分光计调节及光栅常数测定.ppt

分光计调节及光栅常数测定分光计调节及光栅常数测定 龙作友龙作友 20112011年年2 2月月 实验目的实验目的 了解分光计的结构和基本原理了解分光计的结构和基本原理 学习调整和使用方法学习调整和使用方法 观察光栅衍射现象，理解光栅衍射的基本规律观察光栅衍射现象，理解光栅衍射的基本规律 学会用分光计测光栅常数学会用分光计测光栅常数 分光计的结构和原理分光计的结构和原理 分光计的调节分光计的调节 n n 分光计的调节要求分光计的调节要求 望远镜聚焦于无穷远；望远镜聚焦于无穷远； 平行光管能发射平行光；平行光管能发射平行光； 望远镜和平行光管的光轴均与分光计轴正交；望远镜和平行光管的光轴均与分光计轴正交； 载物台法线与分光计轴平行。载物台法线与分光计轴平行。 自准直式望远镜介绍自准直式望远镜介绍 仅当分划面在物镜焦平面时，十字口才能成像在分划面。仅当分划面在物镜焦平面时，十字口才能成像在分划面。 若目镜调焦分划面，此时望远镜被调焦到无限远。若目镜调焦分划面，此时望远镜被调焦到无限远。 1 1 望远镜调节望远镜调节调焦无限远调焦无限远 1 1）调）调目镜手轮目镜手轮，使视场中看到清晰的分划线；，使视场中看到清晰的分划线； 2 2）平面镜按图放在载物台上）平面镜按图放在载物台上 ，适当调载物台或，适当调载物台或望远望远 镜俯仰镜俯仰找到绿找到绿“ “十十” ”字口的像（可能是模糊的）；字口的像（可能是模糊的）； 3 3）前后移动）前后移动目镜筒目镜筒，使绿，使绿“ “十十” ”字像清晰，并且与分字像清晰，并且与分 划线无视差；划线无视差； 4 4）旋正（横平竖直）分划线，锁紧目镜筒。）旋正（横平竖直）分划线，锁紧目镜筒。 2 2 调望远镜光轴垂直分光计轴调望远镜光轴垂直分光计轴 若望远镜垂直平面镜，则分划板中心发出的光成像于分若望远镜垂直平面镜，则分划板中心发出的光成像于分 划板中心；十字口发出的光成像于分划板的划板中心；十字口发出的光成像于分划板的“ “上十字上十字” ”处。处。 若平面镜平行分光计轴，则载物台转过若平面镜平行分光计轴，则载物台转过180180反射面法线反射面法线 方向不变，正、反两面反射的绿十字均如上图所示。方向不变，正、反两面反射的绿十字均如上图所示。 两面绿十字均在两面绿十字均在“ “上十字上十字” ”处，望远镜光轴垂直分光计轴处，望远镜光轴垂直分光计轴 。 调平载物台，减小平面镜反面仰角，绿十字像下移。同时调平载物台，减小平面镜反面仰角，绿十字像下移。同时 ，正面俯角也同样减小。若观察正面，反射的绿十字像将上，正面俯角也同样减小。若观察正面，反射的绿十字像将上 移了同样距离。所以，调载物台使绿十字移动高差的一半就移了同样距离。所以，调载物台使绿十字移动高差的一半就 能让正、反两面所成绿十字出现在同一高度。能让正、反两面所成绿十字出现在同一高度。 2 2 调望远镜光轴垂直分光计轴调望远镜光轴垂直分光计轴 如果平面镜镜面与分光计轴不平行，载物台转如果平面镜镜面与分光计轴不平行，载物台转180180绿十绿十 字像的上下位置会变化。字像的上下位置会变化。 根据以上分析，调望远镜光轴垂直分光计轴步骤如下根据以上分析，调望远镜光轴垂直分光计轴步骤如下: : 1 1）适当调节载物台和望远镜的水平状态，直至任意）适当调节载物台和望远镜的水平状态，直至任意 转动载物台转动载物台180180 均能在望远镜中看到平面镜正、均能在望远镜中看到平面镜正、 反两面反射的绿反两面反射的绿“ “十十” ”字像字像 （难点难点）；）； 2 2）先调载物台（螺钉）先调载物台（螺钉a a2 2或或a a3 3）使绿）使绿“ “十十” ”字移动正、字移动正、 反两像高差的一半，再调望远镜俯仰使绿反两像高差的一半，再调望远镜俯仰使绿“ “十十” ”字字 像与分划线上横线重合；像与分划线上横线重合； 3 3）载物台转）载物台转180180，重复步骤，重复步骤 2 2 至总如上图至总如上图d d所示。所示。 3 3 调载物台法线与分光计轴平行调载物台法线与分光计轴平行 1 1）将平面镜相对载物台转）将平面镜相对载物台转9090，如图：，如图： 2 2）调载物台调平螺钉）调载物台调平螺钉a1a1使平面镜反射的绿使平面镜反射的绿“ “十十” ”字像字像 与分划线上横线重合。与分划线上横线重合。 不能调载物台螺钉不能调载物台螺钉a2a2、a3a3，也不能调望远镜俯仰！，也不能调望远镜俯仰！ 4 4 平行光管调节平行光管调节使平行光管能发射平行光使平行光管能发射平行光 1 1）使望远镜与平行光管成直线；）使望远镜与平行光管成直线； 2 2）前后移动）前后移动狭缝狭缝，使望远镜中看到清晰的狭缝像，使望远镜中看到清晰的狭缝像， 且与分划线无视差，此时平行光管发出平行光；且与分划线无视差，此时平行光管发出平行光； 3 3）调节）调节狭缝狭缝宽度，使望远镜中看到缝宽约宽度，使望远镜中看到缝宽约0.5mm0.5mm。 5 5 平行光管调节平行光管调节平行光管光轴垂直分光计轴平行光管光轴垂直分光计轴 旋转狭缝成水平状态，调平行光管俯仰使狭缝旋转狭缝成水平状态，调平行光管俯仰使狭缝 正好和分划线中央横重合。正好和分划线中央横重合。 此时，平行光管光轴垂此时，平行光管光轴垂 直分光计轴。直分光计轴。 最后，再转动狭缝最后，再转动狭缝9090 成竖直状态成竖直状态 ，使绿十字、，使绿十字、 狭缝像、分划线都重合如右图，分光计调节完毕。狭缝像、分划线都重合如右图，分光计调节完毕。 当衍射角f满足 光栅常数的测定光栅常数的测定 平行光垂直入射光栅常数为 d 的光栅 屏上出现亮条纹。波长已知时，测出第k级条纹对应 的衍射角f，即可由光栅方程算出光栅常数d 。 实验步骤实验步骤 在调好分光计的基础上，拿掉半反镜放上光栅；在调好分光计的基础上，拿掉半反镜放上光栅； 2. 2. 调节调节a2a2、a3a3使光栅反射回的绿十字仍在分划线上使光栅反射回的绿十字仍在分划线上 ； 3. 3. 调节载物台调平螺钉调节载物台调平螺钉a1 a1 ，使各级衍射条纹同高；，使各级衍射条纹同高； 4. 4. 按教材上表按教材上表 3-7-1 3-7-1 内容测衍射角内容测衍射角f f k k 。 游标度盘读数示例游标度盘读数示例 12341 注意事项注意事项 望远镜、平行光管俯仰调节螺钉不可调到过高，望远镜、平行光管俯仰调节螺钉不可调到过高， 以免连接簧范性变形；以免连接簧范性变形； 测衍射角前确保游标在左右两边并且已经测衍射角前确保游标在左右两边并且已经锁紧游锁紧游 标盘标盘，度盘与望远镜之间不会有相对转动；，度盘与望远镜之间不会有相对转动； 转动望远镜时不要推望远镜，只能推望远镜支架转动望远镜时不要推望远镜，只能推望远镜支架 。 分光计图分光计图 四步化解难点四步化解难点看到正反两面的像看到正反两面的像 平平调平载物台调平载物台 调平载物台调平螺钉。调平载物台调平螺钉。 2. 2. 搜搜找到正面的像找到正面的像 调望远镜俯仰，同时往复调望远镜俯仰，同时往复 转动载物台。转动载物台。 2. 2.