分光計(jì)的調(diào)整與使用實(shí)驗(yàn)報告

分光計(jì)的調(diào)節(jié)與使用實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)名稱：_____分光計(jì)的調(diào)節(jié)與使用______姓名____學(xué)號__班級_實(shí)驗(yàn)日期_2013.12.19__溫度___2℃___同組者_(dá)__無_____實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆辗止庥?jì)的調(diào)整技術(shù)和技巧；用分光計(jì)測三棱鏡的一個頂角；實(shí)驗(yàn)儀器：分光計(jì)、玻璃三棱鏡、平面鏡、汞燈。實(shí)驗(yàn)原理：折射率是光學(xué)中的一個基本物理量，也是物質(zhì)的一個主要參數(shù)，折射率的測量是光學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個重要組成部分。用分光計(jì)測量棱鏡折射率1：狹縫裝置2：狹縫裝置鎖緊螺絲3：準(zhǔn)直管4：制動架（二）5：載物臺6：載物臺調(diào)平螺絲7：載物臺鎖緊螺絲8：望遠(yuǎn)鏡9：望遠(yuǎn)鏡鎖緊螺絲10：阿貝式自準(zhǔn)直目鏡11：目鏡視度調(diào)節(jié)手輪12：望遠(yuǎn)鏡光軸高低調(diào)節(jié)螺絲13：望遠(yuǎn)鏡光軸水平調(diào)節(jié)螺絲14：望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺絲15：轉(zhuǎn)軸與度盤止動螺絲16：望遠(yuǎn)鏡止動螺絲17：制動架（一）18：底座19：轉(zhuǎn)座20、21：度盤、游標(biāo)盤22：游標(biāo)盤微調(diào)螺絲23：游標(biāo)盤止動螺絲24：準(zhǔn)直管光軸水平調(diào)節(jié)螺絲25：準(zhǔn)直管光軸高低調(diào)節(jié)螺絲26：狹縫寬度調(diào)節(jié)手輪圖19-1分光計(jì)的結(jié)構(gòu)分光計(jì)是精確測定光線偏轉(zhuǎn)角的儀器，也稱測角儀。光學(xué)中的許多基本量如波長、折射率等都可以直接或間接地表現(xiàn)為光線的偏轉(zhuǎn)角，因而利用它可測量波長、折射率，此外還能精確地測量光學(xué)平面間的夾角。許多光學(xué)儀器（棱鏡光譜儀、光柵光譜儀、分光光度計(jì)、單色儀等）的基本結(jié)構(gòu)也是以它為基礎(chǔ)的，所以分光計(jì)是光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的基本儀器之一。使用分光計(jì)時必須經(jīng)過一系列精細(xì)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。本實(shí)驗(yàn)的目的就在于著重訓(xùn)練分光計(jì)的調(diào)整技術(shù)和技巧，并用它來測量三棱鏡的偏向角，進(jìn)而測量棱鏡玻璃的折射率。（1）分光計(jì)的結(jié)構(gòu)分光計(jì)主要由底座、平行光管、望遠(yuǎn)鏡、載物臺和讀數(shù)圓盤五部分組成。外形如圖19-1所示。底座——中心有一豎軸，望遠(yuǎn)鏡和讀數(shù)圓盤可繞該軸轉(zhuǎn)動，該軸也稱為儀器的公共軸或主軸。2）平行光管——是產(chǎn)生平行光的裝置，管的一端裝一會聚透鏡，另一端是帶有狹縫的圓筒，狹縫寬度可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)。3）望遠(yuǎn)鏡——觀測用，由目鏡系統(tǒng)和物鏡組成，為了調(diào)節(jié)和測量，物鏡和目鏡之間還裝有分劃板，它們分別置于內(nèi)管、外管和中管內(nèi)，三個管彼此可以互相移動，也可以用螺釘固定，如圖19-2所示。在中管的分劃板下方緊貼一塊45o全反射小棱鏡，棱鏡與分劃板的粘貼部分涂成黑色，僅留一個綠色的小十字窗口。光線從小棱鏡的另一直角邊入射，從45o反射面反射到分劃板上，透光部分便形成一個在分劃板上的明亮的十字窗。圖19-24）載物臺——放平面鏡、棱鏡等光學(xué)元件用，臺面下的三個螺釘可調(diào)節(jié)臺面的傾斜角度，平臺的高度可懸松螺釘（7）升降，調(diào)到合適位置再鎖緊螺釘。5）讀數(shù)圓盤——是讀數(shù)裝置，由可繞儀器公共軸轉(zhuǎn)動的刻度盤和游標(biāo)盤組成。度盤上刻有720等分刻線，格值為30‘。在游標(biāo)盤對稱方向設(shè)有兩個角游標(biāo)，這時因?yàn)樽x數(shù)時，要讀出兩個游標(biāo)處的讀數(shù)值，然后取平均值，這樣可消除刻度盤和游標(biāo)盤的圓心與儀器主軸的軸心不重合所引起的偏心誤差。讀數(shù)方法與游標(biāo)卡尺相似，這里讀出的是角度。讀數(shù)時以角游標(biāo)零線為準(zhǔn)，讀出刻度盤上的度值，再找游標(biāo)上與刻度盤上剛好重合的刻線為所求的分值，如果游標(biāo)零線落在半度刻線之外，則讀數(shù)應(yīng)加上30‘。（2）分光計(jì)的調(diào)整原理和方法調(diào)整分光計(jì)，最后要達(dá)到下列要求：平行光管發(fā)出平行光；望遠(yuǎn)鏡對平行光聚焦（即接收平行光）；望遠(yuǎn)鏡、平行光管的光軸垂直儀器公共軸。分光計(jì)調(diào)整的關(guān)鍵是調(diào)好望遠(yuǎn)鏡，其他的調(diào)整可以以望遠(yuǎn)鏡為標(biāo)準(zhǔn)。1）調(diào)整望遠(yuǎn)鏡①目鏡調(diào)焦這是為了使眼睛通過目鏡能清楚地看到如圖19-3所示分劃板上的刻線。調(diào)焦方法使把目鏡調(diào)焦手輪輕輕旋出，或懸進(jìn)，從目鏡中觀看，直到分劃板刻線清晰為止。②調(diào)望遠(yuǎn)鏡對平行光聚焦這是要將分劃板調(diào)到物鏡焦平面上，調(diào)整方法是：(a)把目鏡照明，將雙面平面鏡放到載物臺上。為了便于調(diào)節(jié)，平面鏡和載物臺下三個調(diào)節(jié)螺釘?shù)南鄬ξ恢萌鐖D19-4所示。圖19-3圖19-4(b)粗調(diào)望遠(yuǎn)鏡光軸與鏡面垂直——用眼睛估測一下，把望遠(yuǎn)鏡調(diào)成水平，再調(diào)載物臺螺釘，使鏡面大致與望遠(yuǎn)鏡垂直。（c）觀察與調(diào)節(jié)鏡面反射像——固定望遠(yuǎn)鏡，雙手轉(zhuǎn)動游標(biāo)盤，于是載物臺跟著一起轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)到平面鏡正好對著望遠(yuǎn)鏡時，在目鏡中應(yīng)看到一個綠色亮十字隨著鏡面轉(zhuǎn)動而動，這就是鏡面反射像，如果像有些模糊，只要沿軸向移動目鏡筒，直到像清晰，再旋緊螺釘，則望遠(yuǎn)鏡已對平行光聚焦。③調(diào)整望遠(yuǎn)鏡光軸垂直儀器主軸當(dāng)鏡面與望遠(yuǎn)鏡光軸垂直時，它的反射像應(yīng)落在目鏡分劃板上與下方十字窗對稱的上十字線中心，如圖19-3所示。平面鏡繞軸轉(zhuǎn)180o后，如果另一鏡面的反射像也落在此處，這表明鏡面平行儀器主軸。當(dāng)然，此時與鏡面垂直的望遠(yuǎn)鏡主軸也垂直儀器主軸。在調(diào)整過程中出現(xiàn)的某些現(xiàn)象是何原因？調(diào)整什么？應(yīng)如何調(diào)整？這些都是在實(shí)驗(yàn)中需要特別注意的。例如，是調(diào)載物臺？還是調(diào)望遠(yuǎn)鏡？調(diào)到什么程度？下面舉例說明：（a）載物臺傾角沒調(diào)好的表現(xiàn)及調(diào)整假設(shè)望遠(yuǎn)鏡光軸已垂直儀器主軸，但載物臺傾角沒調(diào)好，如圖19-4所示。平面鏡A面反射光偏上，載物臺轉(zhuǎn)180o后，B面反射光偏下。在目鏡中看到的現(xiàn)象是A面反射像在B面反射像的上方。顯然，調(diào)整方法是把B面像（或A面像）向上或（向下）調(diào)到兩像點(diǎn)距離的一半，使鏡面A和B的像落在分劃板上同一高度。（b）望遠(yuǎn)鏡光軸沒調(diào)好的表現(xiàn)及調(diào)整 假設(shè)載物臺已調(diào)好，但望遠(yuǎn)鏡光軸不垂直儀器主軸，如圖19-5所示。在圖（a）中，無論平面鏡A面還是B面，反射光都偏上，反射像落在分劃板上十字線的上方。在圖（b）中，鏡面反射光都偏下，反射像都落在上十字線的下方。顯然，調(diào)整方法是只要調(diào)整望遠(yuǎn)鏡仰角調(diào)節(jié)螺釘（12），把像調(diào)到上十字線上即可，見圖（c）。（c）載物臺和望遠(yuǎn)鏡光軸都沒調(diào)好的表現(xiàn)及調(diào)整 表現(xiàn)是兩鏡面反射像一上一下。先調(diào)載物臺螺釘，使兩鏡面反射像像點(diǎn)等高（但像點(diǎn)沒落在上十字線上），再把像調(diào)到上十字線上調(diào)整平行光管發(fā)出平行光并垂直儀器主軸將被照明的狹縫調(diào)到平行光管物鏡焦平面上，物鏡將出射平行光。調(diào)整方法是：取下平面鏡和目鏡照明光源，狹縫對準(zhǔn)前方水銀燈光源，使望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)向平行光管方向，在目鏡中觀察狹縫像，沿軸向移動狹縫筒，直到像清晰，這表明光管已發(fā)出平行光。再將狹縫轉(zhuǎn)向橫向，調(diào)螺釘（25），將像調(diào)到中心橫線上，如圖19-6所示。這表明平行光管光軸已與望遠(yuǎn)鏡光軸共線，所以也垂直儀器主軸。螺釘（25）不能再動。再將狹縫調(diào)成垂直，鎖緊螺釘. （四）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟： 1、用分光計(jì)測量棱鏡玻璃的頂角。用平面鏡調(diào)整分光計(jì)；使三棱鏡光學(xué)側(cè)面垂直望遠(yuǎn)鏡光軸①調(diào)載物臺的上下臺面大致平行，將棱鏡放到平臺上，使棱鏡三邊與臺下三螺釘?shù)倪B線所成三邊互相垂直，如圖19-11所示。試分析這樣放置的好處。②接通目鏡照明光源，遮住從平行光管來的光。轉(zhuǎn)動載物臺，在望遠(yuǎn)鏡中觀察從側(cè)面AC和AB反射回來的十字像，只調(diào)臺下三螺釘，使其反射像都落到上十字線處。調(diào)節(jié)時，切莫動螺釘（12）。 （3）測棱鏡頂角A； 對兩游標(biāo)作一適當(dāng)標(biāo)記，分別稱游標(biāo)1和游標(biāo)2，旋緊度盤下螺釘（16）、（17），望遠(yuǎn)鏡和刻度盤固定不動。轉(zhuǎn)動游標(biāo)盤，使棱鏡AC面正對望遠(yuǎn)鏡，如圖19-12所示。記下游標(biāo)1的讀數(shù)θ1和游標(biāo)2的讀數(shù)θ2。再轉(zhuǎn)動游標(biāo)盤，使AB面正對望遠(yuǎn)鏡，記下游標(biāo)1的讀數(shù)θ‘1和游標(biāo)2的讀數(shù)θ’2。同一游標(biāo)兩次讀數(shù)之差|θ1-θ‘1|或|θ2-θ’2|，即是載物臺轉(zhuǎn)過的角度Φ，取個平均值即是A角的補(bǔ)角，A=π-Φ。數(shù)據(jù)處理：角度θ1θ2θ1'θ2'Δθ1Δθ2數(shù)據(jù)79°55'259°58'320°140°3'119°55'119°