分光计测量棱镜折射率2

1、 请带请带实验报告预习部分实验报告预习部分到考勤册处签到，并到考勤册处签到，并 按考勤册上的桌号入座按考勤册上的桌号入座; ; 请勿大声喧哗，手机关机或设为振动请勿大声喧哗，手机关机或设为振动; ; 请将书包等物品放入实验桌侧下的柜子里请将书包等物品放入实验桌侧下的柜子里 桌面仅留实验用品。桌面仅留实验用品。 欢迎各位同学欢迎各位同学 注重学习过程注重学习过程 养成好的习惯养成好的习惯 实验课的几点说明及要求实验课的几点说明及要求 实验报告：实验报告： 以实验数据实事求是定成绩以实验数据实事求是定成绩 一周内交报告，对应信箱；第二次上课发报告一周内交报告，对应信箱；第二次上课发报告 分析讨论有

2、见解，不贪多，不照抄课本分析讨论有见解，不贪多，不照抄课本 优秀报告优秀报告评选标准（工整、分析与讨论有内容评选标准（工整、分析与讨论有内容） n预习：遇到的问题须有答案，如已解决预习：遇到的问题须有答案，如已解决 请写明如没有问题请写请写明如没有问题请写“无无” n不要在原始记录处处理实验数据不要在原始记录处处理实验数据 n有效数值的记录：小数点后位有效数值的记录：小数点后位 n定域干涉图样：定域干涉图样：需分析讨论图形的变化规需分析讨论图形的变化规 律律 实验目的实验目的 课题实验课题实验 实验方法实验方法 实验技术实验技术 光学系统的自准直原理及方法光学系统的自准直原理及方法 分光计的调

3、节和使用分光计的调节和使用 三棱镜顶角和最小偏向角的测量三棱镜顶角和最小偏向角的测量 物理现象物理现象 物理原理物理原理 三棱镜色散谱线的观察三棱镜色散谱线的观察 最小偏向角测折射率最小偏向角测折射率 光谱定性分析光谱定性分析 光的色散和偏向角光的色散和偏向角 可以证明，当可以证明，当i1=i2、1= 2时，时， 有最小偏向角有最小偏向角0. 光源光源平行光平行光 色散分光色散分光 谱线信息谱线信息 0 sin sin 2 sin sin 2 A i n A 实验仪器实验仪器 分光计的主要用途分光计的主要用途 分光计的构造原理分光计的构造原理 分光计的调节方法分光计的调节方法 三棱镜三棱镜 汞

4、灯汞灯 分光计分光计分光计的测量方法分光计的测量方法 分光计的主要用途分光计的主要用途 分光计是精确测定光线偏转角的仪器，也分光计是精确测定光线偏转角的仪器，也 称称测角仪测角仪。 光学中的许多基本量如波长、折射率等都光学中的许多基本量如波长、折射率等都 可以可以直接或间接的表现为光线的偏转角直接或间接的表现为光线的偏转角，因而利，因而利 用分光计可测量波长、折射率、色散率等。用分光计可测量波长、折射率、色散率等。 使用分光计时必须经过一系列的精细的调使用分光计时必须经过一系列的精细的调 整才能得到准确的结果，它的调整技术是光学实整才能得到准确的结果，它的调整技术是光学实 验中的基本技术之一，

5、必须正确掌握。验中的基本技术之一，必须正确掌握。 分光计的构造原理分光计的构造原理 平行光管平行光管 狭缝狭缝 装装 置置 锁紧螺锁紧螺 钉钉 俯仰螺俯仰螺 丝丝 载物载物 台台 调节螺调节螺 丝丝 读数读数 窗窗 望远镜望远镜 止动螺钉止动螺钉微动螺微动螺 钉钉 目目 镜镜 调焦手调焦手 轮轮 俯仰螺俯仰螺 丝丝 望远镜望远镜 筒筒 分光计的调节方法分光计的调节方法 三垂直三垂直:望远镜轴垂直中心转轴；载物平台望远镜轴垂直中心转轴；载物平台 垂直中心转轴；平行光管轴垂直中心转轴垂直中心转轴；平行光管轴垂直中心转轴 调节要求调节要求 调节步骤调节步骤 望远镜调节望远镜调节 望远镜轴线及平台与中

6、心转轴垂直望远镜轴线及平台与中心转轴垂直 平行光管轴线与中心转轴垂直平行光管轴线与中心转轴垂直 目测粗调目测粗调 调节俯仰螺丝调节俯仰螺丝 缝缝23mm等等 高高 目测粗调目测粗调 注意事项：注意事项： 望远镜的仰角调节螺丝和载物平台下的三个调节螺望远镜的仰角调节螺丝和载物平台下的三个调节螺 丝都应丝都应为后面细调预留调节余度，即不能将它们拧为后面细调预留调节余度，即不能将它们拧 到极限位置到极限位置。 目测粗调目测粗调 调节俯仰螺丝调节俯仰螺丝 望远镜调节望远镜调节 1 1、目镜调焦：目镜调焦：其目的是使眼睛通过目镜能清晰地看到其目的是使眼睛通过目镜能清晰地看到 分划板上的叉丝刻线和十字光标

7、。分划板上的叉丝刻线和十字光标。方法：方法：调节目镜。调节目镜。 3 3、物镜调焦：物镜调焦：其目的是将分划板上十字光标调整到焦其目的是将分划板上十字光标调整到焦 平面上，即望远镜对无穷远聚焦。平面上，即望远镜对无穷远聚焦。方法：方法：调节望远镜调节望远镜 调焦手轮，使十字光标成像清晰，然后拧紧锁定螺丝调焦手轮，使十字光标成像清晰，然后拧紧锁定螺丝。 调节步骤调节步骤 2 2、调整分划板叉丝刻线的方向。使叉丝刻线水平或、调整分划板叉丝刻线的方向。使叉丝刻线水平或 竖直。竖直。方法：方法：松开目镜筒锁定螺丝，旋转目镜套筒松开目镜筒锁定螺丝，旋转目镜套筒. . 望远镜调节望远镜调节 分化板位于物镜

8、焦平面上时，十字光标经物镜后成为分化板位于物镜焦平面上时，十字光标经物镜后成为 平行光。该平行光经反射镜反射后，依然为平行光，平行光。该平行光经反射镜反射后，依然为平行光， 再经物镜会聚于焦平面（分划板平面），形成十字光再经物镜会聚于焦平面（分划板平面），形成十字光 标的像。标的像。 物镜调焦原理物镜调焦原理 叉丝像 分划板视场 透光窗 反射像 旋转目镜调节鼓轮 伸缩目镜筒 望远镜调节望远镜调节 分化板位于物镜焦平面上时，十字光标经物镜后成为平行分化板位于物镜焦平面上时，十字光标经物镜后成为平行 光。该平行光经反射镜反射后，依然为平行光，再经物镜光。该平行光经反射镜反射后，依然为平行光，再经物

9、镜 会聚于焦平面（分划板平面），形成十字光标的像。会聚于焦平面（分划板平面），形成十字光标的像。 调节望远镜的仰角调节螺丝和载物平台调节望远镜的仰角调节螺丝和载物平台 下的三个调节螺丝，使望远镜和平台基下的三个调节螺丝，使望远镜和平台基 本水平。本水平。 1.1.将双面反射镜放在载物平台上，与将双面反射镜放在载物平台上，与 望远镜筒垂直，视场中能看到十字光望远镜筒垂直，视场中能看到十字光 标和它经平面镜反射回来的像。标和它经平面镜反射回来的像。 2.2.将平台转过将平台转过180180o o，视场中仍能看到，视场中仍能看到 十字光标反射回来的像。十字光标反射回来的像。 调节要求：调节要求： 调

10、节方法：调节方法： 望远镜轴线及平台与中心转轴垂直望远镜轴线及平台与中心转轴垂直 调节步骤调节步骤 1 1、将双面反射镜放在载物台上，使、将双面反射镜放在载物台上，使 镜面处于任意两个载物台调平螺丝镜面处于任意两个载物台调平螺丝 的连线上。并使之正对望远镜。的连线上。并使之正对望远镜。 2 2、用、用半趋法半趋法( (各半调节各半调节, ,逐步逼近逐步逼近) ) 调节螺丝调节螺丝a a和和望远镜的仰角螺丝望远镜的仰角螺丝，使，使 十字光标通过反射镜成的像与分划十字光标通过反射镜成的像与分划 板的上十字线重合。板的上十字线重合。 a bc 望远镜 载物盘水平、望远镜俯仰的载物盘水平、望远镜俯仰的

11、 “各半调节、逐次逼近各半调节、逐次逼近” d 调节望远镜俯仰调节螺钉 调节载物盘水平调节螺钉 d/2 a叉丝 3 3、使、使载物台（连同底座）转动载物台（连同底座）转动180180o o， 同样用半趋法同样用半趋法调节调平螺丝调节调平螺丝和和望远镜望远镜 的倾斜度螺丝的倾斜度螺丝，使十字光标通过反射，使十字光标通过反射 镜另一面成的像也与分划板的上十字镜另一面成的像也与分划板的上十字 线重合。线重合。 4 4、重复、重复3 3，直至双面反射镜的任一，直至双面反射镜的任一 面都能使十字光标像调节到位。面都能使十字光标像调节到位。至至 此以后，不再碰动调平螺丝和望远此以后，不再碰动调平螺丝和望远

12、 镜的仰角螺丝。镜的仰角螺丝。 望远镜轴线及平台与中心转轴垂直望远镜轴线及平台与中心转轴垂直 调节步骤调节步骤 a bc 望远镜 8 8、重复、重复7 7，直至双面反射镜的任一面都能，直至双面反射镜的任一面都能 使十字光标像调节到位。使十字光标像调节到位。至此以后，不再至此以后，不再 碰动螺丝碰动螺丝b b和螺丝和螺丝c c。 5 5、将反射镜放在其中两个调平螺丝连、将反射镜放在其中两个调平螺丝连 线之中垂线上，将载物台（连同底座）线之中垂线上，将载物台（连同底座） 旋转旋转9090o o，使平面镜正对望远镜。，使平面镜正对望远镜。 6 6、用半趋法调节此两个调平螺丝，使十、用半趋法调节此两个

13、调平螺丝，使十 字光标像与分划板的上十字线重合。字光标像与分划板的上十字线重合。 7 7、使载物台（连同底座）转动、使载物台（连同底座）转动180180o o，重，重 复复6 6。 望远镜轴线及平台与中心转轴垂直望远镜轴线及平台与中心转轴垂直 调节步骤调节步骤 a b c 望远镜 n平行光管由狭缝和准直透镜组成。平行光管由狭缝和准直透镜组成。 平行光管轴线与中心转轴垂直平行光管轴线与中心转轴垂直 平行光管轴线与中心转轴垂直平行光管轴线与中心转轴垂直 调节步骤调节步骤 1 1、取走反射镜，将已调节好的望远镜正对着平行光、取走反射镜，将已调节好的望远镜正对着平行光 管，打开汞灯，照亮狭缝。管，打开

14、汞灯，照亮狭缝。 2 2、松开狭缝套筒锁定螺丝，调节狭缝套筒前后位置，、松开狭缝套筒锁定螺丝，调节狭缝套筒前后位置， 使望远镜视场中能看到清晰的狭缝像（白色）。使望远镜视场中能看到清晰的狭缝像（白色）。 4 4、调节狭缝的粗细调节旋钮，使缝宽适当。、调节狭缝的粗细调节旋钮，使缝宽适当。一般狭一般狭 缝较细测量才能准确。缝较细测量才能准确。 3 3、旋转狭缝套筒调节狭缝方向，使狭缝像与望远镜、旋转狭缝套筒调节狭缝方向，使狭缝像与望远镜 分划板水平叉丝平行。调节平行光管仰角螺丝，使分划板水平叉丝平行。调节平行光管仰角螺丝，使 狭缝像与分划板中间水平叉丝重合。狭缝像与分划板中间水平叉丝重合。至此以后

15、，不至此以后，不 再碰动平行光管仰角螺丝。再碰动平行光管仰角螺丝。 松开松开狭缝锁紧螺钉狭缝锁紧螺钉 前后移动前后移动狭缝装置狭缝装置 转动狭缝转动狭缝 调节平行光管俯仰调节螺钉调节平行光管俯仰调节螺钉 转动转动狭缝狭缝 锁住锁住狭缝锁紧螺狭缝锁紧螺 钉钉 狭缝狭缝 锁紧螺钉锁紧螺钉 狭缝宽度狭缝宽度 调节螺钉调节螺钉 俯仰角俯仰角 调节螺钉调节螺钉 分光计的测量方法分光计的测量方法 分光计测角度（两条光线的夹角）的方法分光计测角度（两条光线的夹角）的方法 测量时，测量时，刻度盘固定，刻度盘固定，望远镜带动游标盘一起转动望远镜带动游标盘一起转动，刻度，刻度 盘与游标盘之间相对运动的角度即为望远

16、镜转过的角度。盘与游标盘之间相对运动的角度即为望远镜转过的角度。 望远镜通常先对准某条光线（如入射光），转动后对准另望远镜通常先对准某条光线（如入射光），转动后对准另 一条光线（如折射光），望远镜转过的角度就是这两条光一条光线（如折射光），望远镜转过的角度就是这两条光 线之间的夹角。线之间的夹角。 分光计的测量方法分光计的测量方法 望远镜旋转角度读数和计算公式望远镜旋转角度读数和计算公式 分光计的读数与游标卡尺的读数类似。分光计的读数与游标卡尺的读数类似。 如图，游标的零刻度线对准的刻度盘读数为如图，游标的零刻度线对准的刻度盘读数为 250250o o2222。 主刻度盘主刻度盘 游标盘游标盘

17、 游标窗口游标窗口 游标窗口游标窗口 偏心差的偏心差的 消除？消除？ 设望远镜竖直叉丝先对准某条设望远镜竖直叉丝先对准某条 光线，此时，左右两个游标的光线，此时，左右两个游标的 零刻度线分别对准刻度盘上的零刻度线分别对准刻度盘上的 两个值（两个值（ 左 左和 和 右 右），当望远 ），当望远 镜竖直叉丝对准另一条光线后，镜竖直叉丝对准另一条光线后， 左右两个游标的零刻度线分别左右两个游标的零刻度线分别 对准刻度盘上的另两个值（对准刻度盘上的另两个值（ 左左 和和 右 右 ）。）。 左 右 右 左 分光计的测量方法分光计的测量方法 望远镜旋转角度读数和计算公式望远镜旋转角度读数和计算公式 ( )

18、( ) 左左右右 2 实实 验验 原原 理理 入射光入射光 LD与出射光与出射光ER的夹角的夹角 称为偏向角称为偏向角。 当改变入射角时，偏向角也会改变，当改变入射角时，偏向角也会改变，在某个入射角处，在某个入射角处， 偏向角最小，称最小偏向角偏向角最小，称最小偏向角 m。三棱镜对入射光线三棱镜对入射光线 的的 m与其对入射光的折射率存在单值关系与其对入射光的折射率存在单值关系 min sin 2 sin 2 n 可见可见, ,通过测定棱镜顶角和某单色光在棱镜中的最小偏通过测定棱镜顶角和某单色光在棱镜中的最小偏 向角可得棱镜对该单色光的折射率向角可得棱镜对该单色光的折射率. . 实实 验验 步

19、步 骤骤 三棱镜折射顶角的测定三棱镜折射顶角的测定(反射法反射法) 2 2, 转动望远镜筒的方位转动望远镜筒的方位,可分别观可分别观 察到从察到从AC和和AB面反射的平行光面反射的平行光 线线I和和II,测出两束光测出两束光I和和II之间的之间的 夹角夹角 即可求得顶角即可求得顶角. 1, 将三棱镜放在载物台将三棱镜放在载物台 上上,使顶角对准平行光管使顶角对准平行光管, 使平行光照射在三棱镜使平行光照射在三棱镜 两个反射面上两个反射面上; 实实 验验 步步 骤骤 2 1 nAB 1,1,顶角应放在靠近载物台中心处顶角应放在靠近载物台中心处, ,否则发射光线不能进否则发射光线不能进 入望远镜入

20、望远镜; ; 2,2,利用望远镜转动微调螺丝使分划板上的竖叉丝与狭利用望远镜转动微调螺丝使分划板上的竖叉丝与狭 缝像对准缝像对准. . 3,3,多次测量多次测量(3(3次以上次以上),),求平均求平均. . 注意事项注意事项 实实 验验 步步 骤骤 2 1 nAB 1, 观察汞光谱，观察光谱线排列及入射角改变时观察汞光谱，观察光谱线排列及入射角改变时 所观察到的现象；所观察到的现象； 测量绿光的最小偏向角测量绿光的最小偏向角 2, 根据最小偏向角的概念根据最小偏向角的概念,测量汞光谱中绿色光的最测量汞光谱中绿色光的最 小偏向角小偏向角. ( 2-1 + 2-1 )/2 平行光管平行光管 2 2 望远镜 平行光管平行光管 1 1 望远镜望远镜 最小偏向角最小偏向角 2 1 nAB 测量最小偏向角步骤测量最小偏向角步骤 三棱镜置于平台上三棱镜置于平台上 转动望远镜，观察折射光（汞光谱六条谱线