實(shí)驗(yàn)22分光計(jì)調(diào)節(jié)與棱鏡頂角測定

1、實(shí)驗(yàn)22 分光計(jì)調(diào)節(jié)與棱鏡頂角的測定,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.了解分光計(jì)的結(jié)構(gòu)并學(xué)習(xí)其調(diào)節(jié)與使用的方法。2.學(xué)習(xí)用分光計(jì)測定棱鏡的頂角。,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,１．調(diào)節(jié)分光計(jì)?。?）把望遠(yuǎn)鏡目鏡分劃板上的叉絲調(diào)節(jié)清晰； （2）把望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)到適合觀察平行光； （3）把望遠(yuǎn)鏡的光軸調(diào)節(jié)到與儀器的主軸垂直； （4）把平行光管調(diào)節(jié)到能夠出射平行光； （5）把平行光管的光軸調(diào)節(jié)到與望遠(yuǎn)鏡共軸； （6）把狹縫調(diào)節(jié)成豎直

2、狀態(tài)且寬度適中。2. 用反射法測量棱鏡的頂角。,背景知識,分光計(jì)是一種常用的比較精密的光學(xué)儀器。其基本原理是，讓光線通過狹縫和聚焦透鏡形成一束平行光線，經(jīng)過光學(xué)元件形成光學(xué)現(xiàn)象成像在望遠(yuǎn)鏡的焦平面上，通過目鏡進(jìn)行光學(xué)現(xiàn)象的觀察并進(jìn)行各種光線的偏轉(zhuǎn)角度的測量，從而得到光學(xué)參量如折射率、波長、色散率、衍射角等。,分光計(jì)主要由自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡、平行光管、載物臺和刻度盤組成，如圖2所示。各部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。,分光計(jì)結(jié)構(gòu)介紹,圖2 分光

3、計(jì)的基本構(gòu)造圖,圖3 分光計(jì)結(jié)構(gòu)圖,圖4 望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)示意圖,（1）望遠(yuǎn)鏡 望遠(yuǎn)鏡由套筒、物鏡和阿貝自準(zhǔn)直目鏡組成。其中阿貝自準(zhǔn)直目鏡由全反射棱鏡、十字形小孔、光源、分劃板組成。其結(jié)構(gòu)如圖4所示。,（2）平行光管 平行光管的作用是把普通光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)化為線狀的平行光光源。其結(jié)構(gòu)為：在鏡筒的一端裝有消色差透鏡組；筒的另一端裝一個可伸縮的套筒，套筒末端有一個狹縫裝置，如圖5所示。,圖5 平行光管

4、結(jié)構(gòu)示意圖,（3）載物臺 載物臺是用來放置待測樣品的圓盤，它可以單獨(dú)繞分光計(jì)中心軸轉(zhuǎn)動或升降，其下方裝有三個調(diào)平螺釘，如圖6所示。,圖6 載物臺結(jié)構(gòu)示意圖,（4）角度刻度盤 刻度盤由刻度盤主尺和雙游標(biāo)盤組成?？潭缺P主尺最小分度值為0.5度。雙游標(biāo)盤上的兩個游標(biāo)分別裝在在黑色內(nèi)盤邊緣對徑方向，游標(biāo)分成30小格。游標(biāo)盤一般固定不動。刻度盤主尺和望遠(yuǎn)鏡聯(lián)動，可繞儀器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動如圖7所示。,圖7

5、 刻度盤結(jié)構(gòu)示意圖,,一、 調(diào)節(jié)分光計(jì),1．粗調(diào) （1）目測粗調(diào)使望遠(yuǎn)鏡光軸大致水平，并 粗調(diào)平行光管使其與望遠(yuǎn)鏡大致共軸。 （2）調(diào)節(jié)載物臺水平度調(diào)節(jié)螺絲使載物臺 臺面大致水平。,一、 調(diào)節(jié)分光計(jì),2、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡（1）目鏡調(diào)焦目鏡調(diào)焦的目的是使眼睛通過目鏡能很清楚地看到目鏡中分劃板上的刻線和叉絲。調(diào)焦辦法：接通儀器電源，把目鏡

6、調(diào)焦手輪旋出，然后一邊旋進(jìn)一邊從目鏡中觀察，直到分劃板刻線成像清晰，再慢慢地旋出手輪，至目鏡中刻線的清晰度將被破壞而未被破壞時為止（如圖8）。,遮光窗,圖8 目鏡分劃板,一、 調(diào)節(jié)分光計(jì),2、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡（2）應(yīng)用自準(zhǔn)法對望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦，使其適合觀察平行光 a、 接上電源，將分劃板照亮。 b、將雙面反射鏡放在載物臺上 （如圖9）。 c、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡府仰角螺釘，尋 找經(jīng)過平

7、面鏡反射回來的的 綠十字，并前后移動目鏡裝 置對望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦，使綠十字 叉絲成像清晰（如圖10）。,圖9 雙面反射鏡的放置,圖10 雙面反射鏡反射回來的綠十字,一、 調(diào)節(jié)分光計(jì),2、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡（3）應(yīng)用各半調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的光軸 與儀器的主軸垂直。 a、望遠(yuǎn)鏡內(nèi)出現(xiàn)清晰的綠十字叉絲像，而與 分劃板上方的十字刻度線有一定

8、的高度差 h（圖11 a）。 b、調(diào)節(jié)載物臺調(diào)平螺絲b?或c，使高度差h?減小一半（圖11 b）。 c、再調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸仰角調(diào)節(jié)螺絲，使高度差 全部消除（圖11c）。,圖11 各半調(diào)節(jié)法示意圖,一、 調(diào)節(jié)分光計(jì),d、旋轉(zhuǎn)載物臺，使雙面反射鏡轉(zhuǎn)過180°， 重復(fù)各調(diào)一半法，使綠十字叉絲像如圖 11(c)所示。e、重復(fù)上述步驟，使經(jīng)雙面反射鏡兩個面反

9、 射的的綠十字叉絲像均如圖11 (c)所示。,一、 調(diào)節(jié)分光計(jì),3、調(diào)節(jié)平行光管,,（1）調(diào)節(jié)平行光管，使其適合觀察平行光,調(diào)節(jié)平行光管上的狹縫裝置在平行光管軸線上的位置，直到狹縫的像最清晰，此時平行光管出射平行光，如圖12 所示。,圖12 平行光管出射平行光,一、 調(diào)節(jié)分光計(jì),3、調(diào)節(jié)平行光管,（2）調(diào)節(jié)平行光管，使其與望遠(yuǎn)鏡共軸,旋轉(zhuǎn)狹縫90o，使其與目鏡分劃板水平刻線平行，調(diào)節(jié)平行光管水平調(diào)節(jié)螺釘，使狹縫與目鏡視場

10、中心的水平刻線重合，如圖13 所示。,圖13 平行光管與望遠(yuǎn)鏡共軸示意圖,一、 調(diào)節(jié)分光計(jì),3、調(diào)節(jié)平行光管,（3）調(diào)節(jié)縫寬適中（0.5mm左右）,旋轉(zhuǎn)狹縫90o，使其與目鏡分劃板豎直刻線平行，調(diào)節(jié)狹縫寬度調(diào)節(jié)手輪，使狹縫寬度適中，如圖14所示。,,,,,,,圖14 狹縫寬度調(diào)節(jié)示意圖,二、 反射法測定棱鏡的頂角,實(shí)驗(yàn)時用分光計(jì)，把平行光管出射的平行光透射到棱鏡的兩個光學(xué)面上通過望遠(yuǎn)鏡分別對準(zhǔn)兩反射光束，測量出兩方向?qū)?yīng)的讀數(shù)

11、 和 ，那么根據(jù)（1）式頂角的計(jì)算公式為：,反射法測定棱鏡的頂角的原為：把棱鏡的頂角對準(zhǔn)平行光管，使平行光管發(fā)出的平行光束分投射到棱鏡的兩個光學(xué)面上（如圖1），按照光線的反射定律，經(jīng)棱鏡的兩個光學(xué)面反射后，反射光分別向兩邊分開。頂角 與兩反射光方向之間的夾角 的關(guān)系為：,實(shí)驗(yàn)原理及方法,（1）,（2）,圖1 反射法測定三棱鏡頂角原理圖,二、 反射法測定棱鏡的頂角,1、如圖1所示，將三棱鏡放在載物臺上，

12、讓棱鏡頂角對準(zhǔn)平行光管，則平行光管射出的光束照在三棱鏡的兩反射面AB面和AC面上。2、根據(jù)光的反射定律，分析一下經(jīng)兩個反射面反射過來的反射光的大致方向；3、將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)到兩反射光的方向上觀察經(jīng)兩反射面反射過來的狹縫的像，同時觀察兩個像的高度是否等高，如果不相等，必須調(diào)節(jié)載物臺調(diào)平螺絲使之等高。,二、 反射法測定棱鏡的頂角,4、將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)到位置“1”，微調(diào)望遠(yuǎn)鏡位置，使分劃板豎直叉絲對準(zhǔn)狹縫象，從角度刻度盤的左右游標(biāo)上讀出方向“1”

13、的讀數(shù) 。5、將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)到位置“2”，微調(diào)望遠(yuǎn)鏡位置，使分劃板豎直叉絲對準(zhǔn)狹縫象，從角度刻度盤的左右游標(biāo)上讀出方向“2”的讀數(shù) 。。,實(shí)驗(yàn)完成,當(dāng)實(shí)驗(yàn)完成，所有實(shí)驗(yàn)相關(guān)原始數(shù)據(jù)（包括每一測量量的儀器示值誤差）都已按要求記錄在預(yù)習(xí)報告的三線表中后，可示意教師檢驗(yàn)自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。教師在檢查、核對完該同學(xué)的儀器狀態(tài)與數(shù)據(jù)無誤并簽字后，填寫好儀器使用登記表，整理好儀器，并收回椅子，方可離開實(shí)驗(yàn)室,思考題：,如

14、何判斷你觀察到的光學(xué)現(xiàn)象為最清晰的現(xiàn)象？請從主軸與雙面反射鏡的關(guān)系來解釋各半調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器主軸垂直的依據(jù)。如果儀器已經(jīng)調(diào)節(jié)好。在實(shí)驗(yàn)過程中，改變了載物臺，是否應(yīng)該再使用各半調(diào)節(jié)法重新調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器主軸垂直？,思考題：,4、在測量的數(shù)據(jù)中如何判斷是否應(yīng)該加上360o。5、在觀察三棱鏡兩個反射面反射過來的狹縫的像時，可能一面能看到而另一面無法看到，試分析原因？,注意事項(xiàng),分光計(jì)是精密儀器，各部件的操作要小心。