惠州学院大学物理实验报告

惠州学院大学物理实验7示波器及其使用示波器是一种常用的电子仪器，主要用于观察和测量各种电信号。是展示和观测电信号的电子仪器，可以直接测量信号电压的大小和周期.配合各种传感器把非电量转换成电量，示波器也可以用来观察各种非电量的变化过程。特别适用于观测瞬时变化的过程.本实验是利用示波器观察周期性改变信号和测量其主要参数。交流电的电压（或电流）随时间作周期性变化。交流电包括各种各样的波形，如正弦波、方波、锯齿波等。[实验目的]1．了解示波器的基本结构和工作原理,掌握示波器的基本调节和使用方法；2．学会使用常用信号发生器；掌握用示波器观察、描绘电信号波形的方法。3．学会用示波器测量、计算电信号电压、周期和频率等电参量；4．学会用示波器观察、描绘利萨如图形。[实验仪器]双踪示波器(20MHzCS—4215A)1台低频信号发生器(10Hz—1MHz)1-2台屏蔽连接线（同轴电缆）2根[实验原理]一、示波器的结构及简单工作原理图1、示波器的原理图示波器一般由5个部分组成，如图1所示：（1）示波管；（2）扫描发生器；（3）同步电路；（4）水平轴和垂直轴放大器；（5）电源。下面分别加以简单说明。示波器的原理方框图1、图2示波器符号示波管图2示波器符号示波管是示波器中的显示部件。在一个抽成真空的玻璃泡中，装有各种电极，其结构如图1所示。阴极K受灯丝F加热而发射电子，这些电子受带正高压的加速阳极A1的加速，并经由A1、A2组成的聚焦系统，形成一束很细的高速电子束射到荧光屏，荧光屏上涂有荧光粉，它在这些高速电子的激发下发光。光点的大小取决于A1、A2组成的电子透镜的聚焦。改变A2相对A1的电位，可以改变电子透镜的焦距，使其正好聚焦在荧光屏上，成为个很小的亮点。因此，调节A2的电位，称为“聚焦”调节。示波管内装有两对互相垂直的平行板（X1、X2和y1、y2），如果在垂直方向的平行板y1、y2上加周期变化的电压，电子束通过时受到电场力的作用而上下偏转，在荧光屏上就可以看到一图3、正弦信号生成图图3、正弦信号生成图图4、锯齿波电压Ux根垂直的亮线；同理，在水平方向的平行板x1、x2上加周期变化的电压，也可以看到一根水平亮线。因而，在这两对平行板上加变化的电压能对运动的电子束产生偏转作用，这两对平行板称为偏转板，其符号如图2（此也常作为示波器的符号）。在控制栅极G上加相对于阴极为负的电压，调节其高低就能控制通过栅极的电子流强度，使荧光屏上光迹的亮度（也称辉度）发生变化。因此，调节栅极的电位称为“辉度”调节。2、扫描与同步的作用若将正弦变化的信号加在y1、y2偏转板上，荧光屏上将显示一条垂直亮线，而看不到正弦变化。如同时在x1、x2偏转板上加一与时间成正比增加的电压，电子束在作上下运动的同时，还必须作自左向右的匀速运动，这样，便在荧光屏上描出正弦曲线，如图3所示。如果光点沿x轴正向从α点匀速移动到f点后，又迅速回跳到左边原来的起始点，再重复x轴正向匀速移动，再加上y轴正弦电压Uy的作用，则在荧光屏上的光迹必与第一次重合，当重复频率足够高时，由于荧光屏的余辉与人眼的视觉暂留作用，就能在荧光屏上看到稳定的波形，此过程称为“扫描”，获得扫描的方法是在X1、X2偏转板加上周期性变化的电压一锯齿波电压，其波形如图4所示。产生锯齿波电压的电路称为扫描发生器，它能根据需要产生不同频率的锯齿波电压。如锯齿波电压周期是加在y1、y2偏转板上正弦波电压周期的两倍，则在荧光屏上显现两个正弦波；如是3倍，则显现3个正弦波，依此类推。要使荧光屏上显示出完整而稳定的波形，其条件是扫描电压的周期必须是加在y1、y2偏转板上信号电压周期的整数倍，稍有差异，波形就不稳定。为此，在示波器上专门设置一种电路，控制扫描电压的频率，使随着被观测信号的频率变化，即用y轴信号频率去控制扫描发生器的频率，使之始终满足整数倍的关系，此作用称为“同步”。使用示波器的关键，就是调节扫描电压的频率，使之与信号频率之间成整数倍关系，并加上“同步”作用，迫使这种关系保持稳定。3、水平与垂直轴放大器图5测量电压加在水平与垂直偏转板上的信号电压必须足够大，才能使电子束偏转一定角度。因此，必须将输入的弱信号经放大器放大，并用水平及垂直增幅旋钮来调节放大量。如输入信号过强，则需用分压电路进行衰减。图5测量电压二、信号电压、频率、相位的测量、李萨如图形的观察把待测信号电压输人到示波器y轴放大器的输人端。调节示波器面板上各按键和旋钮到适当的位置，示波屏上显示一稳定波形。根据示波屏上的坐标刻度读出显示波形的电压值或周期值；或者用光标测量功能测量。1．测量电压把待测信号输入到示波器的CH1（或X轴）输入端，调节有关控制按钮及旋钮使显示波形稳定，V/DIV表示屏幕上每一大格的电压值，可旋转偏向系数旋钮调节。在测量信号的电压时，应通过调节偏向系数旋钮（V/DIV）,使得信号波形比较完整在屏幕上显示。读出波形的峰峰值H（屏幕上波形高峰到低峰的大格数量），如图5所示H=2。电压的峰峰值＝V/DIV×H2、测量频率把待测信号输入示波器的CH1（或X轴）输入端，将扫描速度开关“t/DIV”置于合适的位置，读出被测波形上所需测量P、Q两点间的时间差L（在屏幕上P、Q两点间的水平线之间的大格数），如图6所示。L=5图6、测量频率信号周期T＝t／DIV×L图6、测量频率频率=1/T3、利用李萨如图形测定信号频率在x轴（或CH1输入端）输入正弦信号，频率为，在y轴（或CH2输入端）输入另一正弦信号，频率为，当两者的频率成简单整数倍关系时，示波屏上就显示一稳定的图形，称为李萨如图形。如图7所示。图7、李萨如图形成原理李萨如图形参考：4、双踪示波法测量相位差利用示波器多波形显示的特点，是测量相位差的最直观、最简便的方法，而且对所有频率信号都能进行测量，尤其适合测量电路内部的固有相移。测量方法是：利用双踪示波器，将两个信号(t)、(t)分别送到示波器的两个通道，示波器置于双踪显示方式。调节有关旋钮，使荧光屏上显示大小适当的稳定波形。注意：两正弦波形上下部分一定要相对同一个水平轴线对称，如图8所示：（为方便起见，常常调整Y轴灵敏度，使两波形幅度相等）。荧光屏上测出一个波长的长度（对应3600相位角）XT，两波形对应的起点间隔的长度X（对应相位差Δф），显然Δф＝2π------（2）从波形图上可以判断信号（t）超前信号(t),或者信号（t）滞后信号(t)。5、利用李萨如图形测定相同频率信号的相位差设有两个相同频率的信号，一信号为图9、李萨如图形测定相同频率信号的相位差X=Asinωt，另一信号为Y=Bsin(ωt+Δф)，图8、双踪示波法测量相位差图9、李萨如图形测定相同频率信号的相位差分别输入x轴（或CH1输入端）和y轴（或CH2输入端），在示波屏上显示如图9所示的椭圆，可以通过椭圆的性质确定其位相差φ。当X=0时，即Asinωt＝0时，ωt=nπ（n=0，1，2，…）Y=Bsin(ωt+Δф)=BsinΔφ=±bΔф=±sin-1(b/B)（3）从图9中可测得2B（它是椭圆在y方向上的最大投影）和2b（它是椭 圆在y轴上的截距），利用（2）式即可得出两个相同频率正弦电压的位相差。[实验内容]1、用示波器单通道观察信号波型（正弦波、方波），绘出波型图。2．学习使用示波器定量测量、计算电信号的电压、周期、频率。3、用示波器双通道观察李萨如图，绘出李萨如波型图，并探讨李萨如图型规律。[实验数据记录及处理]*实验准备：（1）仪器通电接通电源，按下示波器、低频信号发生器电源开关，两仪器电源指示灯点亮。观察和测量双踪示波器校正信号波形。（2）预置示波器面板各开关、旋钮。垂直输入耦合（AC-GND-DC）置“AC”；垂直输入端（CH1INPUT）选择置“CHl”，垂直电压量程（VOLTS/DIV）选择预置"1v／div"，垂直灵敏度微调校准位置置“CAL"；扫描时间因数（SWEEPTIME）预置在“1ms／div"，扫描时间微调(VARABLE)置校准位置“CAL’’；水平位移（←→）置中间位置；触发同步方式(MODE)置“FIX”。(3)调节“亮度(INTEN)、聚焦(FOCUS)”等有关控制旋钮。示波器显示屏上可出现纤细明亮的扫描基线，调节基线使其位置于屏幕中间与水平坐标刻度基本重合。1．用示波器通道1（CH1）观察低频信号发生器1发出的正弦波与方波（1）低频信号发生器的波型选择正弦波，频率可调整到25×10Hz，用屏蔽连接线1根从低频信号发生器的输出接到示波器的输入通道1（CH1），当示波器上出现稳定正弦波图形时如实记录并描绘示波器所显示正弦波图（图1-1），并将有关记录填进附表中。示波器Y轴灵敏度VOLTS/DIV(电压值/格)Y：如：1V/div正弦波波峰与波谷在Y轴所占格数Ny：如：4div扫描信号周期选择SWEEPTIME/DIV(时间值/格)X:如：1ms/div1个完整正弦波在X轴所占格数Nx：如：4div记录信号发生器正弦波频率f01：如：25×10Hz（2）描绘示波器所示正弦波与方波图将信号发生器1的波型选择为正弦波，如实记录描绘示波器所显示正弦波图或非正弦波图（图1-1）；将信号发生器1的波型选择为方波，如实记录描绘示波器所示方波图或非方波图（图1-2）图1-1正弦波图图1-2：方波图（非方波）将信号发生器1的下列正弦波电参数计算结果填进附表中。电压峰峰值UPP电压最大值UM电压有效值U周期T1频率f12．用示波器通道2（CH2）观察低频信号发生器2发出的正弦波、方波（1）低频信号发生器2的波型选择正弦波，频率可调整到20×10Hz，用屏蔽连接线另1根从低频信号发生器2的输出接到示波器的输入通道2（CH2），当示波器上出现稳定图形时如实记录描绘示波器所显示正弦波图（图2-1），并将有关记录填进附表中。图2-1正弦波图图2-2：方波图（非方波）示波器Y轴灵敏度V/div(电压值/格)Y：正弦波波峰与波谷在Y轴所占格数Ny：扫描信号周期选择ms/div(时间值/格)X:1个完整正弦波在X轴所占格数Nx：记录信号发生器2的正弦波频率：f02（2）描绘示波器所示正弦波与方波图如实记录描绘示波器所显示正弦波图（图2-1）；将信号发生器2的波型选择为方波，记录描绘示波器所示方波图（图2-2）。将信号发生器2的正弦波电参数计算结果填进附表中。电压峰峰值UPP电压最大值UM电压有效值U周期T频率f附表：通道1（CH2）通道2（CH2）示波器Y轴灵敏度读数Y1Y2正弦波波峰与波谷在Y轴所占格数NyNy计算电压峰峰值UPPUPP电压最大值UMUM电压有效值UU扫描信号周期选择读数X1X21个完整正弦波在X轴所占格数NxNx计算周期T1T2频率f1f2信号发生器的正弦波频率f01f02计算两频率值的相对误差3．用示波器双通道观察李萨如图形。将示波器X-Y键按下。设：示波器1通道（CH1）为Y，接低频信号发生器1的正弦波，调定频率为fY；例：fY=20×10Hz示波器2通道（CH2）为X，接低频信号发生器2的正弦波，调整频率为fX。例：fX=20×10Hz以调定频率fY为标准频率，检测fX的频率是否存在误差。按如下要求试调整两低频信号发生器的频率fY/fX关系：fY/fX=1：1fY/fX=1：2fY/fX=1：3在定好fY的基础上，缓慢调节fX。当示波器上出现稳定李萨如图型时，记录两信号源的频率值，并绘出图形。图3：李萨如图形fY1=HZfY2=HZfY3=HZfX1=HZfX2=HZfX3=HZ图3-1fY1/fX1=图3-2fY2/fX2=图3-3fY3/fX3=实验波图参考（李萨如图形图）fY/fX=1/1fY/fX=2/1fY/fX=3/1[思考题]1、荧光屏上所观察的波型实际上是哪两个波形的的合成？如果没有X轴扫描信号，屏上显示出什么波形？2、示波器显示完整稳定波形的充要条件是什么？3、若扫描锯齿波周期较被观测信号的周期大很多，荧光屏上将看到什么图形？反之又会怎样？4、若被观测的信号电压较大（但不损坏示波器），荧光屏上将看到什么图形？5、说明利萨如图形的出现规律？[注意事项]1.了解实验室所使用的示波器、信号发生器面板上各旋钮的作用后再操作；2.为了保护荧光屏不被灼伤，使用示波器时，光点亮度不能太强，而且也不能让光点长时间停在荧光屏的一个位置上。3.不要经常通断示波器的电源，以免缩短示波管的使用寿命。4.示波器上所有开关与旋钮都有一定强度与调节角度，使用时应轻轻地缓缓旋转，不能用力过猛或随意乱旋转。5.计算公式电压峰峰值：UPP=Y•Ny电压有效值：周期：T=X•Nx频率：f=1/T[仪器简介]示波器示波器：用来测量实验电路的输入、输出信号。通过示波器可显示电压或电流波形，可测量频率、周期等其它有关电参数。低频信号发生器(10Hz—1MHz)信号发生器：用来产生信号源的仪器，一般有正弦波、三角波、方波输出，输出电压和频率均可调节。有数字式或指针式指示其输出大小，波形可根据被测实验电路要求进行选择。本实验室低频信号发生器是指针式，只提供正弦波、方波两种波形。电压由FINE旋动调节其大小。频率由刻度盘读数及RANGE按键倍数决定。如：频率刻度盘读数为20，RANGE按键倍数为×100，则频率值f=20×100=2000HZ实验8霍耳效应及应用（教材：P143—150）一、实验目的：1．了解霍耳效应实验原理2．学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量实验试样（霍尔元件）的VH—Is曲线、VH—IM曲线。3．确定试样（霍尔元件）的导电类型（N型或P型）。二、实验器材（型号、规格、件数）霍耳效应实验仪（HLD—HL--IV型）1台、霍耳效应测试仪（HLD—HL--IV型）1台专用测试线6根[仪器简介]仪器外观图图二实验仪电路连接图实验原理将一导电体（金属或半导体）薄片放在磁场中，并使薄片平面垂直于磁场方向。当薄片纵向端面有电流I流过时，在与电流I和磁场B垂直的薄片横向端面AA’间就会产生一电势差，这种现象称为霍耳效应（Halleffect），所产生的电势差叫做霍耳电势差或霍耳电压，用VH表示。霍耳效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力f洛作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷集累，从而形成附加的横向电场，即霍耳电场EH。对实验所用试样（霍尔元件），在X方向通以电流Is，在Z方向加磁场B，则在Y方向有霍耳电场EH。当试样中载流子所受的横向电场力eEH与洛仑兹力evB相等时，样品两侧电荷积累达到平衡，因此有：f洛=F横向电场力evB=eEH(1)若霍尔元件几何参数如图已知，且n为载流子浓度，v为载流子在电流方向上的平均漂移速度。有Is=nevbd(2)由（1）（2）两式可得：VH=EHb=IsB/ned则VH=RH（IsB/d）(3)Is—X方向电流YIM-----IM励磁电流（B磁场Z方向）RH=1/ne----霍尔系数XVH---霍尔电压Z由(3)式知：在外磁场不太强时，霍耳电压与工作电流和磁感应强度成正比，与薄片厚度成反比。VHµIs；VHµIM（B）；VHµ1/d四．实验内容测绘试样（霍尔元件）VH—Is曲线2、测绘试样（霍尔元件）VH—IM曲线3、确定试样（霍尔元件）的导电类型（N型或P型）。五、实验记录与数据处理1．实验准备：1）记录励磁线圈相关参数:2）测试仪开机前检查Is，IM调节旋纽是否逆时针旋到底，使其输出电流趋于最小状态，确定后再开机。按图二所示电路连接图连接好实验电路。注意输出电流与输入电流的正负极性（红线接正极、黑线结负极）。提醒：本实验的器件很容易损坏,有以下几点需要特别注意：1）接好线路需要老师检查后方可通电，这主要是为了避免将测试仪的励磁电源“IM输出”误接到实验仪的“Is输入”或“VH输出”处，否则一通电，霍尔器件即被破坏！2）电路开、关、或换向时，一定要将Is、IM旋钮逆时针旋转到底，也就是把它们的输出调为零或最小，这主要是为了避免电压或者电流的突变对仪器、件造成破坏。3）霍尔片性脆易碎，电极甚细易断，实验中严禁触摸探头。4）关机前应再次将IS、IM调节旋钮逆时针方向旋到底，使其输出电流趋于0后，方可切断电源。2．实验记录与数据处理1）测绘VH—Is曲线将实验仪的三组开关均向上，即在X方向通以电流Is，在Z方向加磁场B，毫伏表电压为VCD=VH，调节IM=0.6A，保持其值不变，调节Is并记录相应的VH数据，将VH、Is数据，记于表1中。（表中箭头代表实验仪Is，IM双向开关向上或向下，VH是绝对值取平均）表1IM=0.60AIs：1.00—4.00mAIs(mA)v1(mV)v2(mV)v3(mV)v4(mV)VH=(v1+v2+v3+v4)/4(mV)+Is+B+Is-B-Is-B-Is+B1.001.502.002.503.004.00由表1数据（以电压为横轴，电流为纵轴）做实验曲线，即绘出图1（VH—Is曲线）Is（mA）图1（VH—Is曲线）654321123456789111121314VH(mV)结论1：由图1可知2）测绘VH—IM曲线：实验仪及测试仪各开关位置不变。调节Is=3.00mA值不变，调节IM，记录相应的VH数据，将VH、IM数据记于表2中。表2：Is=3.00mAIM：0.30—0.80AIM(A)v1(mV)v2(mV)v3(mV)v4(mV)VH=(v1+v2+v3+v4)/4(mV)+Is+B+Is-B-Is-B-Is+B0.300.400.500.600.700.80由表2数据（以电压为横轴，电流为纵轴）做实验曲线，即绘出图2（VH—IM曲线）IM(A)图2（VH—IM曲线）0.80.70.60.50.40.312345678910111213VH(mV)结论2：由图2可知3）确定试样（霍尔元件）的导电类型（N型或P型）将实验仪的三组开关均向上，即在X方向通以电流Is，在Z方向加磁场B，毫伏表电压为VCD=VH取Is=2.00mA，IM=0.55A，测出VH=mV按实验条件所测VH（<、>）0，因此，试样（霍尔元件）的导电类型为型半导体材料。注：VH>0----P型半导体材料（空穴导电）。VH<0----N型半导体材料（电子导电）。实验结束：测量仪关机前应将Is，IM调节旋纽逆时针旋到底，使其输出电流趋于最小状态，然后关机。思考并现场抽查回答问题：霍耳电压是怎样形成的？本实验中的磁场如何建立的？怎样改变大小？换向开关的作用原理是什么？测量霍耳电压时为什么要接换向开关？可否用交流电源给霍尔片供电？为什么？解释提醒中1、2损坏仪器的具体原因。实验操作中填写表1、2为何要纵向填写？7．为何由VH的正负就可测定试样（霍尔元件）的导电类型是P型半导体材料还是N型半导体材料，试画出简图说明。本实验操作要求：按图接线正确、规范。操作规范。实验数据记录完整、正确。本实验报告要求：实验报告内容完整、整洁、数据及图线清晰、准确、规范。数据处理按有效值计算并保留到相应位数。图线必须标明坐标（含单位）、实验测试点。注：实验曲线可用坐标纸画图，也可用Origin数据处理软件由计算机做图。依实验结果完成实验结论（说明物理量间存在的关系）。实验9电阻的伏安特性研究电阻、二极管、稳压管、灯泡等是常用的电子元件，其伏安特性是很重要的电学参数。利用欧姆定律测导体电阻的方法称伏安法。本实验根据电阻值不同的精度要求，采用不同的测量方法。为了研究材料的导电性，通常做出伏安特性曲线，了解它的电压和电流的关系，伏安特性曲线为直线的元件称为线性元件，伏安特性曲线不是直线的元件称为非线性元件。这两种元件电阻特性都可用伏安法测量。[实验目的]1、练习使用电压表、电流表，掌握各种元件伏安特性测定方法，了解系统误差，正确选择电路。2、掌握作图法处理实验数据。测绘线性电阻、二极管伏安特性曲线。[实验仪器]电阻元件V—A测量实验仪，实验仪面板如图1。实验仪器参数：电压输出，0～20V，电压量程为：（2～20V），内阻1MΩ，电流表量程为（200μA～2mA～20mA～200mA），相对应内阻（1KΩ、100Ω、10Ω、1Ω）。图1电阻元件V—A测量实验仪面板结构[预习思考题]伏安法测电阻时，系统误差主要有哪些来源？电源电压不稳定；电压表和电流表不配套；电压表或电流表的读数不准；电压表和电流表的内阻对测量的影响不可忽略。用伏安法测电阻时，当待测电阻为几千欧、几欧时，分别应用哪种电路？电流表与待测电阻先串联后再一起与电压表并联；电流表与电压表并联后再与待测电阻串联；待测电阻与电压表并联后再与电流表串联。[实验原理]1、电阻元件V-A特性。在一定温度下，当直流电流通过某一待测电阻Rx时，用电压表测出Rx两端的电压V，同时用电流表测出通过Rx的电流I，根据欧姆定律计算：或这种测量电阻的方法即伏安法。若V/I为常量，则该电阻称为线性电阻；若V/I不为常量，则称该电阻为非线性电阻（非线性元件），如二极管等。在实际测量中，由于电流表和电压表各存在内阻RA和RV，所以用上式计算出的R测和真实值Rx不一致，而且选用不同的测量电路，其系统误差也不相同。以下是两种测量电路的分析。用伏安法测量电阻，可采用图2中的两种接线方法。图2-(a)图2-(b)图2伏安法测量电阻线路图（1）电流表内接在图2-(a)中，为电流表内接。电流表的读数为通过Rx的电流，电压表的读数不是,而是则待测电阻的测量值为为电流表的内阻，是电流表内阻给测量带来的相对误差。可见，采用图2-(a)的接法时，测得的比实际值偏大，如果知道内阻的数值，则待测电阻可用下式计算。（2）电流表外接在图2-(b)中，为电流表外接。电压表的读数为，电流表的读数为。则待测电阻的测量值为将（）用二項式定理展开，舍去高次項，可写为式中的为电压表的内阻，是电压表内阻给测量带来的相对误差。可见，采用图2-(b)的接法时，测得的电阻值比实际偏小，如果知道的数值，则待测电阻可由下式求得。概括起来说，用伏安法测电阻时，由于线路方面的原因，测得的电阻值总是偏大或是偏小，即存在一定的系统误差。要确定究竟采用哪一种接法，必须事先对、、三者的相对电阻粗略地估计。当》,而未必》大时，采用图2-(a)接法。当《，又不过分大于时，可采用图2-(b)的接法。对于即满足》，又满足《关系的电阻，两种接法都可以。2、二极管V-A特性晶体二极管又叫半导体二极管，半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。如果在纯净半导体中掺入微量其他元素，其导电性能会有成千上万倍的增长。半导体可分为两种类型，一种是杂质掺入到半导体中会产生许多带负电的电子，这种半导体叫N型半导体；另一种是杂质加到半导体中会产生许多缺少电子的空穴，这种半导体叫P型半导体。晶体二极管是由两种不同导电性能的P型和N型半导体结合形成PN结所构成的，正极由P型半导体引出，负极由N型半导体引出，其结构和表示方法如图3所示。图3二极管的结构和表示方法关于PN结的形成和导电性能可做如下解释。由于P区中空穴浓度大，空穴由P区向N区扩散；而N区中自由电子浓度大，自由电子就由N区向P区扩散。在P区和N区交界面上形成一个带正负电荷的薄层，称为PN结。这个薄层内正负电荷形成一个内电场，其方向恰好与载流子扩散方向相反。当扩散作用和内电场作用平衡时，P区中空穴和N区中自由电子不再减少，带电薄层不再增加，达到动态平衡，我们称带电薄层为耗尽层，厚度约为几十微米。当PN结加正向电压时（P接电源正，N接电源负），外电场与内电场方向相反，耗尽层变薄，载流子可顺利通过PN结，形成较大电流，故PN结正向导电时，电阻很小，如图4所示。当PN结加反向电压时，外电场与内电场方向相同，耗尽层变厚，载流子很难通过耗尽层，反向电流较小，反向电阻很大，二极管反向电压在一定范围内电流不变化。晶体二极管的正反向伏安特曲线，电流、电压具有非线性关系，各点电阻均不相同，具有这种性质的电阻称为非线性电阻。[实验内容和实验步骤]实验前准备：熟悉仪器面板操作，仪器预热10分钟，做实验按实验步骤操作切勿接错，图4晶体二极管的伏安特曲线以免损坏元件。标准电阻箱总电阻切记不能调到0，以免接入电路时造成误接短路！经老师检查后，接通电源。内容一：电阻测量：本实验分别选择标准电阻箱电阻为4500Ω和150Ω两种情况进行测量。（1）待测电阻为4500Ω时，因此时》，故可用前面图2中a图的电流表内接法测量，调节直流稳压电源的输出电压如表1，分别读出相对应的电流值，将数据填入表1中。电流表用20mA档，电压表用20V档测量。（2）待测电阻为150Ω时，因此时》，故可用前面图2中b图的电流表外接法测量，调节直流稳压电源的输出电压如表2，分别读出相对应的电流值，将数据填入表2中。用电流为200mA档，电压20V档测量。内容二：二极管的测量：本实验选择硅管1N007或备用件中锗管2AP9或其它二极管。接线如图5所示（二极管分别按正向或反向连接）。电流表为20mA档，电压表选择2V档测量。直流稳压电源输出须调节细调电位器。（测量时一定要加限流电阻）。测正向伏安特性：在电压、电流较小时采用内接法，随电压增加电流急增，此时换位外接法。调节细调电位器调节直流稳压电源输出电压（电压值参考表3），分别读出相对应的电流值，将数据填入表3中。电流表内接法测至电流约2换外接法，测至电流约18为止。图5二极管按正向连接[数据记录及处理]1、线性电阻的伏安特性表1电阻伏安特性（待测电阻为4500Ω）次数n123456789Vi(v)1.002.004.006.008.0010.0012.0014.0016.00Ii(mA)Ri=Vi/IiΩ测量结果：==Ω。以电流为横轴，电压为纵轴用毫米方格纸作实验曲线。表2电阻伏安特性（待测电阻为150Ω）次数n123456789Vi(v)1.002.004.006.008.0010.0012.0014.0016.00Ii(mA)Ri=Vi/IiΩ测量结果：==Ω。以电流为横轴，电压为纵轴用毫米方格纸作实验曲线。2、测二极管的伏安特性表3测二极管的正向伏安特性次数n123456789Vi(v)0.000.200.400.500.550.600.650.700.72Ii(mA)测量结果：（1）按下面公式进行电压或电流的修正，修正结果填入表3。电流表内阻10Ω，电流表内接法修正电压：电压表内阻：20KΩ，电流表外接法修正电流：（2）按修正后的电压为纵轴和电流为横轴用毫米方格纸作二极管伏—安特性曲线。（3）从二极管伏—安特性曲线求若干的电压（如0.55v，0.60v）时的电阻值。表4测二极管的反向伏安特性（选做）次数n1234567Vi(v)-0.00-2.00-4.00-6.00-8.00-10.00-12.00Ii(mA)注：测二极管的反向伏安特性电流表内接[思考题]（1）伏安法测电阻的接入误差是由什么因素引起的？电阻的伏安特性曲线的斜率表示什么？（2）实验时，用电流表、电压表测50Ω、2MΩ电阻时，应采用哪种线路？[注意事项]（1）为保护直流稳压电源和待测元件，测量前必须将电压输出调为零、标准电阻箱阻值放在最大值，然后按实验步骤进行测量，电压调节要慢慢微调。（2）测量二极管伏安特性曲线时，为了防止二极管烧坏，一定要串一个限流电阻。（3）测量时要选择正确的档位，正在测量中不要随便改变档位。实验10电表改装与校准电流计是用来测量微小电流和电压的，它是非数字式测量仪器的一个基本组成部分，我们用它来改装成测量较大的电流和电压的毫安表和伏特表。各种多量程、多功能的电表（如万用表）都是用表头改装、校准制作而成的。[实验目的]（1）按照实验原理设计测量线路。（2）了解电流计的量程Ig和内阻Rg在实验中所起的作用，掌握测量他们的方法。（3）掌握毫安计、伏特计的改装、校准和使用。了解电表面板上符号的含义。[实验仪器]电表改装及校准实验仪面板结构图如图1所示，仪器主要集成了标准数字电流表：量程0～20mA，标准数字电压表：量程0～2V，用于对改装后的电流表和电压表进行校准用，改装表用内阻Rg，量程Ig=1mA，100等分，精度等级为1.0级的大面板模拟表头，读数方便。另外提供一个470Ω可调电阻，学生可以将它与被改装表头串连以人为改变表头内阻。仪器另外提供可调直流稳压源输出从0～2.0V可调，三位半数字显示，读数方便，量程0～9999.9Ω可变电阻箱供测量表头内阻等实验所需。图1电表改装及校准实验仪面板结构[预习思考题]（1）如何测表头内阻Rg？（2）校正电压表时发现改装表的读数相对于标准表的读数偏低，试问要达到标准表的数值，改装表的分压电阻应调大还是调小？[实验原理]1、电流计图2是常见的磁电式电流计的构造，它的主要部分是放在永久磁场中的由细漆包线绕制成的可以转动的线圈、用来产生机械反力矩的游丝、指示用的指针和永久磁铁所组成。当电流通过线圈时，载流线圈在磁场中就产生一磁力矩M碰，使线圈转动，由于线圈的转动就扭转与线圈转动轴连接的上下游丝，使游丝发生形变产生机械反力矩M机，线圈满刻度偏转过程中的磁力矩M磁只与电流强度有关与偏转角度无关，而游丝因形变产生机械反力矩M机与偏转角度成正比。因此当接通电流后线圈在M磁作用下偏转角逐渐增大，同时反力矩M机也逐渐增大，直到M磁＝M机时线圈就很快的停下来。线圈偏转角的大小与通过的电流大小成正比（也与加在电流计两端的电势差成正比），由于线圈偏转的角度，通过指针的偏转是可以直接指示出来。电流计允许通过的最大电流称为电流计的量程，用Ig表示，电流计的线圈有一定内阻，用Rg表示，Ig与Rg是两个表示电流计特性的重要参数。IgIgGGI-IgNSnIRpV N图3-a图3-b图2电流计结构示意图图3电流计量程改装原理2、测定电流计G的内阻Rg测定电流计G的内阻Rg，可以采用替代法和中值法等多种方法。（1）替代法替代法：如图4所示。将开关K2扳向1端，合上开关K1，调节滑线变阻器滑动头，改变输出电压，使G满度（或某适当值），记下校准表的读数I0。断开K1，将开关K2扳向2端，把电阻箱先调到4000Ω左右，合上开关K1，当电路中的电压不变时，改变电阻箱的电阻值，使校准表的读数保持I0不变，则电阻箱的电阻值为被测改装电流计内阻。（2）中值法中值法:当被测电流计接在电路中时,使电流计满偏,再用十进位电阻箱与电流计并联作为分流电阻，改变电阻箱的电阻值即改变分流程度,当电流计指针指示到中间值且总电流强度保持不变时,显然这时分电阻值就等于电流计内阻.11K2K1G校准表KK12R2R图4替换法测量电表内阻3、电流计改装成电流表电流计改装成电流表，电流计G只能测量很小的电流，为了扩大电流计的量程，可以选择一个合适的分流电阻Rp与电流计并联，如图3-a，允许比电流计量程Ig大的电流通过由电流计和与电流计并联的分流电阻所组成的电流表，这时电表面板上的读数就要按预定要求设计的满刻度值I，即电流表量程I的要求来读数。（1）若测出电流计G的Ig与Rg，则根据图3-a就可以算出将此电流计改装成量程为I的电流表所需的分流电阻Rp：（2）令称量程的扩大倍数，则分流电阻为：（3）当电流计G的Ig与Rg已知，根据所要扩大的倍数n，就可算出RP。同一电流计，并联不同的分流电阻，可以得到不同量程的电流表。4、电流计改装成电压表电流计可以改装成电压表：由于电流计Ig很小，Rg也不大，所以只允许加很小的电位差，为了扩大其测量电位差的量程可与一高阻Rs串连，这时两端的电位差V大部分分配在Rs上，而电流计中所示的数目与所加电位差成正比。只需选择合适的高电阻Rs与电流计串连作为分压电阻，允许比原来IgRg大的电压加到由电流计和与电流计串连的分压电阻组成的电压表上，这时电表面板上的读数就要按预定要求设计的满刻度值V，即电压表量程V的要求来读数。（4）如果改装后的电压表量程为V，则Rs的选择由图3-b可见：（5）当电流计G的Ig与Rg已知，根据所要的电压表量程，就可算出Rs。同一电流计，串联不同的分压电阻Rs，可以得到不同量程的电压表。5、改装表的校准电表经过改装或经过长期使用后，必须进行校准。其方法是将待校准的电表和一准确度等级较高的标准表同时测量一定的电压或电流，分别读出被校准的表各刻度的值I和标准表所对应的值Is，得到各刻度的修正值：，以I为横坐标，为纵坐标画出电表的校准曲线，整个图形是折线状，如图5所示。以后使用这个电表时，根据校准曲线可以修正电表的读数，得到较准确的结果。由校准曲线找出最大误差，可计算出待校准电表的准确度等级K。电表的准确度等级标志着电表结构的好坏，低等级的电表其稳定性、重复性等性能都要差些。所以校准也不可能大幅度地地减少误差，一般只能减少半个数量级，而且如果电表的使用环境和校准的环境不同或校准日期过久，校准的数据也会失效。II图5电表的校正曲线[实验内容]1、测定电流计G的内阻Rg替代法或中值法测定电流计G的内阻Rg，方法见实验原理2。2、将给定表头改装成量程10mA的电流表，并校准（1）根据式3计算出分流电阻的阻值RP，并在电阻箱上调出RP的值，按图6连接线路，可调直流稳压源输出调到0V左右。（2）校准标准表和改装表的机械零点。（3）闭合电源开关K，调节可调直流稳压源输出电压，使标准表的示数为10mA，观察被改装表是否刚好满刻度，如不是，调节RP使标准表的示数为10mA时被改装表刚好满刻度，记下此时电阻箱的读数，为分流电阻的实际读数。（4）电流表的校准。调节可调直流稳压源输出电压，使改装表表头示数（取整格数，见表1）依次变小，记下对应的标准电流表的读数。然后，再使改装表表头示数依次变大，记下对应的标准电流表的读数。分别取其平均值，填入表1。根据改装表和标准表的对应值，算出各点的修正值，以为纵坐标，改装表面板读数I为横坐标,用毫米方格纸作校准曲线。并计算出改装表的准确度等级K。3、将给定表头改装成量程1V的电压表，并校准（1）根据式5计算出分流电阻的阻值Rs，并在电阻箱上调出Rs的值，按图7连接线路，KG校准表KRp2V图6改装毫安表的校准可调直流稳压源输出调到0V左右。（2）校准标准表和改装表的机械零点。校准表KGRs图7改装伏特表的校准（3）闭会电源开关K，调节可调直流稳压源输出电压，使标准表的示数为1V，观察被改装表是否刚好满刻度，如不是，调节Rs使标准表的示数为1V时被改装表刚好满刻度，记下此时电阻箱的读数，为分压电阻的实际读数。（4）电压表的校准。调节可调直流稳压源输出电压，使改装表表头示数（取整格数，见表2）依次变小，记下对应的标准电压表的读数。然后，再使改装表表头示数依次变大，记下对应的标准电压表的读数。分别取其平均值，填入表2。根据改装表和标准表的对应值，算出各点的修正值，以为纵坐标，改装表面板读数U为横坐标,用毫米方格纸作校准曲线。并计算出改装表的准确度等级K。[数据记录与处理]被改装表量程Ig=1.00mA，内阻Rg=Ω，=Ω，=Ω1、改装成10mA的电流表表1改装电流表的校准表头示数／格100.080.060.040.020.00.0改装表读数10.008.006.004.002.000.00标准表读数标准表读数平均值误差等级2、改装成量程为1V的电压表表2改装电压表的校准表头示数／格100.080.060.040.020.00.0改装表读数U1.000.800.600.400.200.00标准表读数标准表读数平均值误差等级[思考题]（1）校正电流表时发现改装表的读数相对于标准表的读数偏高，试问要达到标准表的数值，改装表的分流电阻应调大还是调小？（2）电表改装前后，表头允许流过的最大电流和允许加在两端的最大电压是否发生变化？[使用注意事项]注意接入改装表电信号的极性与量程大小，以免指针反偏或过量程时出现“打针”现象。实验仪提供的标准电流表和标准电压表仅作改装表的校准。注：国家标准电表等级：0.05、0.1、0.2、0.3、0.5、1.0、1.52.0、2.5、3.0、5.0十一个等级。实验11薄透镜焦距的测量光学仪器的核心部件是光学元件，大量的基本元件是透镜，一个复杂的光学仪器透镜多达几十块、上百块。不同的目的，常需要使用不同焦距的透镜。焦距是薄透镜的光心到其焦点的距离，是薄透镜的重要参数之一，物体通过薄透镜而成像的位置及性质(大小、虚实)均与其有关。焦距的测量是否准确主要取决于光心及焦点(或物的位置、像的位置)定位是否准确。一般来说，测量透镜焦距的方法很多，应该根据不同的透镜、不同的精度要求和具体的可能条件选择合适的方法。本实验使用多种方法，分别测量凸透镜和凹透镜的焦距，并比较各种方法的优缺点。[实验目的]1、学习简单光路的“等高共轴”调整，掌握光路的分析和调整方法。2、了解测量薄透镜焦距的原理，加深对薄透镜成像规律的认识与理解。3、学会用自准直法和二次成像法测量薄透镜焦距的方法。[实验仪器]光具座、凹透镜、凸透镜、平面反射镜、光源、物、屏等。[预习思考题]1、如何在光具座上将各光学元件调至等高共轴?2、自准直法测量凸透镜焦距时，若透镜光心和透镜架底座读数准线不共面，会产生什么性质的误差?实验中如何消除这种误差?[实验原理]设薄透镜的像方焦距为，物距为，对应的像距为，对于近轴光线入射，则透镜成像的高斯公式为：故（1）应用上式时，必须注意各物理量所适用的符号定则。本实验规定：距离自参考点（薄透镜光心）量起，与光线进行方向一致时为正，反之为负。运算时已知量添加符号，未知量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。1、测量凸透镜焦距=1\*GB3①物距、像距法测凸透镜焦距：光路图如图1所示。在一定条件下可以成实像，测出物距s和像距s’后，代入透镜成像公式即可算出凸透镜的焦距物屏物屏P凸透镜L像屏P’s’sf’图1物距像距法=2\*GB3②两次成像法测凸透镜焦距：光路图如图2所示。设保持物体（屏）与像屏的相对位置不变，并使其距离，当凸透镜置于物体（屏）与像屏之间时，可以找到两个位置，像屏上都能得到清晰的像，如图所示。透镜两个位置（Ⅰ与Ⅱ）之间的距离的绝对值为（问：为何要求？）。运用物像的共轭对称性质，容易证明（2）=2\*ROMAN=2\*ROMANII=2\*ROMANI图2二次成像法只要测出和，就可以算出。由于是通过透镜两次成像而求得的，因而此法又称为两次成像法。同时可以看出，成像时都是把透镜看成无限薄的，物距与像距都近似地用从透镜光心算起的距离来代替，而这种方法中则毋须考虑透镜本身的厚度。因此，用这种方法测出的焦距一般较为准确。=3\*GB3③自准直法测凸透镜焦距：光路图如图3所示,在透镜像后方放一平面镜，将物光经透镜折射后的光线反射回去，移动透镜使其在物平面上成一清晰像，则物p到透镜之间的距离即为焦距。f’’’f’’’P’P图3自准直法2、测量凹透镜焦距=1\*GB3①物距、像距法测凹透镜焦距：凹透镜是发散透镜，所成像为虚像，不能用像屏接收。为了测量凹透镜的焦距，常用辅助凸透镜与之组成透镜组，使能得到能用像屏接收的实像。其测量原理如图4所示：到的距离是的物距，到的距离是的像距，代入公式即可。图4物距、像距法=2\*GB3②自准直法测凹透镜焦距：凹透镜是发散透镜，所成像为虚像，不能用像屏接收。为了测量凹透镜的焦距，常用辅助凸透镜与之组成透镜组，使能得到能用像屏接收的实像。其测量原理如图5所示。与的距离，就是的焦距f’f’图5自准直法[实验内容和实验步骤]实验前准备：1、实验测试前，在光具座上将各光学元件调至等高共轴。可分两步进行。①粗调：先将透镜等元器件向光源靠拢，调节高低、左右位置，凭目视使光源、物屏上的透光孔底端中心、透镜光心、像屏的中央大致在一条与光具座导轨平行的直线上，并使物屏、透镜、像屏的平面与导轨垂直。②细调：利用透镜二次成像法来判断是否共轴，并进一步调至共轴。当物屏与像屏距离大于4f时，沿光轴移动凸透镜，将会成两次大小不同的实像。若物ⅡⅠⅡⅠPP图6透镜二次成像法来判断是否共轴的中心P偏离透镜的光轴，则所成的大像和小像的中心P′和P″将不重合，但小像位置比大像更靠近光轴（如图6所示）。就垂直方向而言，如果大像中心P′高于小像中心P″，说明此时透镜位置偏高（或物偏低），这时应将透镜降低（或把物升高）。反之，如果P′低于P″，便应将透镜升高（或将物降低）。调节时，以小像的底端中心位置为参考，调节透镜（或物）的高低，逐步逼近光轴位置。当大像底端中心P′与小像底端中心P″重合时，系统即处于共轴状态。当有两个透镜需要调整（如测凹透镜焦距）时，必须逐个进行上述调整，即先将一个透镜（凸）调好，记住像底端的中心在屏上的位置，然后加上另一透镜（凹），再次观察成像的情况，对后一个透镜的位置上下、左右的调整，直至像中心仍旧保持在第一次成像时的中心位置上。注意，已调至同轴等高状态的透镜，在后续的调整、测量中绝对不允许在变动。2、实验中，要正确判断成像的清晰位置。能够正确判断成像的清晰位置是光学实验获得准确结果的关键，为了准确地找到像的最清晰位置，可采用左右逼近法读数。先使像屏从左向右移动，到成像清晰为止，记下像屏位置，再自右向左移动像屏，到像清晰再记录像屏位置，取其平均作为最清晰的像位。实验内容：1、粗测待测凸透镜的焦距（自选）。2、共轴调节为了避免不必要的像差和读数准确，需要对光学系统进行共轴调节，使各透镜的光轴重合且与光具座的导轨严格平行，物面中心处于光轴上，且物面、屏面垂直于光轴。此外，照明光束也应大体沿光轴方向。共轴调节的具体方法是：=1\*GB3①粗调。把光源、物、透镜、像屏等元件放置于光具座上，并使它们尽量靠拢，用眼睛观察，调节各元件的上下、左右位置，使各元件的中心大致在与导轨平行的同一直线上，并使物平面、透镜面和像屏平面三者相互平行且垂直于光具座的导轨。=2\*GB3②细调。点亮光源，利用透镜两次成像法（见图2）来判断是否共轴，并进一步调至共轴。（参考实验前准备=2\*GB3②）如果系统中有两个以上的透镜，则应先调节只含一个透镜在内的系统共轴，然后再加入另一个透镜，调节该透镜与原系统共轴。3、物距、像距法测凸透镜焦距（自选）用具有“1”字形的金属屏为物，用准单色光照明。如图1，使物屏与像屏之间距离大于，移动待测透镜，直至像屏上呈现出“1”字形物体的清晰像。记录物、像及透镜的位置，将数据填入表1中，依（1）式算出。改变屏的位置，重复测量几次，求其平均值。4、二次成像法测凸透镜焦距将物屏与像屏固定在相距大于的位置，测出它们之间的距离，如图2所示。移动透镜，使屏上得到清晰的物像，记录透镜的位置。移动透镜至另一位置，使屏上又得到清晰的物像，再记录透镜的位置，将数据填入表2中，由（2）式求出。改变屏的位置，重复五次，求其平均值。5、自准直法测凸透镜焦距按图3所示，以“1”字形金属屏为物，移动透镜并适当调整平面镜的方位，在物平面上可看到出现一倒立的“1”字屏的像，记录透镜与物屏的位置，将数据填入表3中，二者之差即为透镜的焦距。重复五次，求平均值。6、物距、像距法测凹透镜焦距如图4所示，先用辅助凸透镜把物体成像在处的像屏上，记录的位置，然后将待测凹透镜置于与之间的适当位置，并将像屏向外移，使像屏上重新得到清晰的像，分别测出、及凹透镜的位置，将数据填入表4中，求出物距和像距，代入式（1）中，算出（注意物距应取的符号）。改变凹透镜的位置，重复五次，求平均值。7、自准直法测凹透镜焦距如图5所示，先用辅助凸透镜把物体成像在处的屏上，记录的位置，然后将待测凹透镜置于与之间，在后放一平面反射镜。移动，使物平面上出现清晰的像，记录凹透镜的位置，将数据填入表5中，与之间的距离即为凹透镜的焦距。重复测量几次，求其平均值。[数据记录及处理]1、物距、像距法测凸透镜焦距表1物距、像距法测凸透镜焦距次数物屏位置P凸透镜位置L像屏位置P’物距s像距s’焦距f12345平均值：绝对误差：相对误差：结果表述：2、二次成像法测凸透镜焦距表2二次成像法测凸透镜焦距次数物屏位置P凸透镜位置L1凸透镜位置L2像屏位置P’二次成像透镜距离d物屏像屏距离D焦距f12345平均值：绝对误差：相对误差：结果表述：3、自准直法测凸透镜焦距表3自准直法测凸透镜焦距次数物屏位置P凸透镜位置L焦距f12345平均值：绝对误差：相对误差：结果表述：4、物距、像距法测凹透镜焦距表4物距、像距法测凹透镜焦距次数像屏位置P’凹透镜位置L像屏位置P’’物距s像距s’焦距f12345平均值：绝对误差：相对误差：结果表述：5、自准直法测凹透镜焦距表5自准直法测凹透镜焦距次数像屏位置P’凹透镜位置L2焦距f12345平均值：绝对误差：相对误差：结果表述：[注意事项]1、光具座已调好水平，切勿随意拧动光具座的调水平螺母。2、在装拆透镜时，手只能拿透镜四周，若镜面不干净，只能用擦镜纸擦，保护透镜，严防碰伤和摔坏。3、在实验中，要反复确定像的清晰位置，即对像距要进行多次测量，以减小由于像的清晰位置判断不准而造成的误差。4、测凹透镜焦距时，为减小误差，凹透镜物距取5～7cm，像距取10～25cm较好。5、实验完毕，归整仪器。[思考题]（1）二次成像法为什么要求（2）物距、像距法测凹透镜焦距，凸透镜的位置可以移动吗，为什么？实验12分光计的调节与使用光线入射到光学元件（如平面镜、三棱镜、光栅等）上，会发生反射、折射或衍射。分光计是用来精确测量入射光和出射光之间偏转角度的一种测角仪，进而可以测量折射率、色散率、光波波长等。[实验目的]1、了解分光计的结构和调节方法；2、测量棱镜的折射率。[实验仪器]分光计、平面反射镜、三棱镜、汞灯等。[预习思考题]1、分光计主要由哪几部分组成？为什么说望远镜的调整是分光计调整的基础和关键？2、分光计的望远镜要调整到什么状态？如何发现和消除视差？

3、光栅在载物台上要调整到什么状态？[实验原理]1、分光计的结构分光计的外形如图1所示。有四个主要部件：望远镜、平行光管、载物台、读数盘（刻度盘、游标盘）。图1分光计示意图图1分光计示意图[1.狭缝装置；2.狭缝装置锁紧螺钉；3.平行光管部件；4.载物台制动架(二)；5.载物台；6.载物台调平螺钉(3只)；7.载物台锁紧螺钉；8.望远镜部件；9.目镜锁紧螺钉；10.阿贝式准直目镜；11.目镜视度调节手轮；12.望远镜光轴高低调节螺钉；13.望远镜光轴水平调节螺钉；14.支臂；15.望远镜微调螺钉；16.转座与度盘止动螺钉；17.望远镜止动螺钉；18.望远镜制动架(一)；19.底座；20.转座；21.度盘；22.游标盘；23.立柱；24.游标盘微调螺钉；25.游标盘止动螺钉；26.平行光管光轴水平调节螺钉；27.平行光管光轴高低调节螺钉；28.狭缝宽度调节手轮]（1）望远镜图2自准望远镜结构图3平行光管结构图望远镜是用来观察平行光的。分光计采用的是自准直望远镜(阿贝式)。它是由目镜、叉丝分划板和物镜三部分组成，分别装在三个套筒中，这三个套筒一个比一个大，彼此可以互相滑动，以便调节聚焦。如图2所示。中间的一个套筒装有一块圆形分划板，分划板面刻有“”形叉丝，分划板的下方紧贴着装有一块45°全反射小棱镜，在与分划板相贴的小棱镜的直角面上，刻有一个“+”形透光的叉丝。在望远镜看到的“+”像就是这个叉丝(物)的像。叉丝套筒上正对着小棱镜的另一个直角面处开有小孔并装一小灯，小灯的光进入小孔经全反射小棱镜反射后，沿望远镜光轴方向照亮分划板，以便于调节和观测。（2）平行光管平行光管是用来产生平行光的，它由狭缝和会聚透镜组成，其结构如图3所示。狭缝与透镜之间的距离可以通过伸缩狭缝套筒进行调节，当狭缝调到透镜的焦平面上时，则狭缝发出的光经透镜后就成为平行光。狭缝的宽度可由图中的2进行调节。（3）载物平台载物平台是用来放待测物件的（如三棱镜、光栅等）。图4分光计的游标盘（4）读数装置读数装置如图4所示，由刻度圆盘和与游标盘组成。刻度圆盘分为360°，每度中间有半刻度线，故刻度圆盘的最小读数为半度(30′)，小于半度的值利用游标读出。游标上有30分格，故最小刻度为。分光计上的游标为角游标，但其原理和读数方法与游标卡尺类似。图5双游标消除偏心差示意图为了消除刻度圆盘与游标盘不完全同轴所引起的偏心误差，在刻度圆盘对径方向(相隔)设有两个游标盘，测量时要同时记录两个游标的读数。如图5所示。图6中的外圆表示刻度盘，其中心在O；内圆表示载物台，其中心在O'。两个游标与载物台固联，并在其直径的两端，它们与刻度盘圆弧相接触。通过O'的虚线表示两游标零线连线。假定载物台从j1转到j2，实际转过的角度为q，而刻度盘上的读数为j1、j2；j'1、j'2。计算得到转角q1=j1'-j1，q2=j2'-j2。由几何定理a1=q1/2，a2=q2/2，而q=a1+a2，故载物台实际转过的角度：2、三棱镜顶角的测定采用自准直法：转动望远镜其光轴先后与两个光学面法线重合时，测出两法线的夹角，则其顶角为：，.3、最小偏向角的测定分别放松游标盘和望远镜的制动螺丝，转到游标盘（连同三棱镜）使平行光入射到三棱镜的一个抛光面，转动望远镜在三棱镜的另一个抛光面寻找光谱线后，缓缓向一个方向转动游标盘，观察光谱线在望远镜中的移动情况。当随着游标盘的转