大学物理实验系列——分光计的调整与使用讲义.pdf

分光计的调整和使用分光计的调整和使用 物理实验中心物理实验中心 分光计是测定光线分光计是测定光线偏转角度偏转角度的精密仪器的精密仪器 一 分光计的结构一 分光计的结构 分光计组成部件 分光计组成部件 平行光管平行光管 发出平行光 发出平行光 望远镜望远镜 观察平行光 观察平行光 载物台载物台 放置光学器件 放置光学器件 读数圆盘读数圆盘 测量光线偏转角度 测量光线偏转角度 二 读数方法二 读数方法 主刻度盘主刻度盘 游标盘游标盘 游标窗口游标窗口 读数圆盘 读数圆盘 主刻度盘主刻度盘 游标游标 最小分度值是最小分度值是 1 13 233 设置两个弯游标的原因 设置两个弯游标的原因 消除主刻度盘和游标盘的消除主刻度盘和游标盘的偏心差偏心差 主刻度盘主刻度盘 游标盘游标盘 2121 1 2 左左右右 1 2 左右 主要调整各个部件主要调整各个部件轴线方向轴线方向间的关系 间的关系 3 3 分光计的调整 分光计的调整 调整分两步 调整分两步 1 1 目视粗调目视粗调 操作 调节望远镜与平行光管的操作 调节望远镜与平行光管的俯仰俯仰和和水平水平 调节螺钉 调解载物台调节螺钉 调解载物台调平调平螺钉 螺钉 要求要求 1 1 望远镜与平行光管 望远镜与平行光管共轴共轴 2 2 望远镜和平行光管 望远镜和平行光管轴线水平轴线水平 3 3 载物台平面 载物台平面水平水平 2 2 细调 细调 细调细调1 1 调整望远镜光轴 调整望远镜光轴与分光计中心轴与分光计中心轴 垂直垂直并聚焦于无穷远并聚焦于无穷远 望远镜的结构望远镜的结构 叉丝像叉丝像分划板视场分划板视场 反射像反射像 调整步骤及调整步骤及 要求要求 1 1 旋转目镜 旋转目镜 调焦手轮使调焦手轮使 叉丝清晰叉丝清晰 叉丝上交点叉丝上交点 2 2 伸缩目镜伸缩目镜 筒筒使反射的使反射的 亮十字像清亮十字像清 晰晰 3 3 旋转载物台旋转载物台使光学平板两个面反射的亮使光学平板两个面反射的亮 十字像都能与望远镜的十字像都能与望远镜的叉丝上交点重合叉丝上交点重合 调节方法调节方法 载物台水平 望远镜俯仰的 载物台水平 望远镜俯仰的各各 半调节半调节法 法 d d 2 观察不到反射像的原因观察不到反射像的原因 俯视俯视侧视侧视 1 1 望远镜没有聚焦于无穷远 望远镜没有聚焦于无穷远 前后移动目镜筒前后移动目镜筒 2 2 光学平板法线 光学平板法线与望远镜光轴水平方向不对齐与望远镜光轴水平方向不对齐 这三个方法经常需要这三个方法经常需要联合使用联合使用 3 3 光学平板法线 光学平板法线与望远镜光轴竖直方向不对齐与望远镜光轴竖直方向不对齐 转动载物台或望远镜转动载物台或望远镜 调节望远镜俯仰或载物台调平螺钉调节望远镜俯仰或载物台调平螺钉 平行光管由平行光管由狭缝狭缝和和准直透镜准直透镜组成 组成 1 1 伸缩狭缝筒伸缩狭缝筒 使望远镜中的 使望远镜中的狭缝像清晰狭缝像清晰 细调细调2 2 调节平行光管 调节平行光管光轴与分光计光轴与分光计 中心轴垂直并中心轴垂直并发出平行光发出平行光 2 调节平行光管倾角调节平行光管倾角 螺钉使螺钉使狭缝与叉丝狭缝与叉丝 中间水平线重合 中间水平线重合 3 转动转动狭缝竖直狭缝竖直 锁住狭缝锁紧螺钉 锁住狭缝锁紧螺钉 要求要求 转动载物台转动载物台时三棱镜两个光学面反射的时三棱镜两个光学面反射的 亮十字像都能与望远镜亮十字像都能与望远镜叉丝上交点叉丝上交点重合 重合 三棱镜的摆放要求三棱镜的摆放要求 调节一个调平螺钉调节一个调平螺钉 时只改变时只改变一个光学一个光学 面的法线方向面的法线方向 而 而 对另一个光学面的对另一个光学面的 法线方向法线方向无影响无影响 1 1 调节 调节三棱镜两个光学面三棱镜两个光学面 的法线垂直于分光计中心轴的法线垂直于分光计中心轴 4 4 实验内容 实验内容 2 2 自准法测量三棱镜的顶角 自准法测量三棱镜的顶角 注意注意 三棱镜两个光学面反射的亮十字像 三棱镜两个光学面反射的亮十字像 不能同时不能同时与望远镜叉丝上交点重合 与望远镜叉丝上交点重合 望远镜望远镜 A O 180A 2121 1 180 2 左左右右 原因原因 仪器精度有限 望远镜光轴 仪器精度有限 望远镜光轴 在旋转过程中改变了方向 在旋转过程中改变了方向 和和 测量要求测量要求 不要求不要求三棱镜两个光学面反射三棱镜两个光学面反射 的亮十字像都与望远镜的叉丝上交点重合 的亮十字像都与望远镜的叉丝上交点重合 3 最小偏向角法测三棱镜折射率 最小偏向角法测三棱镜折射率 min min 1 sin 2 1 sin 2 A n A 时 A 注意注意 使使入射光入射光与三棱镜的第二个折射面大致与三棱镜的第二个折射面大致垂直垂直 最小偏向角的测定最小偏向角的测定 4 转动载物台使棱镜处 转动载物台使棱镜处 于与刚才于与刚才对称的位置对称的位置 进行相同的操作 进行相同的操作 望远镜望远镜 min2121 1 4 左左右右 1 1 转动望远镜找到谱线 转动望远镜找到谱线 2 2 转动载物台找到谱线 转动载物台找到谱线 的的折返点折返点 3 3 转动望远镜使 转动望远镜使叉丝竖线叉丝竖线 对准谱线对准谱线 然后读数 然后读数 5 5 实验注意事项 实验注意事项 4 望远镜 平行光管和三棱镜法线 望远镜 平行光管和三棱镜法线 调好之后就调好之后就不能再调节不能再调节了 了 但但 望远镜和载物台可以望远镜和载物台可以任意转动任意转动 2 2 转动望远镜时 转动望远镜时 切勿直接推镜筒切勿直接推镜筒 3 3 调整分光计时一定要 调整分光计时一定要先目测粗调先目测粗调 1 1 不得用手触摸不得用手触摸仪器的光学表面 仪器的光学表面 u n 2 3 3 实验仪器的实验仪器的最大误差限最大误差限 1 1 读数可以按需要 读数可以按需要加上或减去加上或减去360360 2 2 计算 计算时 角度不确定度的时 角度不确定度的 单位应为单位