分光計的調(diào)節(jié)和色散曲線的測定

分光計的調(diào)節(jié)和色散曲線

的測定

實驗報告雙二下A組16號力9班倪彥碩20090116402010年12月14日實驗?zāi)康牧私夥止庥嫷脑砼c構(gòu)造，學(xué)會調(diào)節(jié)分光計；用最小偏向角發(fā)測定玻璃折射率；掌握三棱鏡頂角的兩種測量方法。實驗原理分光計的結(jié)構(gòu)及調(diào)節(jié)原理(1)望遠鏡分光計中采用的是自準(zhǔn)望遠鏡。它由物鏡、叉絲分劃板和目鏡組成，分別裝在三個套臂上，彼此可以相對滑動以便調(diào)節(jié)。中間的一個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空心十字形，綠色小燈從小棱鏡另一個直角面射入，從空心十字形中射出(透出的就是一個綠色十字形)。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)進入物鏡后還將匯聚在焦平面一一即叉絲平面上。此時通過目鏡就能觀察到叉絲平面上清晰的“”形和綠色十字，且不會有視差。這就是用自準(zhǔn)法調(diào)節(jié)望遠鏡適合于觀察平行光的原理。如果望遠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，只有在望遠鏡中看到狹縫像的情況下才能調(diào)節(jié)狹縫的寬度。刻度盤分光計的刻度盤垂直于分光計主軸并且可繞主軸轉(zhuǎn)動。為消除刻度盤的偏心差，采用兩個相差 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，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，由折射定律有 。這時用替代得： 。又因為 ，所以。聯(lián)立兩式得：由折射定律有:由上式可知，只要測出三棱鏡頂角和最小偏向角，就可以計算出棱鏡玻璃對該波長的單色光的折射率。色散及色散曲線的擬合當(dāng)入射光不是單色光時，雖然入射角對各種波長的光都相同，但出射角并不相同，表明折射率也不相同。對于一般的透明材料來說，折射率隨波長的減小而增大。如紫紅，故紅紫。折射率隨波長而變的現(xiàn)象稱為色散。對一種玻璃材料所作出的折射率和波長的關(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 、和分別表示玻璃對夫瑯和費譜線中線、線和線的折射率。這三條線的波長分別是 、 、用經(jīng)驗公式來表示可見光范圍內(nèi)玻璃材料的折射率與波長之間的關(guān)系時，較方便適用的公式是：各種牌號玻璃經(jīng)驗公式系數(shù) 有專門的光學(xué)玻璃手冊給出。實驗研究時可以通-3-過對的七組以上實驗結(jié)果進行處理，設(shè)過對的七組以上實驗結(jié)果進行處理，設(shè)， ， ，把一元高次方程擬合轉(zhuǎn)化為 的多元線性回歸問題，并利用計算機來處理數(shù)據(jù)，擬合色散曲線，得到經(jīng)驗公式。需要說明的一點是，各種不同的光學(xué)儀器對色散的要求也是不同的。例如照相機、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，使各種波長的光能夠分得開，以提高儀器分辨本領(lǐng)。三棱鏡頂角的測量原理用自準(zhǔn)法測定三棱鏡頂角。只要測出三棱鏡兩個光學(xué)面的法線之間的夾角即可求得頂角 。用平行光法測定三棱鏡頂角。一束平行光被三棱鏡的兩個光學(xué)面反射后，只要測出兩束反射光之間的夾角即可求得頂角-。放置三棱鏡時，應(yīng)使三棱鏡頂點靠近小平臺中心。否則反射光將不能進入望遠鏡中。實驗儀器實驗儀器有分光計、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447.1471.3492.2501.6587.6667.8706.6顏色藍紫藍藍綠淺綠黃大紅暗紅實驗任務(wù)及操作要點分光計的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)望遠鏡調(diào)節(jié)望遠鏡適合于觀察平行光調(diào)節(jié)望遠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)三棱鏡的兩個光學(xué)面的法線垂直于分光計主軸測量氦光管譜線的最小偏向角觀察譜線并對照氮光譜圖認譜先用眼睛觀察三棱鏡，大概確定氮的光束朝哪個方向折射出，然后把望遠鏡調(diào)到那個方向上。再進一步調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)使望遠鏡視場里的譜線清晰明亮、線寬合適。確定最小偏向角先將小平臺連同所載冷靜稍稍轉(zhuǎn)動，同時觀察譜線移動的方向，注意此時偏向角是增大還是減小，然后，再轉(zhuǎn)動平臺使譜線向偏向角減小的方向移動，同時讓望遠鏡跟蹤譜線移動。當(dāng)棱鏡轉(zhuǎn)到某個位置時，譜線不再移動，繼續(xù)使冷靜沿原方向轉(zhuǎn)動時，譜線反而向相反方向移動。這個角度就是最小偏向角。測量三棱鏡頂角(略)操作注意事項光學(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。分光計是較精密的光學(xué)儀器，要倍加愛護，不應(yīng)在止動螺釘鎖緊時強行轉(zhuǎn)動望遠鏡，也不要隨意擰動狹縫。在測量數(shù)據(jù)前務(wù)必檢查分光計的幾個止動螺釘是否鎖緊，若未鎖緊取得的數(shù)據(jù)會不可靠。測量中應(yīng)正確使用望遠鏡的微動螺旋，以提高工作效率和測量準(zhǔn)確度。不要用手觸摸氮氣管連接高壓電源的兩個電極，以免觸電。

1.最小偏向角測三棱鏡折射率數(shù)據(jù)表格分光計編號：