角螺絲。第十四頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日讀數(shù)系統(tǒng)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)步驟1、將狹縫轉(zhuǎn)為豎直方向，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使望遠(yuǎn)鏡豎直叉絲對(duì)準(zhǔn)入射光（狹縫像），然后將望遠(yuǎn)鏡用止動(dòng)螺絲固定。2、將游標(biāo)置于一左一右，用游標(biāo)止動(dòng)螺絲固定。3、松開望遠(yuǎn)鏡與刻度盤的鎖定螺絲，轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤，使左右兩個(gè)游標(biāo)0刻度分別對(duì)準(zhǔn)90o和270o。立刻將望遠(yuǎn)鏡與刻度盤的鎖定在一起。4、松開望遠(yuǎn)鏡止動(dòng)螺絲，使望遠(yuǎn)鏡可以帶動(dòng)刻度盤轉(zhuǎn)動(dòng)。目的：使望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)入射光時(shí)，刻度盤左右兩邊讀數(shù)分別為90o和270o?；蛉肷涔鈱?duì)應(yīng)的刻度盤讀數(shù)為左＝90o，右＝

270o。第十五頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)原理入射光LD

與出射光?ER

的夾角稱為偏向角。當(dāng)改變?nèi)肷浣菚r(shí)，偏向角也會(huì)改變，在某個(gè)入射角處，偏向角最小，稱最小偏向角

m。三棱鏡對(duì)入射光線的

m與其對(duì)入射光的折射率存在單值關(guān)系當(dāng)入射光為非單色光時(shí)，由于三棱鏡對(duì)不同波長(zhǎng)的光折射率不同，經(jīng)過三棱鏡后各種波長(zhǎng)成分的光將被分開，即發(fā)生“色散”。當(dāng)三棱鏡頂角α已知時(shí)，測(cè)出不同波長(zhǎng)折射光的對(duì)應(yīng)的

min，即可求出三棱鏡在該波長(zhǎng)處的折射率。折射率與波長(zhǎng)滿足關(guān)系第十六頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)步驟三棱鏡置于平臺(tái)上轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，觀察折射光（六條譜線）轉(zhuǎn)動(dòng)三棱鏡，改變?nèi)肷浣?，?duì)某條折射光尋找最小偏向角找到最小偏向角時(shí)，用望遠(yuǎn)鏡豎直叉絲對(duì)準(zhǔn)折射光分光計(jì)調(diào)節(jié)，記下入射光對(duì)應(yīng)的左與右讀出此時(shí)刻度盤的左右兩個(gè)讀數(shù)左與右第十七頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日注意事項(xiàng)1、調(diào)節(jié)分光計(jì)時(shí)，每調(diào)好一步，調(diào)好的部件不要碰動(dòng)。2、測(cè)量時(shí)，游標(biāo)盤一定要固定，望遠(yuǎn)鏡和刻度盤一定要鎖定。3、轉(zhuǎn)動(dòng)三棱鏡找最小偏向角，對(duì)每條折射光都應(yīng)重復(fù)該過程。4、兩條黃色折射光靠得很近，為區(qū)分它們，可將狹縫調(diào)小些。藍(lán)綠折射光較弱，看不到時(shí)可將狹縫調(diào)大些。第十八頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)處理黃1黃2綠藍(lán)綠藍(lán)紫入