分光计调节与使用

实验 5 分光计的调节与使用

分光计又称光学测角仪，是精确测量光线偏转的角度的光学仪器，可以测量光学中的许多量，如波长、折射率等。它是一种精密的光学仪器。

下面介绍一下分光计的结构原理和调节方法。

(一).分光计的构造

本室所用的JJY 型分光计如图1所示。

图1 JJY 型分光计结构图

分光计具备有四个主要部件：望远镜、平行光管、载物台、读数盘（刻度盘、游标盘）。现分别简述如下（文中小括号数字与图中对应）：

1、 望远镜(8):

图2 自准望远镜结构

望远镜是用来观察平行光的。（工作状态：目镜和物镜的焦平面共面与分划板上。）分光计采用的是自准直望远镜(阿贝式)。它是由目镜、叉丝分划板和物镜三部分组成，分别装在三个套筒中，这三个套筒一个比一个大，彼此可以互相滑动，以便调节聚焦。如图2所示。

中间的一个套筒装有一块圆形分划板，分划板面刻有“”形叉丝，分划板的下方紧贴着装有一块45°全反射小棱镜，在与分划板相贴的小棱镜的直角面上，刻有一个“+”形透光的叉丝。在望远镜看到的“+”像就是这个叉丝(物)的像。叉丝套筒上正对着小棱镜的另一个直角面处开有小孔并装一小灯，小灯的光进入小孔经全反射小棱镜反射后，沿望远镜光轴方向照亮分划板，以便于调节和观测。

图3平行光管结构图 2、平行光管(3)：

平行光管是用来产生平行光的，它由狭缝和

会聚透镜组成，其结构如图3所示。狭缝与透镜

之间的距离可以通过伸缩狭缝套筒进行调节，当

狭缝调到透镜的焦平面上时，则狭缝发出的光经

透镜后就成为平行光。狭缝的宽度可由图中的2进行调节。狭缝是精密部件，为避免损伤，只有在望远镜中看到狭缝亮线像的情况下，才能调节狭缝的宽度。

3、载物平台(5)：

载物平台是用来放待测物件的（如三棱镜、光栅等）。

4、读数装置(21，22)：

读数装置由刻度圆盘和与游

标盘组成。刻度圆盘分为360°，

每度中间有半刻度线，故刻度圆盘

的最小读数为半度(30′)，小于半

度的值利用游标读出。游标上有

30分格，故最小刻度为1。分光计上的游标为角游标，但其原理和读数方法与游标卡尺类似。例如图4所示的位置应读为116°12′。注意，读数的整数部分应从游标“0”刻线算起，不能从游标的边缘算起，如该例中不能读作115°12′。

′ 图4分光计的游标盘

为了消除刻度圆盘与游标盘不完全同轴所引起的偏心误差，在

刻度圆盘对径方向(相隔)设有两个游标盘，测量时要同时记录

两个游标的读数。如图5所示。

o

180 图5双游标消除偏心差示意图 图5中的外圆表示刻度盘，其中心在O ；内圆表示载物台，其

中心在O'。两个游标与载物台固联，并在其直径的两端，它们与刻

度盘圆弧相接触。通过O'的虚线表示两游标零线连线。假定载物台

从?1转到?2，实际转过的角度为θ，而刻度盘上的读数为?1、?'1；?2、?'2。计算得到转角θ1=?2-?1， θ2=?2'-?1'。由几何定理α1=θ1/2，α2=θ2/2，而θ=α1+α2，故载物台实际转过的角度： θ=(θ1+θ2)/2=[(?2-?1)+(?2'-?1')]/2

由上式可见，两个游标读数的平均值即为载物台实际转过的角度，因而使用两个游标的读数装置，可以消除偏心差。

（对几何关系的解释：?1、

?2；?’1、?’2都是刻度盘上的坐标, θ1、θ2分别为大圆的圆周、所对的圆心角，α21??21?′?′1、α2分别为大圆的圆周21??、21?′?′所对的圆周角。）

（二）.分光计的调节

（1）、分光计的调节要求

分光计要作精密测量，它必须首先满足下述两个要求：

①入射光和出射光应当是平行光；

②入射光和出射光的方向以及反射面和出射面的法线都与分光计的刻度盘平行。

为达此目的，对分光计的调节要求是：

a ．望远镜聚焦于无穷远；

b ．望远镜光轴与分光计中心轴垂直（望远镜的光轴要平行载物台。）；

c ．平行光管发射平行光，且其光轴也与分光计中心轴垂直。

（2）、分光计调节顺序：

1．目测粗调

为了便于后面的光路细调，需先目测粗调。即将分光计在实验桌上的位置摆正，使平行光管狭缝端正对着桌上的光源灯管；调节有关的倾角螺丝（载物台下三颗螺钉、望远镜与平行光管的倾仰角螺丝），使望远镜、平行光管、载物台大致水平；载物台调节到适当的高度，

且其两层小圆板之间，留有适当的间隙，上层小圆板的三条半径线与下层小圆板的三个调节螺丝的位置对齐。（这一点可用弹簧夹支杆穿过两薄板对应孔就可以做到）

2．调望远镜聚焦于无穷远 ( 用“自准法”)

①调节目镜，使得分划板为目镜焦平面：（使分划板上的叉丝“”清晰） 望远镜里的圆形分划板上，有双叉丝线“”

，分划板的下方有个“+”形的透光窗孔，仔细转动目镜头，使分划板上的叉丝清晰。

②伸缩镜桶，使得分划板为物镜焦平面：（使“+”在分划板上成像清晰）

在载物台上放上小平面镜（或将平面镜直接扣在望远镜的物镜前），在视野中找

到小十字像，然后松开望远镜筒上面的“叉丝筒制动螺丝”(9)，伸缩叉丝筒，直至分划板上经平面镜反射回来的“+”像清晰，且无视差。如有视差，应反复调节，予以消除。

至此，望远镜已聚焦无穷远处了，即能接收和检验平行光了。

视差：就是在叉丝清晰时在不同的位置看，其位置不同。

自准法：

调节目镜，使得视野中的分划板清晰；以分划板小“+”字发出的光，透过物镜，

经物镜前小平面镜反射，再透过物镜，伸缩套筒，改变分划板位置，使得通过目镜看到清晰的小“+”字像，即通过小平面镜反射后的小十字成像于分划板上。上述调节结果，分划板为目镜和物镜的公共焦平面，这种调节方法称为“自准法”。

3．调节望远镜光轴与分光计中心轴垂直 ( 用“各半调节法”)

将小平面镜沿载物台一条径

向刻线放置，旋转小平台，通过正

反两面都能看到小“+”字像。选取

某一面，将小“+”字像先调到分划

板叉丝竖线上，见图6。此时，如果

“+”像与分划板最上面的一条水平线相差一段距离，则调节“望远镜倾角螺丝”(12)，使此距离减小一半，

再调“载物台倾角螺丝”（6），消除另一半差距，使“+”像与上方的水平线重合(不是中间的那条水平线)。将刻度盘旋转180°，使平面镜的另一面对准望远镜，再用此法进行调节，也使“+”像与上方的水平线重合。经过几次反复调节后，在仅转动刻度盘的情况下，使望远镜先后对着平面镜的两面，都能看到“＋”像与分划板上部的叉丝线重合，则望远镜的光轴即垂直分光计的中心轴，载物台平面平行与望远镜光轴。

图6 各半调节示意图 注意，利用“载物台倾角螺丝”消除另一半差距，这里要调节两个螺丝a 、b （如图6所示），每个螺丝各承担1/4。

图7平行光管与分光计中心轴垂直调节示意图 4．调节平行光管发射平行光，且其光轴垂直中心

轴

点亮汞灯，使光束射入平行光管，以前面调

好的望远镜为准来调节平行光管。

①．调节(伸缩)平行光管的狭缝体，使从望

远镜中观察的狭缝亮线最清晰时，平行光管发射

的光即为平行光了。

②．转动狭缝体，使狭缝亮线呈水平状，再

调节平行光管下面的倾角螺丝，改变平行光管的俯仰，使狭缝亮线位于望远镜分划板的中央，与叉丝线的水平线重合。这时平行光管的光轴与望远镜的光轴一致了，因而也垂直分光计中心轴了。此调节过程可用图见图7的(a)、(b)两个图表示。

分光计完全调好后，望远镜、平行光管、载物台的状态不能再改变（否则整个调节要重新进行）。接下去可以进行各种实验测量了，如“光栅实验”、“三棱镜折射率的测定”等。

（三）.测量三棱镜顶角 （1）自准法

利用望远镜的自身光源（小十字光源）从焦平面发出，经

过物镜折射出来形成平行光，在经三棱镜某一光学镜面（其法

线与望远镜的主轴平行）反射回物镜，经物镜成像于焦平面上

（此时的“+”像竖线与目镜的分划线竖线重合，即望远镜的位

置为该镜面的法线指向。）。这就是所谓的“自准法”。

此法测量顶角的示意图如由图所示。

由图可知：

??=o 180A

（2）反射法

利用平光管发出的平行光，经三棱镜顶角一分为二，经两光

学面反射，测量两反射的位置，最后求得顶角。测试图如图所示。

由图可知：

2A /?= （四）.数据记录

分光计精度 仪?=1’

望远镜位置 I II 游标 左游标I ?

右游标II ? 左游标I ?′ 右游标II

?′ 示数 9220' o 27221' o 21215' o 3214' o 望远镜偏转角度：2II I II I ′

?′+?=?????

反射法：4

2A II I II I ′

?′+?=?????

＝ 自准法： 2180180A II I II I ′

?′+??=??????o o ＝

（五）.指导

1、游标读数：注意精度

rad n

a 00029089.0130/03=′=′==

δ 注意，当角度作为直接运算数参加四则运算时，应划成弧度值。

2、用“外视法”观察寻找小“+”像。

由于望远镜的视场较小，对着望远镜往往一开始看不到反射的“＋”像，这说明从望远镜射出的光没有被小平面镜反射到望远镜中。因此，首先须用“外视法”进行调节。其方法如下：

先将小平面镜按图8的位置放在载物台上，转动读数盘，载物台及其上面的小平镜也随之转动，使望远镜处在平面镜法线稍偏离的位置。

在望远镜的高度上，沿望远镜外侧面对着小平面镜观

察寻找小“＋”字像，如果该像在望远镜的延长线上

偏高或偏低，要适当调节望远镜下的倾角螺丝和载物

台下的倾角螺丝，使小“＋”像的高低基本上处在望

远镜的延长线上。然后，再将望远镜正对准小平面镜，

用前面所述的调节物镜的方法(“内视法”)调节物镜聚焦了。如果望远镜正对准小平面镜时还看不到小

“十”字像，再用“外视法”进行调节。

图

8

平面镜与望远镜不垂直两种情况

侧视(1)-仰 侧视(2)-俯 外视法示意图-顶视图

3、分光计上主要螺丝介绍：

对分光计上各个螺丝的作用，什么时候该拧紧制动，什么时候该松开活动，都要很清楚，并正确操作，不能盲目乱调。否则，可能破坏原来调节好的状态，或损坏仪器，或者使测量的数据不对。凡是已调好并固定住的部件，如需要动它应先松开有关的螺丝。

4、注意过“0”点问题。

计算衍射角式中，如果同级的两个读数之差超过180°就有过“0”点问题。例如，φ+k =348°2′， φ-k =26°18′，如果两个读数直接相减超过了180°。应该这样处理：(360°-348°2′)+26°18′=11°58′+26°18′=38°16′。一般情况可以表示为

φ =（360°-φ大） +φ小

式中φ为望远镜转过的实际角度， φ大为较大的一个游标读数， φ小为较小的一个游标读数。

华中科技大学分光计的调节和使用实验报告

华中科技大学 分光计的调整与应用实验报告 U201213225 江烈 同济 实验目的：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顶角和最 小偏向角，计算出三棱镜材料的折射率。 实验原理：1）分光计的调节原理。（此项在实验的步骤中，针对每一步详细说明。） 2）测折射率原理： 实验要求：调整要求：①平行光管发出平行光。当i 1＝i 2'时，δ为 最小,此时2 1 A i =' 2 2 11 1min A i i i -='-=δ )(2 1 min 1A i += δ 设棱镜材料折射率为n ，则 2sin sin sin 1 1A n i n i ='= 故 2 sin 2sin 2sin sin min 1A A A i n +==δ 由此可知，要求得棱镜材料折射率n ，必须测出其顶角Ａ和最小偏向角min δ。

②望远镜对平行光聚焦。 ③望远镜，平行光管的光轴垂直一起公共轴。 ④调节动作要轻柔，锁紧螺钉锁住即可。 ⑤狭缝宽度1mm 左右为宜。 实验器材：分光计，三棱镜，水银灯光源，双面平行面镜。 实验步骤：⒈调整分光计： （1） 调整望远镜： ａ目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。 ｂ调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。 ｃ调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时， 反射象落在上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。 （2） 调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴：将被照明的 狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光。 2. 使三棱镜光学侧面垂直望远镜光轴。 （1）调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，是 镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直。 （2）接通目镜照明光源，遮住从平行光管来的光，转动载物台， 在望远镜中观察从侧面AC 和AB 返回的十字象，只调节台下三螺钉，使其反射象都落在上十子线处。 3. 测量顶角A ：转动游标盘，使棱镜AC 正对望远镜记下游标１的 读数1θ和游标２的读数2θ。再转动游标盘，再使AB 面正

实验10,11分光计的调整与使用

实验十 分光计的调整与使用 实验目的 1.了解分光计的基本结构和原理； 2.掌握分光计的调整要求和调整方法； 3.用分光计测三棱镜的顶角。 实验仪器 分光计，汞灯，玻璃三棱镜 仪器描述 分光计是一种精确测量角度的仪器，它常用来测量折射率、光波波长、色散率和观察光谱等。它是一种比较精密的仪器。分光计的结构如图10-1所示。 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－支臂；15－望远镜微调螺钉；16－转座与度盘止动螺钉；17－望远镜止动螺钉；18－制动架（一）；19－底座；20－转座；21－度盘；22－游标盘；23－立柱；24游标盘微调螺钉；25－游标盘止动螺钉；26－平行光管水平调节螺钉；27－平行光管仰角调节螺钉；28－狭缝宽度调节手轮 图10-1分光计的结构示意图 分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物台和读数圆盘5部分组成。

1.分光计底座底座中心有一固定转轴，望远镜、读数盘、载物台套在中心转轴上，可绕其旋转。 2.望远镜望远镜由物镜Y和目镜C组成，如图10－2所示。为了调节和测量，物镜和目镜之间装有分划板P，分划板上刻有“?”形格子，它固定在B筒上。目镜可沿B筒前后移动以改变目镜与分划板的距离，使“?”形格子能调到目镜的焦平面上。物镜固定在A筒的另一端，是一个消色复合透镜。B筒可沿A 筒滑动，以改变“?”形格子与物镜的距离，使“?”形格子既能调到目镜焦平面上又同时能调到物镜焦平面上。我们所使用的目镜是阿贝目镜，在目镜和分划板间紧贴分划板下边胶粘着一块全反射小棱镜R（此小棱镜遮去一部分视野），在分划板与小棱镜相接触的面上，镀有不透光的薄膜，并在薄膜上刻画出一个透光小十字，小十字的交点对称于分划板上边的十字线的交点，如图10-2所示。 图10-2阿贝目镜式望远镜 在目镜调节管外装有一个“T”型接头，在接头中装有一个磨砂电珠（电压6.3V，由专用变压器供电）。电珠发出的光透过绿色虑光片V和目镜调节管B上的小方孔射到小棱镜上，经它全反射后，透过小十字方向转为沿望远镜轴线，从物镜Y射出。若被物镜外面的平面镜反射回来，将成绿色十字像落在分划板上。 3．平行光管它的作用是产生平行光。一端是一个消色的复合正透镜，另一端是可调狭缝。如图10－3所示，狭缝和透镜的距离可通过伸缩狭缝套筒来调节，只要将狭缝调到透镜的焦平面上，则从狭缝进入的光经透镜后就成为平行光。狭

分光计的调节与使用实验报告

分光计的调节与使用实验报告 姓名： 学号： 专业班级： 实验时间： 12周 星期四 上午10:00-12:00 一、试验目的 1、了解分光计的结构，掌握调节分光计的方法； 2、测量三棱镜玻璃的折射率。 二、实验仪器 分光计，三棱镜，准直镜。 三、实验原理 1.测折射率原理： 当i 1＝i 2'时，δ为最小,此时 21 A i =' 22 11 1min A i i i -='-=δ )(21 min 1A i += δ 设棱镜材料折射率为n ，则

2sin sin sin 1 1A n i n i ='= 故 2 sin 2sin 2 sin sin min 1 A A A i n +== δ 由此可知，要求得棱镜材料折射率n ，必须测出其顶角Ａ和最小偏向角min δ。 四、实验步骤 1.调节分光计 1）调整望远镜： a 目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。 b 调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。 c 调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时，反射象落在 上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。 调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴：将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光。 2）使载物台轴线垂直望远镜光轴。 a 调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，是镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直。 b 接通目镜照明光源，遮住从平行光管来的光，转动载物台，在望远镜中观察从侧面AC 和AB 返回的十字象，只调节台下三螺钉，使其反射象都落在上十子线处。 注意）： 1、望远镜对平行光聚焦。

分光计的调整和使用

分光计的调整和使用 [分光计的结构] 1. 小灯； 2. 分划板套筒； 3. 目镜； 4. 目镜筒锁紧螺丝； 5. 望远镜斜度调节螺丝； 6. 望远镜镜筒； 7. 弹簧片； 8. 平行光管； 9. 平行光管斜度调节螺丝； 10. 狭缝套筒锁紧螺丝； 11. 狭缝宽度调节钮； 12. 游标盘锁紧螺丝； 13. 游标盘微调螺丝；14. 放大镜； 15. 游标盘；16. 刻度圆盘； 17. 底座；18. 刻度圆盘锁紧螺丝； 19. 刻度圆盘微调螺丝；20. 载物台； 21. 载物台水平调节螺丝； (a) 22. 载物台锁紧螺丝。 [分光计的调整内容和方法] 1.望远镜的调整 望远镜的结构如图(b) (b) (c) （1）目测粗调 调整载物台下的三个调平螺丝（21），使载物台呈水平状态。调节望远镜斜度调节螺丝（5）和平行光管倾斜度调节螺丝（9），使它们的光轴大致垂直于分光计转轴。 打开分光计电源，转动目镜调焦手轮（3），调节目镜对分化板的距离，看清分划板上的刻线和“+”字窗的亮线，然后放上双面镜。转动平台，观察从双面镜正、反两面反射的像是否进入望远镜内。适当调节望远镜斜度调节螺丝和载物台下的三个调平螺丝，使十字像进入望远镜镜筒内，如图(c)。 双面镜放置方法：将双面镜放置在载物台中央，与载物台上任意两个螺丝平行，如图(d)。

（d）（e） (f) (2)用自准直法调整望远镜聚焦于无穷远 伸缩目镜筒调节物镜和分划板的距离，使十字像清晰并无视差。 2．调整望远镜光轴和载物台，使之与分光计转轴垂直 调节载物台螺丝a如图(d)和望远镜倾斜度调节螺丝，使双面镜的正、反两面的反射像都成像在望远镜中分划板上方与“+”字窗对称的水平线上，如图（f）。调节方法：如果从双面镜正反两面反射回来的“+”字像都在分划板上水平线的上方或都在下方，可调节望远镜的斜度调节螺丝；如果正、反两面的反射像分别成像在上水平线的上下两侧，可采用逐次逼近法，即调节平台螺丝a，使像与叉丝距离移近一半；再调望远镜下的倾斜度螺丝，使像与叉丝重合，反之亦然。转过180°后，重复上面方法调节。 3．调整载物台垂直于分光计转轴 90，如图(e)。调节载物台另外两个螺丝b和c，仍在载物台上将双面镜转 采用逐次逼近法调节，使双面镜的正反两面的反射像与分划板上水平字线重合。 4.调整平行光管 （1）用光源将平行光管前面的狭缝照亮， 用望远镜观察狭缝的像是否清晰，同时调 节缝宽(11)，伸缩狭缝筒的位置直到看见 清晰的狭逢像(一条黄线)如图（g）。 （2）调节平行光管的斜度调节螺丝（9）， 使狭缝像在分划板上居中，上下对称。 [注意事项] 1．调节过程中，每一步调好后，在调节下一步的时候，不能再破坏原来的调节；2．不要用手触摸光学表面； 3．调节平行光管时再开钠灯，打开后不要再频繁开关； 4．不要将双面镜和三棱镜碰落、打碎，实验完毕后交给老师。 与分光计有关的实验 用分光计测量三棱镜的顶角及最小偏向角、光栅衍射实验、偏振光及其应用、超声光栅实验等。

大学物理实验讲义实验13分光计的调节与应用光栅

实验 10 分光计的调节与应用——光栅衍射法测光波波长 分光计是一种精确测量角度的光学仪器。利用它不但能测出反射角、透明介质的折射角、光栅的 衍射角、棱镜的顶角、劈尖的角度，从而确定与这些角度有关的物理量，如折射率、光波波长、 色散率、光栅常数等，而且它的结构和调节方法与其它一些光学仪器（如摄谱仪、单色仪等）相 类似。因此，有必要掌握分光计的调整和使用方法。 【实验目的】 1.了解分光计的主要构造及各部分的作用。 2.掌握分光计的调节要求和使用方法。 3.观察光栅衍射现象，测量汞灯在可见光范围内几条强光光谱线的波长。 【仪器用具】 JJY 型分光计、汞灯及电源、透射式平面刻痕光栅、平面反射镜 【实验原理】 1.光栅衍射的原理 光的衍射现象是光的波动性的一种表现，它说明光的直线传播是衍射现象不显著时的近似结果。研究光的衍射不仅有助于加深对光的波动特性的理解，也有助于进一步学习近代光学实验技 术，如光谱分析、晶体结构分析、全息照相、光学信息处理等。 光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件，它能产生谱线间距较宽的匀排光谱。光栅不 仅适用于可见光，还能用于红外和紫外光波，常用在光谱仪上。光栅在结构上有平面光栅、阶梯 光栅和凹面光栅等几种，从观察的方向又分为透射式和反射式两类。 本实验选用透射式平面刻痕光栅。 透射式平面刻痕光栅是在光学玻璃片上刻划大量相互平行、宽度和间 隔相等的刻痕而制成的。光栅上的刻痕起着不透光的作用，光线只能在刻 痕间的狭缝中通过，因此，光栅实际上是一排密集、均匀而又平行的狭缝， 刻痕间的距离称为光栅常数。 如图 15-1 所示，设有一光栅常数d AB的光栅G，一束平行光以入 射角 i (入射光与光栅法线的夹角)，入射于光栅上产生衍射， 衍射角为(衍射光与光栅法线的夹角) 。从B点作BC垂直于入射 线 CA ，作BD垂直于衍射线AD，则这两条相邻的入射光线的光程 差为 CA +AD。如果在这个方向上由于光振动的加强而在 F 处产生 一个明条纹，则光程差 CA +AD应等于波长的整数倍，即：图 15-1 光栅的衍射

分光计的调整与使用

分光计的调整与使用 实验内容 1．测定棱镜顶角、最小偏向角。 2．测定棱镜材料的折射率。 教学要求 ?? １．了解分光计的结构及各组成部件的作用。 ?? ２．熟悉分光计的调整要求，掌握其调整技术。 实验器材 分光计，双面镜，钠光灯，三棱镜。 光线在传播过程中，遇到不同介质的分界面时，会发生反射和折射，光线将改变传播的方向，结果在入射光与反射光或折射光之间就存在一定的夹角。通过对某些角度的测量，可以测定折射率、光栅常数、光波波长、色散率等许多物理量。因而精确测量这些角度，在光学实验中显得十分重要。 ?? 分光计是一种能精确测量上述要求角度的典型光学仪器，经常用来测量材料的折射率、色散率、光波波长和进行光谱观测等。由于该装置比较精密，控制部件较多而且操作复杂，所以使用时必须严格按照一定的规则和程序进行调整，方能获得较高精度的测量结果。 分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会对它的调节和使用方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。对于初次使用者来说，往往会遇到一些困难。但只要在实验调整观察中，弄清调整要求，注意观察出现的现象，并努力运用已有的理论知识去分析、指导操作，在反复练习之后才开始正式实验，一般也能掌握分光计的使用方法，并顺利地完成实验任务。 ?? 实验原理 ?? 三棱镜如图24-1 所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角α称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。 图24-1三棱镜示意图 ?? 1．反射法测三棱镜顶角α T 如图24-2 所示，一束平行光入射于三棱镜，经过AB面和AC面反射的光线分别沿 3

和4T 方位射出，3T 和4T 方向的夹角记为θ，由几何学关系可知： ?? 342 12T T -== θα 图24-2反射法测顶角 2．最小偏向角法测三棱镜玻璃的折射率 假设有一束单色平行光LD 入射到棱镜上，经过两次折射后沿ER 方向射出，则入射光线LD 与出射光线ER 间的夹角δ称为偏向角，如图24-3所示。 ? 图24-3最小偏向角的测定 转动三棱镜，改变入射光对光学面AC 的入射角，出射光线的方向ER 也随之改变，即偏向角δ发生变化。沿偏向角减小的方向继续缓慢转动三棱镜，使偏向角逐渐减小；当转到某个位置时，若再继续沿此方向转动，偏向角又将逐渐增大，此位置时偏向角达

分光计的调节和使用

分光计的调节与使用 一、实验内容： 1.了解分光计的结构和调节方法； 2.测量棱镜的折射率。 二、实验仪器： 分光计 三、实验原理： 1. 分光计的结构 分光计具备有四个主要部件：望远镜、平行光管、载物台、读数盘（刻度盘、游标盘）。1）望远镜(8):

图2 自准望远镜结构 望远镜是用来观察平行光的。分光计采用的是自准直望远镜(阿贝式)。它是由目镜、叉丝分划板和物镜三部分组成，分别装在三个套筒中，这三个套筒一个比一个大，彼此可以互相滑动，以便调节聚焦。如图2所示。中间的一个套筒装有一块圆形分划板，分划板面刻有“ ”形叉丝，分划板的下方紧贴着装有一块45°全反射小棱镜，在与分划板相贴的小棱 镜的直角面上，刻有一个“+”形透光的叉丝。在望远镜看到的“+”像就是这个叉丝(物)的像。叉丝套筒上正对着小棱镜的另一个直角面处开有小孔并装一小灯，小灯的光进入小孔经全反射小棱镜反射后，沿望远镜光轴方向照亮分划板，以便于调节和观测。 2）平行光管(3)： 平行光管是用来产生平行光的，它由狭缝和会聚透镜组成，其结构如图3所示。狭缝与透镜之间的距离可以通过伸缩狭缝套筒进行调节，当狭缝调到透镜的焦平面上时，则狭缝发出的光经透镜后就成为平行光。狭缝的宽度可由图中的2进行调节。 3）载物平台(5)： 载物平台是用来放待测物件的（如三棱镜、光栅等）。 4）读数装置(21，22)： 读数装置由刻度圆盘和与游标盘组成。刻度圆盘分为360°，每度中间有半刻度线，故刻度圆盘的最小读数为半度(30′)，小于半度的值利用游标读出。游标上有 30分格，故最小刻度为1 。分光计 上的游标为角游标，但其原理和读数方法与游标卡尺类似。 图3平行光管结构图 图4分光计的游标盘

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分光计的调整与使用 加灰色底纹部分是预习报告必写部分 【实验目的】 1.了解分光计的基本结构和原理 2.掌握分光计的调整要求和调整方法 3.学会使用调整好的分光计测三棱镜的顶角 【实验仪器与用具】 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—转座与刻度盘止动螺钉；16—望远镜止动螺钉；17—制动架(一)；18—底座；19—转座；20—刻度盘；21—游标盘；22—游标盘微调螺钉；23—游标盘止动螺钉；24—平行光管水平调节螺钉；25—平行光管仰角调节螺钉；26—狭缝宽度调节手轮 (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，管的一端装一会聚透镜，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，由目镜系统和物镜组成，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，在中管的分划板下方紧贴一块45°全反射小棱镜，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角度，平台的高度可旋松螺钉(7)升降，调到合适位置再锁紧螺钉。 (5)读数圆盘——是读数装置。由可绕仪器公共轴转动的刻度盘和游标盘组成。度盘上刻有720等分刻线，格值为30分。在游标盘对称方向设有两个角游标。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，这样可消除刻度盘和游标盘的圆心与仪器主轴的轴心不重合所引起的偏心误差。

分光计的调节与使用实验报告

分光计的调节与使用实 验报告 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-

分光计的调节与使用实验报告 姓名：学号：专业班级： 实验时间：12周星期四上午10:00-12:00 一、试验目的 1、了解分光计的结构，掌握调节分光计的方法； 2、测量三棱镜玻璃的折射率。 二、实验仪器 分光计，三棱镜，准直镜。 三、实验原理 1.测折射率原理： 当i 1＝i 2'时，δ为最小,此时 设棱镜材料折射率为n ，则 故 2sin 2sin 2sin sin min 1A A A i n +== δ 由此可知，要求得棱镜材料折射率n ，必须测出其顶角Ａ和最小偏向角min δ。 四、实验步骤 1.调节分光计 1）调整望远镜： a 目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。 b 调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。

c调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时，反射象落在上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。 调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴：将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光。 2）使载物台轴线垂直望远镜光轴。 a调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，是镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直。 b接通目镜照明光源，遮住从平行光管来的光，转动载物台，在望远镜中观察从侧面AC和AB返回的十字象，只调节台下三螺钉，使其反射象都落在上十子线处。 注意）：1、望远镜对平行光聚焦。 2、望远镜，平行光管的光轴垂直一起公共轴。 3、调节动作要轻柔，锁紧螺钉锁住即可。 4、狭缝宽度1mm左右为宜。 2.测量最小偏向角 （1）平行光管狭缝对准前方水银灯。 （2）把载物台及望远镜转至（1）处，找出水银灯光谱。 （3）转动载物台，使谱线往偏向角减小的方向移动，望远镜跟踪谱线运动，直到谱线开始逆转为止，固定载物台。谱线对准分划板。 （4）记下读数1θ和2θ转至（2），记下读数1θ'和2θ'，有 五、实验数据处理 原始数据如下：

分光计的调节与使用

分光计的调节与使用 1.分光计的结构 分光计主要由望远镜、平行光管、载物台、分度盘及游标盘组成，其结构见 图1； 1）望远镜 望远镜的目镜为自准直目镜，在其焦平面上装有带有双十字准线的分划板；分划板刻有十字叉丝，打开目镜照明小灯，可在目镜视场看到带有十字叉丝的绿色窗；望远镜可通过调节螺丝进行高低与水平的调节； 2）平行光管 平行光管的作用是产生平行光；平行光管的一端装有宽度可调的狭缝，当狭缝调到物镜的焦平面上时，由狭缝射出的光线经物镜便成为平行光； 3）载物台 载物台为双层结构，上层平台用于放置待测光学元件；两层之间有3个调平螺丝。用于调节上层平台的倾斜度；载物台高度可调，可单独转动，也可与游标盘固联一起同步转动； 图1分光计结构图 1.狭缝； 2.狭缝锁紧螺丝； 3. 狭缝宽度调节螺丝； 4.平行光管； 5.载物台； 6.载物台调平螺丝； 7.载物台锁紧螺丝； 8.望远镜； 9.望远镜锁紧螺丝；10.自准直目镜；11.目镜视度调节手轮；12. 望远镜光轴高低调节螺丝；13.望远镜光轴水平调节螺丝；14.望远镜微调螺丝；15.望远镜锁紧螺丝；16.分度盘与望远镜固联螺丝；17.游标盘；18.分度盘；19.游标盘微调螺丝；20.游标盘制动螺丝；21.平行光管光轴水平调节螺

4）分度盘与游标盘 分度盘与游标盘为读数装置；测量时分度盘应与望远镜同步转动，游标盘应与载物台同步转动；分度盘被等分为720格，每格为0.5， 即30'；游标盘游标的最小分度值为1'（读数方法参 照游标卡尺读数原理）。如图2所示的读数应为15038'；为消除仪器的偏心差，游标盘设有两个游 标； 2.分光计的调节 分光计调节前，应熟悉分光计的各部件及各螺丝的作用和用法。 调节要求：望远镜接收平行光（即聚焦无穷远）；平行光管产生平行光；望远镜与平行光管同轴，且与分光计的转轴垂直； 1）粗调 用眼睛目测，调节望远镜、平行光管和载物台，使三 者大致垂直于分光计的转轴；此步是进一步细调的基础； 2）自准直法调节望远镜 a .调节目镜；打开目镜照明灯，转动目镜视度调节手 轮，使分划板在目镜视场中清晰成像； b . 调节望远镜光轴与分光计转轴垂直：将平面镜按图11-7放置在载物台上，望远镜对准平面镜；慢慢转动载物台，调节载物台调平螺丝（1B 或2B ）以及望远镜光轴高低调节螺丝（图5中的15），使在目镜中能清楚的观察 到由平面镜反射回来的绿色十字叉丝像，并左右移动眼睛， 观察十字叉丝像与分划板是否有视差；用“各半调节法” 使十字叉丝像位于分划板上十字线中心（见图8）。具体 方法如下：调节载物台调平螺丝1B 或2B ，使十字叉丝像 与上十字线中心的距离减小一半，然后调节望远镜光轴高 低调节螺丝（图5中的12），使十字叉丝像位于分划板 上十字线中心；将载物台旋转180，使平面镜的另一面对 准望远镜，重复上述步骤；反复重复调节，直到平面镜的 任意一面反射回来的十字叉丝像都位于分划板上十字线中心的位置，且无视差为止；此时，望远镜的光轴与分光计转轴垂直。调好后，望远镜的调平螺丝不可再动； 游标 0 10 20 150160分度盘 图2 游标的读数 3B 图7 平面镜的放置 图8 衍射光栅的调节

分光计的调整和使用

实验30 分光计的调整和使用 分光计是一种测量光线偏转角的仪器，实际上就是一种精密的测角仪。由于不少物理量如折射率、波长……等往往可以用光线的偏折来量度，因此分光计是光学实验中的一种基本仪器。在分光计的载物台上放置色散棱镜或衍射光栅，它就成为一台简单的光谱仪器；在分光计上装上光电探测器，还可以对光的偏振现象进行定量的研究。为了保证测量的精确，分光计在使用前必须调整。分光计的调整方法对一般光学仪器的调整也是有一定通用性，因此学习分光计的调整方法也是使用光学仪器的一种基本训练。 [一]实验目的 1．了解分光计的结构，学会正确的调节和使用方法。 2．掌握用自准直法调节望远镜调焦至无穷远。 3．学会用分光计测量光学平面间夹角的方法。 [二]实验仪器 本实验使用JJY1 型的分光计。该分光计由“阿贝”式自准直望远镜、装有可调狭缝的平行光管、可升降的载物平台及光学度盘游标读数系统等四大部分组成。 1 ——目镜 2 ——小灯 3 ——望远镜筒 4 ——平行平面镜 5 ——平台倾斜度调节螺丝 6 ——平行光管 7 ——狭缝装置8 ——望远镜倾斜度调节螺丝 9 ——望远镜微调螺丝10——平行光管微调螺丝11——度盘微调螺丝12——望远镜锁进螺丝13——游标盘 图31-1

现将各部分逐一介绍。 1.“阿贝”式自准直望远镜 装有“阿贝”目镜的望远镜称“阿贝”式自准望远镜。 它用以观察平行光进行的方向。与普通望远镜相类似，它由物镜与目镜组成。改变物镜至目镜的距离，可以使不同距离远处的物体成象清晰。望远镜调焦于无穷远时，则可使从无穷远处来的平行光成象最清晰。 为了测量，物镜与目镜之间有叉丝，目镜与叉丝，及目镜、叉丝相对于物镜的距离均可调节，叉丝应位于目镜焦平面上。 目镜是有场镜和接目镜组成的，常用的目镜有二种：一是高斯目镜，在它的场镜和接目镜间装了一片与镜筒成45°角的薄玻璃片。当小灯的光经玻璃片反射后可将叉丝全部照亮。二是阿贝目镜，在目镜与叉丝之间装了一个全反射小三棱镜，小灯发出的光经小三棱镜反射后将叉丝的一部分照亮，而从目镜望去这照亮的部分刚好被小三棱镜遮住，故只能看到叉丝的其他部分，见图30-2。JJY1 型分光计采用的是阿贝目镜。 图30-2 望远镜可绕分光计中心轴转动，它的倾斜度也可通过螺丝进行调节，而望远镜固定螺丝则起着把望远镜倾斜度固定的作用，见图30-1。在望远镜与中心轴相连处有望远镜锁紧螺丝，放松时可使望远镜绕中心轴转动，旋紧时可固定望远镜，见图30-1。 2.平行光管 平行光管是仪器中产生平行光的机构。它有一个可改变缝宽的狭缝及一个会聚透镜所组成。狭缝至透镜的距离可调节。当用光源照明狭缝时，若狭缝刚好位于透镜焦平面处，则平行光管将发出平行光。平行光管与分光计底座固定在一起，它的倾斜度可以通过调整螺丝进行调节。而平行光管固定螺丝则起着把平行光管倾斜度固定的作用（见图30-1）。为了得到较精密的调整，望远镜和平行光管均装有微调机构，只要拧紧望远镜（或平行光管）的锁紧螺丝后，再转动其微调螺丝（见图30-1），则望远镜（或平行光管）就能转动微小角度。 3.升降的载物平台 载物小平台可放光学元件，如三棱镜、光栅等。有三只调节螺钉a、b和c可改变小平台倾斜度，见图30-3。载物台也有锁紧螺丝固定位置。

分光计的调节步骤

分光计的调节步骤 分光计的调节大体分为粗调和细调两步来进行。粗调望远镜和载物台是分光计调节的基础，方法如下：松开游标盘锁紧螺丝，将游标盘两个游标旋到便于读数的位置，然后固定游标盘。旋转目镜使叉丝清楚，在后续实验中不得再调。 调节载物台的三个调平螺丝，使黑色的载物台升起适当高度，先从侧面观察望远镜和载物台面，用肉眼粗略判断二者是否与分光计中心轴垂直。如果不垂直，则通过望远镜倾斜螺丝和载物台的三个 调平螺丝来调节。标准：载物平台与底座间隔相等、望远镜没有明显倾斜。 载物台面的调整可以借助水平仪进行。即：将两个水平仪分别放置在游标盘面上和载物台面上，调整载物台的三个调平螺丝中任意两个使两个水平仪的空气泡位置相同。取下水平仪，将双面反射镜放置在载物台上。把望远镜筒转到适合观察的位置。慢慢地转动载物台，若通过反射镜正反两面反射的亮十字都能从望远镜中看到，表明粗调工作可以结束。 在粗调的基础上，再对分光计的细调可按照以下4个具体步骤进行： 1）望远镜自准的调整 松开望远镜上方的目镜筒固定螺丝，前后移动目镜镜筒，直到将亮十字调节到最清晰的状态为止， 固定目镜组固定螺丝。 2）调望远镜光轴垂直于分光计主轴首先正确摆放双面反射镜：方法是使双面反射镜底边沿着载物台调平螺丝三角 形^ A I B I C I的高线A i D i放置（如右图）。通过联合调节望远镜的俯仰螺丝和载物台调 平螺丝，使双面反射镜两个平面反射的十字像都处在上叉丝水平线上。调节方法主要 有两种：各半调节法和中心调解法。这里我们主要介绍各半调节法。 首先让双面反射镜的一个面反射回来的亮十字像进入望远镜视场，调节望远镜 的俯仰螺丝，使亮十字像与上叉丝水平线的偏离减少一半，再调节载物台调平螺丝B I （或C i），使亮十字像与上叉丝水平线重合，然后转动载物台找到另一平面反射回来的亮十字像，再用各调一半的方法使亮十字像与上叉丝水平线重合。如此反复调节，直到两个平面反射的十字像都处在上叉丝水平线上。 调整好后，以后的实验中不可再调节望远镜的俯仰螺丝。 3）调载物台平面垂直于分光计主轴将反射镜旋转90°（如右图），继续用望远镜观察从平面反射镜正 反两面反射的亮十字，如果两个亮十字的高度不同，则调节载物台下方第三个调平螺 丝 （A i）,使从正反两面看到的亮十字都和分划板上方的叉丝高度相同。这样，载物台 平面就垂直于分光计主轴了。 4）平行光管调焦和垂直于分光计主轴从载物台上移走双面反射镜，旋转望远镜使 其对准平行光管，直到从望远镜 目镜中能够看到一条明亮的狭缝的像。接下来，松开平行光管上方的锁紧螺丝，前后移动狭缝，使从物镜能够看到边缘清晰的狭缝的像，拧紧平行光管上方的锁紧螺丝。如果狭缝亮度过高，可以调节狭缝侧面的螺丝改变狭缝宽度。 调节平行光管的倾斜螺丝，使狭缝像处于视场中央。 至此，测量前对分光计的调整工作结束。

分光计的调节与使用实验报告

姓名： 学号： 专业班级： 实验时间： 12周 星期四 上午10:00-12:00 一、试验目的 1、了解分光计的结构，掌握调节分光计的方法； 2、测量三棱镜玻璃的折射率。 二、实验仪器 分光计，三棱镜，准直镜。 三、实验原理 1.测折射率原理： 当i 1＝i 2'时，δ为最小,此时 21 A i =' 22 11 1min A i i i -='-=δ )(21 min 1A i += δ 设棱镜材料折射率为n ，则 2sin sin sin 1 1A n i n i ='= 故 2 sin 2sin 2 sin sin min 1 A A A i n +== δ 由此可知，要求得棱镜材料折射率n ，必须测出其顶角Ａ和最小偏向角min δ。 四、实验步骤 1.调节分光计 1）调整望远镜： a 目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。 b 调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。 c 调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时，反射象落在 上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。 调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴：将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光。 2）使载物台轴线垂直望远镜光轴。 a 调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，是镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直。 b 接通目镜照明光源，遮住从平行光管来的光，转动载物台，在望远镜

中观察从侧面AC 和AB 返回的十字象，只调节台下三螺钉，使其反射象都落在上十子线处。 注意）： 1、望远镜对平行光聚焦。 2、望远镜，平行光管的光轴垂直一起公共轴。 3、调节动作要轻柔，锁紧螺钉锁住即可。 4、狭缝宽度1mm 左右为宜。 2.测量最小偏向角 （1）平行光管狭缝对准前方水银灯。 （2）把载物台及望远镜转至（1）处，找出水银灯光谱。 （3）转动载物台，使谱线往偏向角减小的方向移动，望远镜跟踪谱线运动，直到谱线开始逆转为止，固定载物台。谱线对准分划板。 （4）记下读数1θ和2θ转至（2），记下读数1θ'和2 θ'，有 []2211min 21 θθθθδ'-+'-= 五、实验数据处理 原始数据如下： α=60?±10' 2 2min 仪u S +±=δδδ 1 ) (--= ∑n S i i δδ δ 仪u =3 1o ∴按不确定度传递原则 n n n u Sin Cos Sin Sin Cos u n ?-=???=++2 22 )2(212)2(21min min u α αδααδααα δαδαδδδu Sin Cos u n u n ?=???=+2 )2 (21min ∴ 1.6762 ) (min == +α δαSin Sin n ; 0.005)()(2 2=+=δαn n n u u u ;

分光计的调节和使用

图3-8-1 分光计结构图 分光计的调节和使用 一. 实验目的 1. 了解分光汁的结构，学习正确调节和使用分光计的方法。 2. 用分光计测定三棱镜的顶角。 二. 实验仪器 分光计、平面反射镜、三棱镜、汞灯等。 三. 实验原理 分光计是一种能精确测量角度的光学仪器。用它可以测定光线偏转角度，如反射角、折射角、衍射角等等，而不少光学量（如光波波长、折射率、光栅常数等）可通过测量相关角度来确定。了解分光计的结构，正确调节分光计，对减小测量误差、提高测量精度是十分重要的。 1. 分光计的结构 分光计主要由平行光管、望远镜、载物台和读数装置四部分组成，其结构如图（3-8-1）所示。平行光管用来发射平行光，望远镜用来接收平行光，载物台用来放置三棱镜、平面镜、光栅等物体，读数装置用来测量角度。 分光计上有许多调节螺丝，它们的代号、名称和功能见下表: 代 名称功能 号 1 平行光管光轴水平调调节平行光管光轴的水平方

节螺丝位（水平面上方位调节） 2 平行光管光轴高低调 节螺丝 调节平行光管光轴的倾斜度 （铅直面上方位调节） 3 狭缝宽度调节手轮调节狭缝宽度（0.02～ 2.00mm） 4 狭缝装置固定螺丝松开时，调平行光；调好后锁紧，以固定狭缝装置 5 载物台调平螺丝（3 只） 台面水平调节（本实验中，用 来调平面镜和三棱镜折射面 平行于中心轴。） 6 载物台固定螺丝松开时，载物台可单独转动、升降，锁紧后，使载物台与游标盘固联 7 叉丝套筒固定螺丝松开时，叉丝套筒可自由伸缩、转动（物镜调焦）；调好后锁紧，以固定叉丝套筒 8 目镜调焦轮目镜调焦用（调节8，可使视场中叉丝清晰） 9 望远镜光轴高低调节 螺丝 调节望远镜光轴的倾斜度（铅 直面上方位调节） 10 望远镜光轴水平调节调节望远镜光轴的水平方位

分光计的调节和使用

分光计的调节和使用 一. 实验目的 1. 了解分光汁的结构，学习正确调节和使用分光计的方法。 2. 用分光计测定三棱镜的顶角。 二. 实验仪器 分光计、平面反射镜、三棱镜、汞灯等。 三.实验原理 分光计是一种能精 确测量角度的光学 仪器。用它可以测 定光线偏转角度， 如反射角、折射角、 衍射角等等，而不 少光学量（如光波 波长、折射率、光 栅常数等）可通过 测量相关角度来确 定。了解分光计的 结构，正确调节分光计，对减小测量误差、提高测量精度是十分重要的。 1. 分光计的结构 分光计主要由平行光管、望远镜、载物台和读数装置四部分组成，其结构如图（3-8-1）所示。平行光管用来发射平行光，望远镜用来接收平行光，载物台用来放置三棱镜、平面镜、光栅等物体，读数装置用来测量角度。 分光计上有许多调节螺丝，它们的代号、名称和功能见下表: 代号名称功能 1平行光管光轴水平调节螺丝调节平行光管光轴的水平方位（水平面上方位调节）2平行光管光轴高低调节螺丝调节平行光管光轴的倾斜度（铅直面上方位调节）3狭缝宽度调节手轮调节狭缝宽度（0.02～2.00mm） 4狭缝装置固定螺丝松开时，调平行光；调好后锁紧，以固定狭缝装置 5载物台调平螺丝（3只）台面水平调节（本实验中，用来调平面镜和三棱镜折射面平行于中心轴。） 6载物台固定螺丝松开时，载物台可单独转动、升降，锁紧后，使载物台与游标盘固联 7叉丝套筒固定螺丝松开时，叉丝套筒可自由伸缩、转动（物镜调焦）；调好后锁紧，以固定叉丝套筒

8目镜调焦轮目镜调焦用（调节8，可使视场中叉丝清晰） 9望远镜光轴高低调节螺丝调节望远镜光轴的倾斜度（铅直面上方位调节）10望远镜光轴水平调节螺丝（在图后侧）调节望远镜光轴的水平方位（水平面上方位调节）11望远镜微调螺丝（在图后侧）在锁紧13后，调11可使望远镜绕中心轴微动 12刻度盘与望远镜固联螺丝松开l2，两者可相对转动；锁紧12，两者固联，才能一起转动 13望远镜止动螺丝（在图后侧）松开13，可用手大幅度转动望远镜；锁紧13，微调螺丝11才起作用 14游标盘微调螺丝锁紧l5后，调l4可使游标盘作小幅度转动 15游标盘止动螺丝松开15，游标盘能单独作大幅度转动；锁紧15，微调螺丝14才起作用 分光计的读数装置由刻度盘和游标盘两部分组成。刻度盘分为360°，最小分度为半度（30′），半度以下的角度可借助游标准确读出。游标等分为30格，游标的这30小格正好跟刻度盘上的29小格对齐，因此知道游标上1小格为29′，游标上1小格与刻度盘上1小格两者之差为1′，即分光计最小分度为1′。由此可知游标上n小格与刻度盘上n小格相差n′。 角游标的读法与直游标（如游标卡尺）相似，以游标零线为基准，先读出大数（大于30′的部分），再利用游标读出小数（小于30′的部分），大数跟小数之和即为测量结果。现举二例见图3-8-2。 在生产分光计时，难以做到使望远镜、刻度盘的旋转轴线与分光计中心轴完全重合。为消除刻度盘与分光计中心轴偏心而引起的误差，在游标盘同一条直径的两端各装一个读数游标。测量时两个游标都应读数，然后分别算出每个游标两次读数之差，取其平均值作为测量结果。用双游标消除偏心误差的原理详见附注。 2. 分光计的调节 概括地说，分光计的

大学物理实验讲义实验13分光计的调节与应用-光栅.doc

实验10 分光计的调节与应用——光栅衍射法测光波波长 分光计是一种精确测量角度的光学仪器。利用它不但能测出反射角、透明介质的折射角、光栅的 衍射角、棱镜的顶角、劈尖的角度，从而确定与这些角度有关的物理量，如折射率、光波波长、 色散率、光栅常数等，而且它的结构和调节方法与其它一些光学仪器（如摄谱仪、单色仪等）相 类似。因此，有必要掌握分光计的调整和使用方法。 【实验目的】 1.了解分光计的主要构造及各部分的作用。 2.掌握分光计的调节要求和使用方法。 3.观察光栅衍射现象，测量汞灯在可见光范围内几条强光光谱线的波长。 【仪器用具】 JJY型分光计、汞灯及电源、透射式平面刻痕光栅、平面反射镜 【实验原理】 1. 光栅衍射的原理 光的衍射现象是光的波动性的一种表现，它说明光的直线传播是衍射现象不显著时的近似结果。研究光的衍射不仅有助于加深对光的波动特性的理解，也有助于进一步学习近代光学实验技 术，如光谱分析、晶体结构分析、全息照相、光学信息处理等。 光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件，它能产生谱线间距较宽的匀排光谱。光栅不 仅适用于可见光，还能用于红外和紫外光波，常用在光谱仪上。光栅在结构上有平面光栅、阶梯 光栅和凹面光栅等几种，从观察的方向又分为透射式和反射式两类。 本实验选用透射式平面刻痕光栅。 透射式平面刻痕光栅是在光学玻璃片上刻划大量相互平行、宽度 和间隔相等的刻痕而制成的。光栅上的刻痕起着不透光的作用，光线 只能在刻痕间的狭缝中通过，因此，光栅实际上是一排密集、均匀而 又平行的狭缝，刻痕间的距离称为光栅常数。 如图15-1所示，设有一光栅常数d AB的光栅G，一束平行 光以入射角i(入射光与光栅法线的夹角)，入射于光栅上产生衍射， 衍射角为(衍射光与光栅法线的夹角)。从B点作BC垂直于入射 线CA，作B D垂直于衍射线AD，则这两条相邻的入射光线的光程差为CA+ AD。如果在这个方向上由于光振动的加强而在F处产生 一个明条纹，则光程差CA+AD应等于波长的整数倍，即：图15-1光栅的衍射

分光计的调节和使用实验报告

长安大学----分光计实验报告 7系05级 孙明伟 PB05007213 06.4.9. 实验目的：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顶角和最 小偏向角，计算出三棱镜材料的折射率。 实验原理：1）分光计的调节原理。（此项在实验的步骤中，针对每一步详细说明。） 2）测折射率原理： 实验要求：调整要求：①平行光管发出平行光。当i 1＝i 2'时，δ为 最小,此时2 1 A i =' 2 2 11 1min A i i i -='-=δ )(2 1 min 1A i += δ 设棱镜材料折射率为n ，则 2sin sin sin 1 1A n i n i ='= 故 2 sin 2sin 2sin sin min 1A A A i n +==δ 由此可知，要求得棱镜材料折射率n ，必须测出其顶角Ａ和最小偏向角min δ。

②望远镜对平行光聚焦。 ③望远镜，平行光管的光轴垂直一起公共轴。 ④调节动作要轻柔，锁紧螺钉锁住即可。 ⑤狭缝宽度1mm 左右为宜。 实验器材：分光计，三棱镜，水银灯光源，双面平行面镜。 实验步骤：⒈调整分光计： （1） 调整望远镜： ａ目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。 ｂ调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。 ｃ调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时， 反射象落在上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。 （2） 调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴：将被照明的 狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光。 2. 使三棱镜光学侧面垂直望远镜光轴。 （1）调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，是 镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直。 （2）接通目镜照明光源，遮住从平行光管来的光，转动载物台， 在望远镜中观察从侧面AC 和AB 返回的十字象，只调节台下三螺钉，使其反射象都落在上十子线处。 3. 测量顶角A ：转动游标盘，使棱镜AC 正对望远镜记下游标１的 读数1θ和游标２的读数2θ。再转动游标盘，再使AB 面正

实验7 分光计的调整与使用

实验7 分光计的调整与使用 1． 本实验所用分光计测量角度的精度是多少？仪器为什么设两个游标？如何测量望远镜转过的角度？（提示：①精度——仪器能读准的最小分度(P.71)；②P.72最后一段；③参看P.69?和min δ的测量计算式） 2．假设平面镜反射面已经和转轴平行，而望远镜光轴和仪器转轴成一定角度β，则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。（提示：实验书【思考题】3，注意，画光路图时，反射镜反射的光线应能进入望远镜，才能从望远镜看到绿色反射十字像的位置。） 提示： 反射的小十字像和平面镜转过180o 后反射的小十字像的位置不变，此时应该调节望远镜仰角螺钉，使十字反射像落在上十字叉线的横线上。光路图如下 3．假设望远镜光轴已垂直于仪器转轴，而平面镜反射面和仪器转轴成一角度β，则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。（提示：实验书【思考题】4） 图3 望远镜光轴未与中心轴垂直的表现

提示： 反射的小十字像和平面镜转过180o后反射的小十字像的位置是一上一下，此时应该载物台下螺钉，直到两镜面反射的十字像等高，才表明载物台已调好。光路图如下： 4.对分光计的调节要求是什么？如何判断调节达到要求？怎样才能调节好？ （提示：实验书【实验原理】1、分光计调整原理P.64、65） （1）对分光计调整的要求：（看教材P.64） ①望远镜、平行光管的光轴均垂直于仪器中心转轴； ②望远镜对平行光聚焦（即望远调焦于无穷远）； ③平行光管出射平行光； （2）各部分调节好的判断标志（看教材P.64-65望远镜调节和平行光管调节部分） ①望远镜对平行光聚焦的判定标志——从望远镜中同时看到分 划板上的黑十字准线和绿色反射十字像最清晰且无视差。（用自准直光路，调节望远镜的目镜和物镜聚焦） ②望远镜光轴与分光计中心转轴垂直的判定标志——放在载物 台上的双面反射镜转180o前后，两反射绿色十字像均与分划板上方黑十字线重合。（用自准直光路和各半调节法调整）