分光計(jì)的調(diào)節(jié)與使用 南昌大學(xué) 物理實(shí)驗(yàn).doc

南昌大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱： 普通物理實(shí)驗(yàn)（1） 實(shí)驗(yàn)名稱： 分光計(jì)的調(diào)節(jié)與使用 學(xué)院： 理學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 應(yīng)用物理學(xué)152班 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： B311 座位號(hào)： 26 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 第十四周星期四上午10點(diǎn)開始 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 掌握分光計(jì)的調(diào)節(jié)與使用方法。2、 加深對(duì)光柵分光原理的理解。3、 用投射光柵測(cè)定光柵常量。二、實(shí)驗(yàn)儀器：分光計(jì)、平面透射光柵、平面鏡、汞燈。三、實(shí)驗(yàn)原理：1、 分光計(jì)的結(jié)構(gòu)和原理分光計(jì)主要由三部分：望遠(yuǎn)鏡、平行光管和主體（底座、度盤和載物臺(tái)）組成，每部分都有特定的調(diào)節(jié)螺絲。附件有小燈泡、小燈泡的低壓電源以及看刻度盤的放大鏡。望遠(yuǎn)鏡的目鏡可以將小燈泡的光引入分劃板，當(dāng)分劃板的位置剛好在望遠(yuǎn)鏡的焦平面上時(shí)，從載物臺(tái)上放置的平面鏡上反射回來的光正好落在分劃板上形成一個(gè)清晰的十字象。利用這個(gè)原理可以將望遠(yuǎn)鏡調(diào)好(出射平行光以及使望遠(yuǎn)鏡的主軸與儀器主軸垂直)，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡調(diào)好后就可以利用望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)平行光管，此時(shí)就可以進(jìn)行光線的角度的測(cè)量了。如右圖對(duì)角度的測(cè)量，將望遠(yuǎn)鏡左右轉(zhuǎn)動(dòng)，在載物盤放上可使光線反射或折射的物體，調(diào)至出射光對(duì)準(zhǔn)目鏡中的豎線，記錄下左、右的數(shù)值1、1 ，撤去物體，如上述調(diào)節(jié)，記錄下2、2 。則 (2-1+2-1)/2 2、 光柵衍射當(dāng)平行單色光垂直入射光柵其衍射的明條紋滿足光柵方程 （K=0,1,2），當(dāng)用復(fù)色白光垂直入射光柵時(shí)，各波長(zhǎng)的零級(jí)譜線處在同一位置而疊加形成中央明條紋，零級(jí)以外的各級(jí)譜線，由于不同，依次排開形成光柵光譜（如下圖）。對(duì)于綠光，四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1、 分光計(jì)調(diào)整。a) 目測(cè)粗調(diào)由于望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)角較小，開始一般看不到反射象。因此，先用目視法進(jìn)行粗調(diào)，使望遠(yuǎn)鏡光軸、平臺(tái)大致垂直于分光計(jì)的轉(zhuǎn)軸。然后打開小燈的電源，放上雙面鏡（為了調(diào)節(jié)方便，應(yīng)將雙面鏡放置在平臺(tái)上任意兩個(gè)調(diào)節(jié)螺絲的中垂線上，且鏡面與平臺(tái)面基本垂直），轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，使從雙面鏡正、反兩面的反射象都能在望遠(yuǎn)鏡中看到。若十字象偏上或偏下，適當(dāng)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的傾斜度和平臺(tái)的底部螺絲，使兩次反射象都能進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡中。b) 用自準(zhǔn)法望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦無窮遠(yuǎn)經(jīng)目測(cè)粗調(diào)，可以在望遠(yuǎn)鏡中找到反射的十字象。然后通過調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的物鏡和分劃板間的距離，使十字象清晰，并且沒有視差（當(dāng)左右移動(dòng)眼睛時(shí)，十字象與分劃板上的叉絲無相對(duì)移動(dòng)），說明望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)聚焦到無窮遠(yuǎn)處，既平行光聚焦于分劃板的平面上。c) 望遠(yuǎn)鏡、準(zhǔn)直管主軸均垂直于儀器主軸利用自準(zhǔn)法可以分別觀察到兩個(gè)亮十字的反射象。如果望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計(jì)的中心軸相垂直，而平面鏡反射面又與中心軸平行，則轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)時(shí)，從望遠(yuǎn)鏡中可以兩次觀察到由平面鏡前后兩個(gè)面反射回來的亮十字象與分劃板準(zhǔn)線上部十字線完全重和。如果不重合，而是一個(gè)偏低，一個(gè)偏高，可以通過半調(diào)整法來解決，即先調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的高低，使亮十字象與分劃板準(zhǔn)線上部十字線的距離為原來的一半，再調(diào)節(jié)載物平臺(tái)下的水平調(diào)節(jié)螺絲，消除另一半距離，使亮十字象與分劃板準(zhǔn)線上部十字線完全重和。將載物平臺(tái)旋轉(zhuǎn)180度，使望遠(yuǎn)鏡對(duì)著平面鏡的另一面，采用同樣的方法調(diào)節(jié)，如此反復(fù)調(diào)整，直至從平面鏡兩表面反射回來的亮十字象與分劃板準(zhǔn)線上部十字線完全重和為止。d) 準(zhǔn)直管（平行光管）發(fā)出平行光用已調(diào)好的望遠(yuǎn)鏡作為基準(zhǔn)，正對(duì)平行光管觀察，并調(diào)節(jié)平行光管狹縫與透鏡的距離，使望遠(yuǎn)鏡中能看到清晰的狹縫象，且象與叉絲無視差。這時(shí)平行光管發(fā)出的光既為平行光，然后調(diào)節(jié)平行光管的斜度螺絲，使狹縫居中，上下對(duì)稱，即平行光管光軸與望遠(yuǎn)鏡光軸重合，都垂直于儀器轉(zhuǎn)軸。2、 光柵位置的調(diào)節(jié)a) 分光計(jì)調(diào)節(jié)好后可將光柵按雙面鏡的位置放好，適當(dāng)調(diào)節(jié)使從光柵面反射回來的亮十字象與分劃板準(zhǔn)線上部十字線完全重和。b) 從中央條紋（即零級(jí)譜線）左側(cè)起沿一個(gè)方向向左移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使望遠(yuǎn)鏡中的叉絲依次與第一級(jí)衍射光譜中的綠線相重合，記下對(duì)應(yīng)位置的讀數(shù)，再移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，越過中央條紋，依次記錄左側(cè)第一級(jí)、第二級(jí)衍射光譜中的綠線位置對(duì)應(yīng)的讀數(shù)，再記錄下右側(cè)第一級(jí)、第二級(jí)衍射光譜中的綠線位置對(duì)應(yīng)的讀數(shù)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理：衍射光譜級(jí)次（k）-11-22左側(cè)衍射光角坐標(biāo)左19706178162064216806左側(cè)衍射光角坐標(biāo)右1303358222641348362左K=| -左i-左i|185038362右K=| -右i-右i|184138052K=2左K+2右K218463820K=2K29231910SinK0.1490.296di=kSinK (um)3.6653.690d (um)3.678dA=(d-di)2i-1=0.018 um , 儀=0.001 umd=dA2+ 儀2=0.018 umd= (3.6780.018) um 六、誤差分析：1、 使用分光計(jì)測(cè)量，若是分光計(jì)的調(diào)節(jié)未調(diào)節(jié)好，會(huì)造成較大誤差；2、 讀數(shù)時(shí)有人為的誤差。3、 測(cè)量次數(shù)較少。七、思考題：1、 分光計(jì)是一種光學(xué)儀器，它由哪四個(gè)主要組成部分及其功能。答：a. 能產(chǎn)生平行光的平行光管；b. 能接受平行光的望遠(yuǎn)鏡；c. 能承載光學(xué)元件的小平臺(tái)；d. 可與望遠(yuǎn)鏡連結(jié)在一起的刻度盤，用于讀數(shù)。2、 什么叫分光計(jì)的偏心差？采用雙游標(biāo)讀數(shù)為什么能消除偏心差？答：由于儀器軸承不能讓轉(zhuǎn)盤和軸嚴(yán)格同心，當(dāng)存在偏心情況時(shí)，單用一個(gè)游標(biāo)度數(shù)會(huì)導(dǎo)致偏心帶來的誤差，也就是偏心差。這時(shí)候和該游標(biāo)對(duì)稱的另外一個(gè)游標(biāo)也會(huì)出現(xiàn)同樣大小的偏心差，而且兩個(gè)誤差方向相反，兩個(gè)度數(shù)相加抵消掉偏心差。3、 應(yīng)用公式測(cè)量時(shí)應(yīng)保證什么條件？實(shí)驗(yàn)時(shí)是如何保證這些條件得到滿足的？答：應(yīng)保證平行光垂直照射在光柵上。實(shí)驗(yàn)中通過檢查0級(jí)譜線和光柵面反射的綠十字像的位置檢查條件是否滿足0級(jí)譜線應(yīng)與豎叉絲重合，且被測(cè)量用（中叉