实验八分光计的调节和使用

1、实验八实验八 分光计的调节和使用分光计的调节和使用 光学实验是普通物理实验的一个重要部分。它主光学实验是普通物理实验的一个重要部分。它主要是介绍光学实验中的一些常用的光学知识和调节技要是介绍光学实验中的一些常用的光学知识和调节技术，先简单说明使用光学元件及仪器时必须遵守的规术，先简单说明使用光学元件及仪器时必须遵守的规则：则： 必经在了解仪器的操作和使用方法后再使用；必经在了解仪器的操作和使用方法后再使用； 轻拿轻放，不使仪器轻拿轻放，不使仪器or光学元件受到冲击光学元件受到冲击or震动震动特别要防止摔落，不使用时应放好；特别要防止摔落，不使用时应放好； 切忌用手触摸元件的光学表面，须用手拿时

2、只能切忌用手触摸元件的光学表面，须用手拿时只能接触其磨砂面接触其磨砂面(棱镜的上下底面棱镜的上下底面)； 不要盲目操作，调整仪器时要耐心细致，边观察不要盲目操作，调整仪器时要耐心细致，边观察边调整。边调整。 实验要求实验要求 光线入射到光学元件（比如平面镜、三棱镜、光线入射到光学元件（比如平面镜、三棱镜、光栅）上，会发生反射、折射或衍射。分光计是光栅）上，会发生反射、折射或衍射。分光计是用来精确测量入射光和出射光之间偏转角度的一用来精确测量入射光和出射光之间偏转角度的一种仪器，它装置较精密，结构较复杂，调节要求种仪器，它装置较精密，结构较复杂，调节要求较高，但只要注意了解其基本构造和测量光路，

3、较高，但只要注意了解其基本构造和测量光路，严格按步骤进行调节，能达到较好要求。严格按步骤进行调节，能达到较好要求。实验目的实验目的 调节使用分光计，掌握用分光计测定三棱调节使用分光计，掌握用分光计测定三棱 镜顶角的两种方法镜顶角的两种方法实验仪器实验仪器 JJ-Y型分光计、平面镜、三棱镜、钠光源。型分光计、平面镜、三棱镜、钠光源。实验原理实验原理一、仪器的结构及使用：一、仪器的结构及使用：分光计的结构：分光计的结构： 分光计由底座、载物平台、望远镜、平行光管、读分光计由底座、载物平台、望远镜、平行光管、读数圆盘五个部分组成。数圆盘五个部分组成。 分光计上装有能产生平行光的平行光管，能接受平分光

4、计上装有能产生平行光的平行光管，能接受平行光的望远镜，以及能承载光学元件的小平台。这三者行光的望远镜，以及能承载光学元件的小平台。这三者的方位都能利用各自的调节螺钉作适当的调整。为了测的方位都能利用各自的调节螺钉作适当的调整。为了测出角度，还配有可与望远镜连结在一起的刻度盘。出角度，还配有可与望远镜连结在一起的刻度盘。1、望远镜、望远镜(p87) 分光计中采用的是自准望远镜，它由物镜、叉丝分划板和分光计中采用的是自准望远镜，它由物镜、叉丝分划板和目镜组成，分别装在三个套管上，彼此可以相对滑动以便调目镜组成，分别装在三个套管上，彼此可以相对滑动以便调节。中间的一个套筒里装有一块分划板，其上刻有节

5、。中间的一个套筒里装有一块分划板，其上刻有” ”叉叉丝丝 ，分划板下方与小棱镜的一个直角面紧贴着。，分划板下方与小棱镜的一个直角面紧贴着。 在这个直角在这个直角面上刻有一个面上刻有一个”+”形透光的叉丝，套筒上正对棱镜另一直角形透光的叉丝，套筒上正对棱镜另一直角面处开有小孔并装一小灯。小灯的光进入小孔后经小棱镜照面处开有小孔并装一小灯。小灯的光进入小孔后经小棱镜照亮亮”+”形透光的叉丝。如果叉丝平面正好处在物镜的焦平面形透光的叉丝。如果叉丝平面正好处在物镜的焦平面上，从叉丝发出的光经物镜后成一束平行光束。如果前方有上，从叉丝发出的光经物镜后成一束平行光束。如果前方有一平面镜将这束平行光反射回来

6、，再经物镜成像于其焦平面一平面镜将这束平行光反射回来，再经物镜成像于其焦平面上，那么从目镜中可以同时看到上，那么从目镜中可以同时看到” ”型叉丝与型叉丝与” + ”叉丝的叉丝的反射像，并且不应有视差。这就是用自准法调节望远镜适合反射像，并且不应有视差。这就是用自准法调节望远镜适合于观察平行光的原理于观察平行光的原理。 如果望远镜光轴与平面镜的法线平行，在目镜如果望远镜光轴与平面镜的法线平行，在目镜只看到的只看到的“ + ”型叉丝像应与型叉丝像应与” ”型叉丝的上交型叉丝的上交点互相重合点互相重合(注意分划板上注意分划板上” ”叉丝的下横线在望叉丝的下横线在望远镜的中心轴线上，上横线与远镜的中心

7、轴线上，上横线与” + ”型透光叉丝的型透光叉丝的横线相对轴线处于对称的位置上横线相对轴线处于对称的位置上)。 调节望远镜光轴垂直于主轴调节望远镜光轴垂直于主轴(取平台镜取平台镜)最简单最简单的调节方法是采取渐进法；不重合时，可调小平台的调节方法是采取渐进法；不重合时，可调小平台下的螺钉使下的螺钉使“ + ”像与上交线之间的上下距离减小像与上交线之间的上下距离减小一半，再调望远镜的光轴高低调节螺钉，使重合。一半，再调望远镜的光轴高低调节螺钉，使重合。然后转动平台然后转动平台180 ，需反复调节。，需反复调节。(调好后取下调好后取下平面镜收入盒内平面镜收入盒内) 2、平行光管、平行光管（用适合于

8、观察平行光的望远镜，正对平行光管观察）（用适合于观察平行光的望远镜，正对平行光管观察） 平行光管由狭缝和透镜组成。狭缝与透镜之间的平行光管由狭缝和透镜组成。狭缝与透镜之间的距离可以通过伸缩狭缝套筒来调节，只要将狭缝调到距离可以通过伸缩狭缝套筒来调节，只要将狭缝调到透镜的焦平面上，则从狭缝发出的光经透镜后就成为透镜的焦平面上，则从狭缝发出的光经透镜后就成为平行光。平行光。 3、刻度盘、刻度盘 分光计的刻度盘垂直于分光计主轴并且可绕主轴转动。分光计的刻度盘垂直于分光计主轴并且可绕主轴转动。为消除刻度量的偏心差，采用了两个相差为消除刻度量的偏心差，采用了两个相差180的窗口读数的窗口读数（弯游标）。

9、（弯游标）。刻度盘主尺：刻度盘主尺：360，720格，格， 30/格格 游标仪器误差游标仪器误差 由平面几何很容易证明：由平面几何很容易证明： 即由两个相差即由两个相差180的游标上读出的转角刻度的平均值的游标上读出的转角刻度的平均值才是圆度盘真正的转角值。才是圆度盘真正的转角值。 望远镜实际转动角度望远镜实际转动角度13030130主格等分) (DCCDBAAB）（121221二、分光计的调节（二、分光计的调节（p89 -90）1、熟悉结构、熟悉结构2、目视粗调、目视粗调3、精细调节、精细调节( 、 需用平面镜，放置时应使镜面需用平面镜，放置时应使镜面与载物平台下的任意两螺钉连线平行与载物平

10、台下的任意两螺钉连线平行) 将望远镜聚集调到无穷远（望远镜能接受平行光）将望远镜聚集调到无穷远（望远镜能接受平行光）平面镜两边十字叉丝像清晰。平面镜两边十字叉丝像清晰。 调节望远镜光轴和仪器中心转轴相垂直调节望远镜光轴和仪器中心转轴相垂直 使平面镜两边十字叉丝像与双十字叉丝的上交点重使平面镜两边十字叉丝像与双十字叉丝的上交点重合，使用渐进法分三步进行。合，使用渐进法分三步进行。 平行光管出射平行光，且平行光管光轴垂直于仪平行光管出射平行光，且平行光管光轴垂直于仪器中心转轴。器中心转轴。 从望远镜看到狭缝像清晰且与分划板叉丝竖线重合。从望远镜看到狭缝像清晰且与分划板叉丝竖线重合。三、测量顶角三、

11、测量顶角 (放三棱镜）放三棱镜） 1、反射法测定三棱镜顶角、反射法测定三棱镜顶角 角角A正对平行光管，且顶角几乎位于平台中央而稍偏向正对平行光管，且顶角几乎位于平台中央而稍偏向平行光管，使平行光管，使AB、AC均能看到狭缝的反射像为准，分别记均能看到狭缝的反射像为准，分别记下下1、1， 2、2 得得 (两束反射光之间的夹角两束反射光之间的夹角) 。 顶角顶角A=1/22、 用自准值法测三棱镜顶角用自准值法测三棱镜顶角 使望远镜光轴垂直棱镜使望远镜光轴垂直棱镜AB面：读数面：读数1、1（调亮十字（调亮十字与分划板上交线重合）与分划板上交线重合）转望远镜使望远镜光轴垂直棱镜转望远镜使望远镜光轴垂直

12、棱镜AC面：读数面：读数2、 2得得（两光学面法线之间的夹角）。（两光学面法线之间的夹角）。 顶角顶角 A=180-以上要求测两组数据并计算出顶角以上要求测两组数据并计算出顶角A数据处理。数据处理。 钠光灯：钠蒸气放电时，发出的光在可见光范围内钠光灯：钠蒸气放电时，发出的光在可见光范围内有两条强谱线有两条强谱线589.0nm和和589.6nm，称为钠双线。因两，称为钠双线。因两条谱线很接近，实验中可认为是较好的单色光源。通常条谱线很接近，实验中可认为是较好的单色光源。通常取平均值取平均值589.3nm作为该单色光源的波长。由于它的强作为该单色光源的波长。由于它的强度大、光色单纯，是最常用的单色光源。度大、光色单