分光計的調節與使用實驗報告實驗名稱：_____分光計的調節與使用______姓名____學號__班級_實驗日期_2013.12.19__溫度___2℃___同組者___無_____實驗目的：掌握分光計的調整技術和技巧；用分光計測三棱鏡的一個頂角；實驗儀器：分光計、玻璃三棱鏡、平面鏡、汞燈。實驗原理：折射率是光學中的一個基本物理量，也是物質的一個主要參數，折射率的測量是光學實驗的一個重要組成部分。用分光計測量棱鏡折射率1：狹縫裝置2：狹縫裝置鎖緊螺絲3：準直管4：制動架（二）5：載物臺6：載物臺調平螺絲7：載物臺鎖緊螺絲8：望遠鏡9：望遠鏡鎖緊螺絲10：阿貝式自準直目鏡11：目鏡視度調節手輪12：望遠鏡光軸高低調節螺絲13：望遠鏡光軸水平調節螺絲14：望遠鏡微調螺絲15：轉軸與度盤止動螺絲16：望遠鏡止動螺絲17：制動架（一）18：底座19：轉座20、21：度盤、游標盤22：游標盤微調螺絲23：游標盤止動螺絲24：準直管光軸水平調節螺絲25：準直管光軸高低調節螺絲26：狹縫寬度調節手輪圖19-1分光計的結構分光計是精確測定光線偏轉角的儀器，也稱測角儀。光學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為光線的偏轉角，因而利用它可測量波長、折射率，此外還能精確地測量光學平面間的夾角。許多光學儀器（棱鏡光譜儀、光柵光譜儀、分光光度計、單色儀等）的基本結構也是以它為基礎的，所以分光計是光學實驗中的基本儀器之一。使用分光計時必須經過一系列精細調整才能得到準確的結果，它的調整技術是光學實驗中的基本技術之一，必須正確掌握。本實驗的目的就在于著重訓練分光計的調整技術和技巧，并用它來測量三棱鏡的偏向角，進而測量棱鏡玻璃的折射率。（1）分光計的結構分光計主要由底座、平行光管、望遠鏡、載物臺和讀數圓盤五部分組成。外形如圖19-1所示。底座——中心有一豎軸，望遠鏡和讀數圓盤可繞該軸轉動，該軸也稱為儀器的公共軸或主軸。2）平行光管——是產生平行光的裝置，管的一端裝一會聚透鏡，另一端是帶有狹縫的圓筒，狹縫寬度可以根據需要調節。3）望遠鏡——觀測用，由目鏡系統和物鏡組成，為了調節和測量，物鏡和目鏡之間還裝有分劃板，它們分別置于內管、外管和中管內，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、棱鏡等光學元件用，臺面下的三個螺釘可調節臺面的傾斜角度，平臺的高度可懸松螺釘（7）升降，調到合適位置再鎖緊螺釘。5）讀數圓盤——是讀數裝置，由可繞儀器公共軸轉動的刻度盤和游標盤組成。度盤上刻有720等分刻線，格值為30‘。在游標盤對稱方向設有兩個角游標，這時因為讀數時，要讀出兩個游標處的讀數值，然后取平均值，這樣可消除刻度盤和游標盤的圓心與儀器主軸的軸心不重合所引起的偏心誤差。讀數方法與游標卡尺相似，這里讀出的是角度。讀數時以角游標零線為準，讀出刻度盤上的度值，再找游標上與刻度盤上剛好重合的刻線為所求的分值，如果游標零線落在半度刻線之外，則讀數應加上30‘。（2）分光計的調整原理和方法調整分光計，最后要達到下列要求：平行光管發出平行光；望遠鏡對平行光聚焦（即接收平行光）；望遠鏡、平行光管的光軸垂直儀器公共軸。分光計調整的關鍵是調好望遠鏡，其他的調整可以以望遠鏡為標準。1）調整望遠鏡①目鏡調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。調焦方法使把目鏡調焦手輪輕輕旋出，或懸進，從目鏡中觀看，直到分劃板刻線清晰為止。②調望遠鏡對平行光聚焦這是要將分劃板調到物鏡焦平面上，調整方法是：(a)把目鏡照明，將雙面平面鏡放到載物臺上。為了便于調節，平面鏡和載物臺下三個調節螺釘的相對位置如圖19-4所示。圖19-3圖19-4(b)粗調望遠鏡光軸與鏡面垂直——用眼睛估測一下，把望遠鏡調成水平，再調載物臺螺釘，使鏡面大致與望遠鏡垂直。（c）觀察與調節鏡面反射像——固定望遠鏡，雙手轉動游標盤，于是載物臺跟著一起轉動。轉到平面鏡正好對著望遠鏡時，在目鏡中應看到一個綠色亮十字隨著鏡面轉動而動，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，則望遠鏡已對平行光聚焦。③調整望遠鏡光軸垂直儀器主軸當鏡面與望遠鏡光軸垂直時，它的反射像應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。當然，此時與鏡面垂直的望遠鏡主軸也垂直儀器主軸。在調整過程中出現的某些現象是何原因？調整什么？應如何調整？這些都是在實驗中需要特別注意的。例如，是調載物臺？還是調望遠鏡？調到什么程度？下面舉例說明：（a）載物臺傾角沒調好的表現及調整假設望遠鏡光軸已垂直儀器主軸，但載物臺傾角沒調好，如圖19-4所示。平面鏡A面反射光偏上，載物臺轉180o后，B面反射光偏下。在目鏡中看到的現象是A面反射像在B面反射像的上方。顯然，調整方法是把B面像（或A面像）向上或（向下）調到兩像點距離的一半，使鏡面A和B的像落在分劃板上同一高度。（b）望遠鏡光軸沒調好的表現及調整 假設載物臺已調好，但望遠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，調整方法是只要調整望遠鏡仰角調節螺釘（12），把像調到上十字線上即可，見圖（c）。（c）載物臺和望遠鏡光軸都沒調好的表現及調整 表現是兩鏡面反射像一上一下。先調載物臺螺釘，使兩鏡面反射像像點等高（但像點沒落在上十字線上），再把像調到上十字線上調整平行光管發出平行光并垂直儀器主軸將被照明的狹縫調到平行光管物鏡焦平面上，物鏡將出射平行光。調整方法是：取下平面鏡和目鏡照明光源，狹縫對準前方水銀燈光源，使望遠鏡轉向平行光管方向，在目鏡中觀察狹縫像，沿軸向移動狹縫筒，直到像清晰，這表明光管已發出平行光。再將狹縫轉向橫向，調螺釘（25），將像調到中心橫線上，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。再將狹縫調成垂直，鎖緊螺釘. （四）實驗內容及步驟： 1、用分光計測量棱鏡玻璃的頂角。用平面鏡調整分光計；使三棱鏡光學側面垂直望遠鏡光軸①調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的連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。轉動載物臺，在望遠鏡中觀察從側面AC和AB反射回來的十字像，只調臺下三螺釘，使其反射像都落到上十字線處。調節時，切莫動螺釘（12）。 （3）測棱鏡頂角A； 對兩游標作一適當標記，分別稱游標1和游標2，旋緊度盤下螺釘（16）、（17），望遠鏡和刻度盤固定不動。轉動游標盤，使棱鏡AC面正對望遠鏡，如圖19-12所示。記下游標1的讀數θ1和游標2的讀數θ2。再轉動游標盤，使AB面正對望遠鏡，記下游標1的讀數θ‘1和游標2的讀數θ’2。同一游標兩次讀數之差|θ1-θ‘1|或|θ2-θ’2|，即是載物臺轉過的角度Φ，取個平均值即是A角的補角，A=π-Φ。數據處理：角度θ1θ2θ1'θ2'Δθ1Δθ2數據79°55'259°58'320°140°3'119°55'119°