实验十三分光计的调节与棱镜角的测量

1、实验十三实验十三 分光计的调节与棱镜角的测量分光计的调节与棱镜角的测量 【实验目的】【实验目的】1了解分光计的结构，掌握调节和使用 分光计的方法。2掌握测定棱镜角的两种方法。【仪器及用具】【仪器及用具】 分光计，低压汞灯，三棱镜等。分光计的结构分光计的结构 分光计主要由底座、望远镜、准直管、载物台和刻度盘等几部分组成，每部分均有特定的调节螺钉，如图所示。 分光计的调整分光计的调整调节要求分光计是在平行光中观察有关现象和测量角度，因此要求：（1）分光计的光学系统（准直管和望远镜）要适应平行光。（2）从读数度盘上读出的角度要符合观察现象中的实际角度。待测光路平面 由准直管的光轴和经过待测光学元件（

2、棱镜、光栅等）作用后，反射、折射和衍射的光线所共同确定的。调节载物台下方的三个调节螺钉，可以将待测光路平面调节到所需的方位。 按调节要求，应将此三个平面调节成相互平行，否则，测得角度将与实际角度有些误差，即引入系统误差。 用分光计进行观察时，其观察系统基本上由下述三个平面构成，如图413所示。 读值平面 这是读取数据的平面，由主刻度盘和游标内盘绕中心转轴旋转时形成的。对每一具体的分光计，读值平面都是固定的，且和中心主轴垂直。观察平面 由望远镜光轴绕仪器中心转轴旋转时形成的。只有当望远镜光轴与转轴垂直时，观察面才是一个平面，否则，将形成一个以望远镜光轴为母线的圆锥面。粗调 旋转接目镜手轮（即调节

3、目镜与叉丝之间的距离），看 清测量十字叉丝。 将载物台平面和望远镜光轴尽量调成水平（目测）。 用望远镜观察尽量远处的物体，前后调节调焦旋钮（即 调节物镜与叉丝之间的距离），使远处物体的像和目镜 中的十字叉丝同时清楚。 在分光计调节中，粗调很重要，如果粗调不认真，可能在分光计调节中，粗调很重要，如果粗调不认真，可能 给细调造成困难给细调造成困难。 细调 将分光计附件三棱镜如图所示放在载物台上（注意放置方位，主要由一个螺钉控制一个反射面的倾斜）。应用自准直原理调节望远镜适应平行光。 点亮“小十字叉丝”照明小灯，将望远镜垂直对准三棱镜的一个反射面，如果从望远镜中看不到绿色“小十字叉丝”的反射像，就要

4、慢慢左右转动载物台去找（粗调认真，均不难找到反射像），如果仍然找不到反射像时，就要稍许调节一下控制该反射面的螺钉，再慢慢左右转动载物台去找。看到“小十字叉丝” 反射像后，再调节调焦旋钮前后微调目镜镜筒，使小十字叉丝反射像清晰且和测量用十字叉丝间无视差。这样，望远镜就已适合平行光，以后不许再改变望远镜的调焦状态。 注意：时常发现从棱镜面（或平面镜）的注意：时常发现从棱镜面（或平面镜）的第一面见到了绿色小十字像，而在另一面则找不第一面见到了绿色小十字像，而在另一面则找不到，这可能是粗调不细致，经第一面调节后，望到，这可能是粗调不细致，经第一面调节后，望远镜光轴和载物台平面均显著不水平，这时要重远镜

5、光轴和载物台平面均显著不水平，这时要重作粗调。如果望远镜光轴及载物台平面无明显倾作粗调。如果望远镜光轴及载物台平面无明显倾斜，这时往往是小十字像在调节叉丝上方视场之斜，这时往往是小十字像在调节叉丝上方视场之外，可适当调望远镜倾斜（使目镜一侧升高些）外，可适当调望远镜倾斜（使目镜一侧升高些）去找。去找。 反复进行以上的调整，直至不论转到哪一反射面，小十字叉丝像均能和调整叉丝重合，则望远镜光轴与中心转轴已垂直。此调节法称为逐次逼近法或各半调节法。用逐次逼近法调节望远镜光轴与中心转轴垂直（即将观察面调成平面，观察平面与读数平面平行）。由棱镜面反射的小十字叉丝像和调整叉丝如果不重合，调节望远镜倾斜和

6、调节载物台螺钉各调节一半使二者重合， 转载物台，使另一棱镜面对准望远镜，左右慢慢转动载物台，看到反射的小十字叉丝反射的像，如果它与调整叉丝不重合，再同上由望远镜和螺钉各调节一半使其重合。 准直管的水平调节 调节准直管使其产生平行光，并使其光轴与望远镜的光轴重合。关闭望远镜叉丝照明灯，用光源照亮准直管狭缝。转动望远镜，对准准直管。将狭缝宽度适当调窄，前后移动狭缝，使从望远镜看到清晰的狭缝像，并且狭缝像和测量叉丝之间无视差。这时狭缝已位于准直管准直物镜的焦面上，即从准直管出射平行光束。 调节准直管倾斜，使狭缝像的中心位于望远镜测量叉丝的交点上，这时准直管和望远镜的光轴平行，并近似重合。 棱镜角的测

7、定 同一游标两次读数之差等于棱镜角的补角：即棱镜角： （重复测量几次，计算棱镜角的平均值和标准不确定度。 自准直法 将待测棱镜置于棱镜台上。点亮小灯照明目镜中的叉丝，旋转载物台在适当位置，转动望远镜对准棱镜的一个折射面，用自准直法调节望远镜的光轴与此折射面严格垂直，即使小十字叉丝的反射像和测量叉丝完全重合，如图所示。记录刻度盘上两游标读数、；再转动望远镜到另一棱镜面，依同样方法使望远镜光轴垂直于棱镜第二个折射面，对准小十字叉丝像，记录相应的游标读数；棱脊分光法 置光源于准直管的狭缝前，将待测棱镜的折射棱对准准直管，如所示，由准直管射出的平行光束被棱镜的两个折射面分成两部分。固定分光计上的其余可动部分，转动望远镜，观察由棱镜的一折射面所反射的狭缝像，使之与竖直叉丝重合，记录刻度盘上两游标读数；将望远镜再转至另一位置，观察由棱镜另一折射面所反射的狭缝像，再使之与竖直叉丝重合，记录两游标读数。 望远镜的两位置所对应的游标读