实验7 分光计的调整与使用.doc

实验7 分光计的调整与使用1 本实验所用分光计测量角度的精度是多少？仪器为什么设两个游标？如何测量望远镜转过的角度？（提示：精度仪器能读准的最小分度(P.71)；P.72最后一段；参看P.69和的测量计算式）2假设平面镜反射面已经和转轴平行，而望远镜光轴和仪器转轴成一定角度，则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。（提示：实验书【思考题】3，注意，画光路图时，反射镜反射的光线应能进入望远镜，才能从望远镜看到绿色反射十字像的位置。）提示：反射的小十字像和平面镜转过180o后反射的小十字像的位置不变，此时应该调节望远镜仰角螺钉，使十字反射像落在上十字叉线的横线上。光路图如下ABAABBABA或B图3 望远镜光轴未与中心轴垂直的表现及调整3假设望远镜光轴已垂直于仪器转轴，而平面镜反射面和仪器转轴成一角度，则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。（提示：实验书【思考题】4）提示：反射的小十字像和平面镜转过180o后反射的小十字像的位置是一上一下，此时应该载物台下螺钉，直到两镜面反射的十字像等高，才表明载物台已调好。光路图如下：ABABA或B4.对分光计的调节要求是什么？如何判断调节达到要求？怎样才能调节好？（提示：实验书【实验原理】1、分光计调整原理P.64、65）（1）对分光计调整的要求：（看教材P.64） 望远镜、平行光管的光轴均垂直于仪器中心转轴； 望远镜对平行光聚焦（即望远调焦于无穷远）； 平行光管出射平行光； （2）各部分调节好的判断标志（看教材P.64-65望远镜调节和平行光管调节部分） 望远镜对平行光聚焦的判定标志从望远镜中同时看到分划板上的黑十字准线和绿色反射十字像最清晰且无视差。（用自准直光路，调节望远镜的目镜和物镜聚焦） 望远镜光轴与分光计中心转轴垂直的判定标志放在载物台上的双面反射镜转180o前后，两反射绿色十字像均与分划板上方黑十字线重合。（用自准直光路和各半调节法调整） 平行光管出射平行光的判定标志在望远镜调节好基础上，调节平行光管聚焦，使从调好的望远镜看到狭缝亮线像最清晰且与分划板上的黑十字线之间无视差。（操作：把调节好的望远镜对准平行光管，调节平行光管物镜聚焦） 平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直的判定标志使夹缝亮线像竖直和水平时能分别与望远镜分划板上的竖直黑十字线和中心水平黑十字线重合。（把调节好的望远镜对准平行光管，配合调节平行光管的仰角螺钉）5.是否对有任意顶角A的棱镜都可以用最小偏向角测量的方法来测量它的材料的折射率？为什么？（提示：，该式要满足，必须，即才会出现最小偏向角； 从三棱镜第二折射面不发生全反射条件是对第二折射面入射的入射角要小于全反射临界角要求来讨论；） 6.在测角时某个游标读数第一次为34356，第二次为3328，游标经过圆盘零点和不经过圆盘零点时所转过的角度分别是多少？（提示：实验书P.69的注意部分，游标经过圆盘零点： 不经过圆盘零点：）7在实验中如何确定最小偏向角的位置？（提示：阅读实验书P.69的（3）观察偏向角的变化，测量绿色光线的最小偏向角部分。向一个方向缓慢的转动游标盘（连同三棱镜），并用望远镜跟踪狭缝像，在望远镜中观察狭缝像的移动情况，当随着游标盘转动而向某方向移动的狭缝像，正要开始向相反方向移动时，固定游标盘，此时确定的角度即是最小偏向角。）8. 测量三棱镜折射率实验中，从对准平行光管的位置开始转动望远镜，看到的折射谱线颜色排列顺序是什么？（提示：根据实验时观察到的现象写出，从不同波长折射率不同来分析为什么是这样的顺序，黄、绿、紫）实验16 用分光计研究光栅光谱1光栅光谱和棱镜光谱有哪些不同之处?在上述两种光谱中，哪种颜色的光偏转最大?提示：光栅光谱依据不同波长的光经过光栅的衍射角不同而产生的色散。同一级次K，所以可见光中的红光衍射角最大。棱镜光谱根据不同波长的光在玻璃中的折射率不同而产生的色散。n偏向角，故可见光中紫光偏转最大。2. 如果在望远镜中观察到的谱线是倾斜的，应如何调整？（这是由平行光管透光狭缝倾斜所致，只要把狭缝调正即可；光栅刻痕和仪器中心转轴不平行，调平行即可。）3如何测量光栅的衍射角？根据测量数据怎样计算谱线的衍射角和光栅常数？（看教材，记光栅方程。）4用白光照射光栅时，形成什么样的光谱？提示：白光是波长分布连续的复色光，可从光栅方程衍射角与波长关系来分析。（除0级谱线为白光亮线外，各级是从紫光到红光排列的连续彩色光谱）5如果平行光并非垂直入射光栅片，而是斜入射，衍射图样会有何变化？提示：这时光栅方程变为，显然衍射图样的0级亮线两边谱线位置分布不对称（K级谱线的衍射角不相等）。6. 如何测量和判断平行光是否垂直入射光栅面？图16-6在实验中，先把分光计调好使之处在能准确测量状态。为使平行光管出射的平行光垂直入射到光栅面上，必须使狭缝亮线像（零级谱线）与分划板上竖直黑叉丝重合（望远镜对准平行光管），然后调节使光栅面反射回的绿色十字像与分划板上十字黑叉丝重合（平行光垂直入射光栅面），如图所示，这图是垂直入射的判断方法之一。另一个方法分别测出同一级的正负衍射角、，看是否相等，实验要求相差不超过。7实验中当狭缝太宽或太窄时将会出现什么现象？为什么？提示：狭缝太宽则分辨本领下降，如两条黄光线分辨不清（因为狭缝太宽，造成谱线过宽不够细锐而重叠）；太窄，透光量太少，光线亮度太弱，视场太暗不利于测量。8当用波长为589.3nm的钠黄光垂直照射到每毫米具有500条刻痕的平面透射光栅上时，最多能观察到第几级谱线？（提示：光栅常数d=1/500mm，衍射角最大为90度，由光栅方程，显然=900时，有）实验22 光速测量1 能否对光的频率进行绝对测量？，为什么？（不能。原因见资料。如果已知光波长如（0.65微米），再应用本实验的测量方法测出光速，便可间接测出光的频率）2 仪器中光源的波长为0.65微米，为什么还要测量波长？（因为调制波和载波的波速一样，所以实验是通过测量调制波波长来测量光速，调制波波长并等于光源的波长0.65微米）3 什么是位相法测定调制波的波长？在本实验中是如何实现的？（通过测量调制波传播距离前后两位置处的位相差来间接测量调制波波长的方法就叫做位相法测定调制波的波长。本实验应用“等距离法”和“等相位法”来实现）。4 红光的波长为0.65微米，在空气中只走0.325微米就会产生相位差。而我们在实验中却将棱镜小车移动了0.75米左右的距离，才能产生相位差。这是为什么？提示：，对波长为0.65微米的载波（红光）传播中相位改变一个所走过的距离0.325微米，而实验是通过测量调制波波长来测量光速，调制波波长并不等于0.65微米，而是约3米。5 本实验所测定的是100MHz调制波的波长和频率，能否把实验装置改成直接发射频率为100MHz的无线电波并对它的波长和频率进行绝对测量。为什么？6. 针对“等距法”用作图法处理数据，过程包括正确的画图，如作D-直线或D-t直线，和相关计算，最后得到待测量c。 实验T 太阳能电池特性的测量1 掌握太阳能电池的基本原理。（看教材）2 无光源的条件下，太阳能电池施加正向偏压时的伏安特性？怎样求常数和的值？提示：无光照的太阳能电池，施加正向偏压后可看为一个加了正向偏压的二极管；根据测量的数据作图，然后曲线改直由斜率、截距计算求出和的值。,当偏压U较大时，远大于1，故，以为纵坐标，偏压U为横坐标，作U图，其斜率即为，纵轴截距即为。3 恒定光照下，太阳能电池在不加偏压时伏安特性？如何求短路电流；开路电压；最大输出功率；填充因子FF？（看教材） 作出恒定光照下，太阳能电池在不加偏压时伏安特性曲线，按曲线的趋势外推，分别与横轴（电压）和纵轴（电流）相交，即为开路电压和短路电流。注意：以上两图只是示意图。从图中可求出最大功率。根据公式：可求出填充因子