分光计的调整与使用实验报告

《大学物理实验》实验报告实验名称：专业班级：

分光计的调整与使用组别：姓

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日期：大学物理实验报告实验目的1.2.

学习调整分光计的方法。测量三棱镜顶角，测定汞灯部分谱线的波长。实验仪器JJY型分光计（测角精度1)、三棱镜、光栅（300L/mm）、平面反射镜、汞灯等。实验测量原理1.反射法测量三棱镜顶角根据教材P62，利用反射法测量三棱镜顶角的测量公式为

2

14

()1122

（1）如图1所示，测量公式中的1和2是将望远镜转到T1位置，使AB面反射的狭缝

图1反射法测顶角像与分划板竖直线重合时，读出望远镜的两个方位角；同样，1和2是将望远镜转到T2位置，使AC面反射的狭缝像与分划板竖直线重合时，读取的另一组数值。2.测量汞灯几条谱线的波长根据教材P63，测量汞灯几条谱线的波长的测量公式为

dsink

k

（2）其中d为光栅常数，k为明条纹的级数，为入射光波长，k为第k级明纹的衍射角。已知光栅常数d和入射光波长

，那么k的测量是本实验的关键。第k级光谱的衍射角k满足k

1

k

kk。实验内容与数据处理1.反射法测量三棱镜顶角调整好分光计，将三棱镜放置在载物平台上，使得顶角置于载物台中心附近，且对准平行光管。调整三棱镜AB和AC两个面都与分光计中心轴平行。将望远镜转到T1位置，使AB面反射的狭缝像与分划板竖直线重合时，记下分光计游标盘的两个读书1和2；同样，将望远镜转到T2位置，使AC面反射的狭缝像与分划板竖直线重合时，记录两个游标的读书1和2。表1反射法测三棱镜顶角数据及测量表项目次数

1

T1

2

1

T2

2

1=11

=222或36022

122

/2

12

250°50′250°40′

70°50′70°48′

130°40′130°38′

310°39′310°40′

120°10′120°2′

120°11′120°8′

120°10′30″120°5′

60°5′15″60°2′30″345

250°41′250°40′250°39′

70°43′70°40′70°40′

130°37′130°37′130°38′

310°38′310°40′310°41′

120°4′120°3′120°1′

120°5′120°0′119°59′

120°4′30″120°1′30″120°0′

60°2′15″60°0′45″60°0′

60°2′9″44k大学物理实验报告计算得到顶角为60°2′9″，转换成弧度制为=6029=60.035860.0358

180

rad=60.0358×0.01745rad=1.0476247rad5次作为直接测量量：1201030，1205，120430，120130，12341200，其平均值为++/5120418512345计算其不确定度：A类不确定度为uA

151

5i1

2i

11201030120418212051204182120430120418214

+++

rad0.0011748radB类不确定度为uB

1=

160180

rad0.000291rad的总不确定度为uu2u2=AB

0.001174820.0002912rad0.00121rad的不确定度为u

u2

0.0012072

rad=0.0006035rad=0.0007rad三棱镜顶角的结果表达式α=(α±U)(1.04762470.0007)rad(1.04760.0007)radα2、测量汞灯绿光谱线的波长调整好分光计，转动望远镜对准平行光管，使分划板上的竖线与狭缝像重合。将光栅放到载物平台上，转动载物台，在分划板上找到被光栅反射的十字像，调节G1或G3螺钉，使得十字像与分划板上方的十字线重合。转动望远镜，使望远镜中的竖线依次对准k1,2的绿色条纹，并且同时记录望远镜所在位置的左右两个游标读数。表2测定绿光波长数据及测量表级次

k

游标1k

k

k

游标2k

k

sin

k

/nm

/nm12

85°38′95°30′

66°38′56°38′

265°38′275°30′

246°35′236°35′

9°30′45〞19°26′45〞

0.16530.3329

551.00554.83

552.915已知光栅常数d

1

3

m

，1级和2级对应的波长分别为41201301204184120130120418212001204186122+422+122+2482+41821612242212224824182++++46036003600360060360060360018030010大学物理实验报告1

dsin1

k

1300

0.1653mm0.00055100mm551.00nm2

dsin2

k

12300

0.3329mm0.00055483mm554.83nm绿光谱线的波长

551.00554.832

nm552.915nm其相对误差为E

-真

552.915-546.1546.1

=0.01247=1.25%真实验结论测量结果1.本实验测得三棱镜顶角的最佳值为：=1.0476247rad的不确定度为：u0.0007rad三棱镜顶角的测量结果为：U

1.04760.0007rad2.绿光谱线的波长为552.915nm，其相对误差为E1.25%分析讨论本实验包括两部分“分光计的调节”和“读取数据”。其中“分光计的调节”这一步是比较难也比较复杂的，读取数据简单，但容易出错。调节过程，步骤较多，要认真按照老师讲解的要求和方法调节。在“读数”的过程中，不能急，需要仔细看清游标卡尺的0刻度线所对位置。附思考题参考答案1.分光计的主要部件有哪些？分别起什么作用？答：分光计的主要部件有望远镜（接收平行光，即用于观察及定位被测光线）、平行光管（产生平行光）、载物平台（放置光学元件反射镜，光栅等）和读数装置。2.分光计正确使用时需满足的要求是什么？答：使平行光管发出平行光，望远镜聚焦于无穷远（使叉丝平面落在目镜和物镜的焦平面上），同时使平行光管和望远镜的光轴与转轴垂直。3.为什么我们有的时候测量出来的数据显示会超过180？11答：因为测量三棱镜顶角时需要转动望远镜，在转动的过程中，游标盘经过了主刻度盘0刻度线。4