分光计的调节和使用

分光计的调节和使用 王宏伟 刘丽 太原理工大学物理实验中心 分光计的调节和使用 1 实验目的2 实验仪器3 实验内容和步骤4 注意事项5 思考题 1 实验目的 了解分光计的原理和结构 学会调节分光计测定三棱镜的顶角 2 实验仪器 分光计 汞灯 三棱镜 平面镜 2 实验仪器 分光计 分光计是把多色光分解为单色光的仪器 通常利用棱镜或光栅把一束多色入射光分解为不同角度的出射光 通过对出射光角度的测量来得到它的波长等信息 分光计是精确测定光线偏转角的仪器 也称测角仪 光学中的许多基本量如波长 折射率等都可以直接或间接的表现为光线的偏转角 利用分光计可测量波长 折射率等 2 实验仪器 分光计 分光计的基本部件和调节原理与其他更复杂的光学仪器 如单色仪 光栅光谱仪 棱镜光谱仪等 有许多相似之处 因此学习和使用分光计能为今后使用更为精密的光学仪器打下良好基础 本实验要求学会对它的调节和使用 并通过测量棱镜的顶角等应用 了解分光计的基本原理 结构及调整思想 使用分光计时必须经过一系列的精细的调整才能得到准确的结果 它的调整技术是光学实验中的基本技术之一 必须正确掌握 2 实验仪器 分光计 分光计的结构望远镜平行光管读数系统和载物台 平行光管由一个宽度可调节的狭缝和一个凸透镜组成 当狭缝位于透镜的焦平面上时 从狭缝进入准直管的某一波长的光 通过透镜后即成为平行光 2 实验仪器 分光计之平行光管 狭缝装置 狭缝宽度调节螺钉 平行光管俯仰调节螺钉 平行光管水平调节螺钉 狭缝装置锁紧螺钉 游标盘止动螺钉 游标盘微调螺钉 望远镜由物镜和阿贝目镜系统组成阿贝目镜系统内装有叉丝架和棱镜 一端装有目镜 2 实验仪器 分光计之望远镜 望远镜由物镜和阿贝目镜系统组成 2 实验仪器 分光计之望远镜 目镜锁紧螺钉 目镜调节手轮 望远镜俯仰调节螺钉 望远镜水平调节螺钉 阿贝自准直目镜 2 实验仪器 分光计 载物台 读数系统 两个游标对称放置 是为了消除刻度盘中心与分光计中心轴线之间的偏心差 测量时 要同时记下两游标所示的读数 2 实验仪器 分光计 载物台和读数系统 载物台调节螺钉 3个 转座与刻度盘止动螺钉另一侧 望远镜止动螺钉 游标盘止动螺钉 游标盘微调螺钉 载物台锁紧螺钉 1分光计的调节目的 保证入射光与刻度盘 载物平台相平行 使刻度盘上的读数能正确反映出光线的偏转角要求 望远镜调焦无穷远 能接收平行光 望远镜和平行光管共轴 并均与分光计中心轴相垂直 平行光管出射平行光 载物台与分光计中心轴相垂直 3 实验内容和步骤 4 实验内容和步骤 1分光计的调整调节步骤 望远镜调节 望远镜轴线及平台与中心转轴垂直 平行光管轴线与中心转轴垂直 读数系统调节 目测粗调 调节望远镜俯仰调节螺钉平行光管俯仰调节螺钉 望远镜水平调节螺钉 松开望远镜锁紧螺钉 平行光管水平调节螺钉 松开游标盘锁紧螺钉 锁紧载物台升降锁紧螺钉 调节载物盘水平调节螺钉 目测粗调 用眼睛粗略看两个平板之间的距离 缝隙 尽可能一致 调节平板下面的三个螺钉 目测粗调 载物台粗调 目测粗调 调节望远镜的俯仰调节螺丝和载物平台下的三个调节螺丝 使望远镜和平台基本水平 1 将双面反射镜放在载物平台上 与望远镜筒垂直 视场中能看到十字光标和它经平面镜反射回来的光斑 2 将平台转过180o 视场中仍能看到十字光标反射回来的光斑 调节要求 注意事项 望远镜的仰角调节螺丝和载物平台下的三个调节螺丝都应为后面细调预留调节余度 即不能将它们拧到极限位置 调节方法 目镜 调节目镜调节手轮 看清叉丝 望远镜中的叉丝 1 目镜的调焦 望远镜调节 目镜 前后移动目镜套筒 看清绿色十字架 平面镜 2 物镜调焦 望远镜调节 目镜定位螺丝 调节 望远镜调节 1 目镜调焦 其目的是使眼睛通过目镜能清晰地看到分划板上的叉丝刻线 方法 转动目镜调焦手轮 2 物镜调焦 其目的是将分划板上十字光标调整到焦平面上 即望远镜对无穷远聚焦 方法 前后移动目镜套筒 使绿十字光标成像清晰 然后拧紧锁定螺丝 分划板固定在目镜套筒中 分划板上刻有透明十字线 利用小电珠照明使它成为发光体 十字光标 当伸缩目镜套筒 使分划板位于物镜焦平面上时 十字光标经物镜后成为平行光 该平行光经反射镜反射后 依然为平行光 再经物镜会聚于焦平面 分划板平面 形成十字光标的像 调节步骤 物镜调焦原理 望远镜轴线及平台与中心转轴垂直 调节步骤 1 将双面反射镜放在载物台上任意两螺钉 如右图B1和B3 的中垂线上 并使之正对望远镜 2 用各半调节法调节载物台下方的调节螺丝B1 B3和望远镜的俯仰螺丝 使十字光标通过反射镜成的像与分划板的上十字线重合 3 使载物台 连同底座 转动180o 同样用各半调节法调节使十字光标通过反射镜另一面成的像也与分划板的上十字线重合 4 重复3 直至双面反射镜的任一面都能使十字光标像调节到位 至此以后 不再碰动螺丝B1 B3和望远镜的仰角螺丝 各半调节法 先调节载物台调平螺钉中离我们最近的那个螺钉使位移减少一半 再调整望远镜光轴俯仰调节螺钉 使垂直方向的位移完全消除 望远镜调节螺丝 平台调节螺丝 望远镜轴线及平台与中心转轴垂直 载物台倾角没调节好 望远镜调节螺丝 平台调节螺丝 望远镜轴线及平台与中心转轴垂直 望远镜倾角没调节好 望远镜调节螺丝 平台调节螺丝 望远镜轴线及平台与中心转轴垂直 望远镜轴线及平台与中心转轴垂直 8 重复7 直至双面反射镜的任一面都能使十字光标像调节到位 至此以后 不再碰动螺丝B2 5 将反射镜旋转90度 如右图所示放置 并使平面镜正对望远镜 6 用各半调节法调节螺丝B2 使十字光标像与分划板的上十字线重合 7 使载物台 连同底座 转动180o 重复6 平行光管轴线与中心转轴垂直 调节步骤 1 取走反射镜 将已调节好的望远镜正对着平行光管 打开汞灯 照亮狭缝 2 松开狭缝套筒锁定螺丝 调节狭缝套筒前后位置 使望远镜视场中能看到清晰的狭缝像 白色 4 调节狭缝的粗细调节旋钮 使缝宽适当 一般狭缝较细测量才能准确 3 旋转狭缝套筒调节狭缝方向 使狭缝像与望远镜分划板水平叉丝平行 调节平行光管仰角螺丝 使狭缝像与分划板中间水平叉丝重合 至此以后 不再碰动平行光管仰角螺丝 平行光管轴线与中心转轴垂直 狭缝锁紧螺钉 俯仰调节螺钉 松开狭缝锁紧螺钉前后移动狭缝 调节平行光管俯仰调节螺钉 转动狭缝锁住狭缝锁紧螺钉 平行光管轴线与中心转轴垂直 读数系统调节 调节步骤 1 将狭缝转为竖直方向 转动望远镜 使望远镜竖直叉丝对准入射光 狭缝像 然后将望远镜用止动螺丝固定 2 将游标置于一左一右 用游标止动螺丝固定 3 松开望远镜与刻度盘的锁定螺丝 转动刻度盘 使左右两个游标0刻度分别对准90o和270o 立刻将望远镜与刻度盘的锁定在一起 4 松开望远镜止动螺丝 使望远镜可以带动刻度盘转动 目的 使望远镜对准入射光时 刻度盘左右两边读数分别为90o和270o 或入射光对应的刻度盘读数为 左 90o 右 270o 读数系统 读数 3 实验内容和步骤 2测量三棱镜的顶角三棱镜如图放置转动载物台 不动望远镜 使AB面正对望远镜 调节B1使AB面与望远镜光轴垂直转动载物台 不动望远镜 使AC面正对望远镜 调节B2使AC面与望远镜光轴垂直垂直标准 两侧面 AB AC 反射回来的亮十字象与分划板准线上部十字线完全重和 3 实验内容和步骤 反射法测三棱镜顶角将三棱镜的顶角A对准平行光管 并使棱角稍稍后退 用平行光管射出的平行光照在棱镜的两个折射面上 将望远镜转至AB面 使AB面反射回来的狭缝像与分划板上叉丝重合 记下读数将望远镜转至AC面 使AC面反射回来的狭缝像与分划板上叉丝重合 记下读数棱镜的顶角 根据几何关系可知 3 实验内容和步骤 3 实验内容和步骤 1 调节分光计时 每调好一步 调好的部件不要碰动 2 测量时 游标盘一定要固定 望远镜和刻度盘一定要锁定 4 注意事项 3 对光学仪器及光学元件表面 不能用手模 以及光学元件小心使用勿打破 4 使用分光计时 注意角游标的读数 游标经过360 0 时 读数应加360 因此当望远镜对准平行光管时 可把刻度盘的读数调在90 及270 左右 5 狭缝宽度1mm左右为宜 宽了测量误差大 窄了光通量小 狭缝易损坏 尽量少调 调