分光計(jì)的調(diào)節(jié)和色散曲線的測(cè)定

分光計(jì)的調(diào)節(jié)和色散曲線

的測(cè)定

實(shí)驗(yàn)報(bào)告雙二下A組16號(hào)力9班倪彥碩20090116402010年12月14日實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夥止庥?jì)的原理與構(gòu)造，學(xué)會(huì)調(diào)節(jié)分光計(jì)；用最小偏向角發(fā)測(cè)定玻璃折射率；掌握三棱鏡頂角的兩種測(cè)量方法。實(shí)驗(yàn)原理分光計(jì)的結(jié)構(gòu)及調(diào)節(jié)原理(1)望遠(yuǎn)鏡分光計(jì)中采用的是自準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡。它由物鏡、叉絲分劃板和目鏡組成，分別裝在三個(gè)套臂上，彼此可以相對(duì)滑動(dòng)以便調(diào)節(jié)。中間的一個(gè)套筒里裝有一塊分劃」板其上刻有“”形叉絲，分劃板下方緊貼著一個(gè)側(cè)面是等腰直角三角形的小棱鏡，小棱鏡與分劃板貼合的面上刻了一個(gè)空心十字形，綠色小燈從小棱鏡另一個(gè)直角面射入，從空心十字形中射出(透出的就是一個(gè)綠色十字形)。如果叉絲平面剛好在物鏡的焦平面上，則從小燈射出的綠光經(jīng)過棱鏡的全反射后，從物鏡(凸透鏡)中會(huì)射出平行光。在物鏡前方放一面反射鏡，將綠光反射回來，則反射光(仍為平行光)進(jìn)入物鏡后還將匯聚在焦平面一一即叉絲平面上。此時(shí)通過目鏡就能觀察到叉絲平面上清晰的“”形和綠色十字，且不會(huì)有視差。這就是用自準(zhǔn)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡適合于觀察平行光的原理。如果望遠(yuǎn)鏡光軸與平面鏡的法線平行，在目鏡里看到的綠色十字形應(yīng)該與“中”形叉絲的上交點(diǎn)重合。叉絲分劃板小棱鏡....?叉絲分劃板叉絲分劃板小棱鏡....?叉絲分劃板小棱鏡平行光管平行光管由狹縫和透鏡組成。狹縫和透鏡之間距離可以通過伸縮狹縫套筒來調(diào)節(jié)。只要將狹縫調(diào)到透鏡的焦平面上，則從狹縫發(fā)出的光經(jīng)透鏡后就成為平行光。狹縫的刀口是經(jīng)過精密研磨支撐的，為避免損傷狹縫，只有在望遠(yuǎn)鏡中看到狹縫像的情況下才能調(diào)節(jié)狹縫的寬度?？潭缺P分光計(jì)的刻度盤垂直于分光計(jì)主軸并且可繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。為消除刻度盤的偏心差，采用兩個(gè)相差 的窗口讀數(shù)?？潭缺P的分度值為， 以下則需用游標(biāo)來讀數(shù)。游標(biāo)上的格與刻度盤上的格相等，故游標(biāo)的最小分度值為。用最小偏向角法測(cè)玻璃的折射率一束平行單色光入射到三棱鏡的面，經(jīng)折射后由另一面射出，如圖所示。入射光和出射光的夾角成為偏向角?？梢宰C明，當(dāng)入射角等于出射角時(shí)，入射光和出射光之間的夾角最小，稱為最小偏向角。從圖可以看出， 。當(dāng)時(shí)，由折射定律有 。這時(shí)用替代得： 。又因?yàn)?，所以。聯(lián)立兩式得：由折射定律有:由上式可知，只要測(cè)出三棱鏡頂角和最小偏向角，就可以計(jì)算出棱鏡玻璃對(duì)該波長(zhǎng)的單色光的折射率。色散及色散曲線的擬合當(dāng)入射光不是單色光時(shí)，雖然入射角對(duì)各種波長(zhǎng)的光都相同，但出射角并不相同，表明折射率也不相同。對(duì)于一般的透明材料來說，折射率隨波長(zhǎng)的減小而增大。如紫紅，故紅紫。折射率隨波長(zhǎng)而變的現(xiàn)象稱為色散。對(duì)一種玻璃材料所作出的折射率和波長(zhǎng)的關(guān)系曲線稱為它的色散曲線。不同材料的色散曲線是不同的，一般可采用平均色散 或色散本領(lǐng)來表示某種玻璃色散的程度。其中 、和分別表示玻璃對(duì)夫瑯和費(fèi)譜線中線、線和線的折射率。這三條線的波長(zhǎng)分別是 、 、用經(jīng)驗(yàn)公式來表示可見光范圍內(nèi)玻璃材料的折射率與波長(zhǎng)之間的關(guān)系時(shí)，較方便適用的公式是：各種牌號(hào)玻璃經(jīng)驗(yàn)公式系數(shù) 有專門的光學(xué)玻璃手冊(cè)給出。實(shí)驗(yàn)研究時(shí)可以通-3-過對(duì)的七組以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理，設(shè)過對(duì)的七組以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理，設(shè)， ， ，把一元高次方程擬合轉(zhuǎn)化為 的多元線性回歸問題，并利用計(jì)算機(jī)來處理數(shù)據(jù)，擬合色散曲線，得到經(jīng)驗(yàn)公式。需要說明的一點(diǎn)是，各種不同的光學(xué)儀器對(duì)色散的要求也是不同的。例如照相機(jī)、顯微鏡的鏡頭要求色散小，則色差小。而攝譜儀和單色儀中棱鏡則要求色散大，使各種波長(zhǎng)的光能夠分得開，以提高儀器分辨本領(lǐng)。三棱鏡頂角的測(cè)量原理用自準(zhǔn)法測(cè)定三棱鏡頂角。只要測(cè)出三棱鏡兩個(gè)光學(xué)面的法線之間的夾角即可求得頂角 。用平行光法測(cè)定三棱鏡頂角。一束平行光被三棱鏡的兩個(gè)光學(xué)面反射后，只要測(cè)出兩束反射光之間的夾角即可求得頂角-。放置三棱鏡時(shí)，應(yīng)使三棱鏡頂點(diǎn)靠近小平臺(tái)中心。否則反射光將不能進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡中。實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器有分光計(jì)、平面反射鏡、玻璃三棱鏡、氦光譜管及其電源。氦光譜管是將稀薄的氦氣(，氣壓為)封閉在玻璃管內(nèi)制成。管的兩端各裝一個(gè)電極，兩電極間加高電壓后產(chǎn)生放電并發(fā)光，通過三棱鏡分光可得氦的線光譜。波長(zhǎng)447.1471.3492.2501.6587.6667.8706.6顏色藍(lán)紫藍(lán)藍(lán)綠淺綠黃大紅暗紅實(shí)驗(yàn)任務(wù)及操作要點(diǎn)分光計(jì)的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡適合于觀察平行光調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于分光鏡主軸調(diào)節(jié)平行光管調(diào)節(jié)平行光管使產(chǎn)生平行光調(diào)節(jié)平行光管主軸垂直于分光鏡主軸調(diào)節(jié)三棱鏡的兩個(gè)光學(xué)面的法線垂直于分光計(jì)主軸測(cè)量氦光管譜線的最小偏向角觀察譜線并對(duì)照氮光譜圖認(rèn)譜先用眼睛觀察三棱鏡，大概確定氮的光束朝哪個(gè)方向折射出，然后把望遠(yuǎn)鏡調(diào)到那個(gè)方向上。再進(jìn)一步調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)使望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)里的譜線清晰明亮、線寬合適。確定最小偏向角先將小平臺(tái)連同所載冷靜稍稍轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)觀察譜線移動(dòng)的方向，注意此時(shí)偏向角是增大還是減小，然后，再轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)使譜線向偏向角減小的方向移動(dòng)，同時(shí)讓望遠(yuǎn)鏡跟蹤譜線移動(dòng)。當(dāng)棱鏡轉(zhuǎn)到某個(gè)位置時(shí)，譜線不再移動(dòng)，繼續(xù)使冷靜沿原方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，譜線反而向相反方向移動(dòng)。這個(gè)角度就是最小偏向角。測(cè)量三棱鏡頂角(略)操作注意事項(xiàng)光學(xué)元件(平面鏡、三棱鏡等)要輕拿輕放，以免損壞，切忌用手觸摸光學(xué)面。分光計(jì)是較精密的光學(xué)儀器，要倍加愛護(hù)，不應(yīng)在止動(dòng)螺釘鎖緊時(shí)強(qiáng)行轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，也不要隨意擰動(dòng)狹縫。在測(cè)量數(shù)據(jù)前務(wù)必檢查分光計(jì)的幾個(gè)止動(dòng)螺釘是否鎖緊，若未鎖緊取得的數(shù)據(jù)會(huì)不可靠。測(cè)量中應(yīng)正確使用望遠(yuǎn)鏡的微動(dòng)螺旋，以提高工作效率和測(cè)量準(zhǔn)確度。不要用手觸摸氮?dú)夤苓B接高壓電源的兩個(gè)電極，以免觸電。

1.最小偏向角測(cè)三棱鏡折射率數(shù)據(jù)表格分光計(jì)編號(hào)：