光学测角仪实验报告.doc

光学测角仪实验报告.doc光学测角仪实验报告光学测角仪的调整与使用光学测角仪的调整与使用实验光的反射定律和折射定律定量描述了光线在传播过程中发生偏折时角度间的相互关系。同时,光在传播过程中的衍射、散射等物理现象也都与角度有关。一些光学量如折射率、光波波长、衍射极大和极小位置等都可通过直接测量角度去确定。故在光学技术中,精确测量光线偏折的角度,具有十分重要的意义。光学测角仪(又称分光计)是一种能精确测量角度的典型光学仪器,常用来测量折射率、光波波长、色散率和观测光谱等。由于该装置比较精密,操纵控制部件较多而复杂,故使用时必须按一定的规则严格调整,方能获得较高精度的测量结果。对于初学者来说,往往会感到一些困难,但只要在调整、实验过程中,明确调整要求,注意观察现象,并努力运用已有的理论知识去分析、指导操作,一般也是能够掌握的。光学测角仪的调整思想、方法与技巧,在光学仪器中有一定的代表性,学会对它的调节和使用,有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。【实验目的】1、了解光学测角仪的主要构造;2、掌握光学测角仪的调节;3、学会使用光学测角仪的方法。【仪器介绍】光学测角仪又称分光计,是一种精密测量平行光线偏转角的光学仪器,它常被用于测量棱镜顶角、光波波长和观察光谱等。附图1JJY-1型分光计外形图1-狭缝装置;2-狭缝装置锁紧螺钉;3-平行光管镜筒;4-游标盘制动架;5-载物台;6-载物台调平螺钉(3只);7-载物台锁紧螺钉;8-望远镜镜筒;9-目镜筒锁紧螺钉;10-阿贝式自准直目镜;11-目镜视度调节手轮;12-望远镜光轴仰角调节螺钉;13-望远镜光轴水平方位调节螺钉;14-支撑臂;15-望远镜方位微调螺钉;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;19-底座;20-转盘平衡块;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—平行光管光轴水平方位调节螺钉;27-平行光管光轴仰角调节螺钉;28-狭缝宽度调节手轮1、结构光学测角仪的型号很多,结构基本相同,都有四个部件组成:平行光管、自准直望远镜、载物小平台和读数装置(参阅附图1)。分光计的下部是一个三脚底座,中心有一个竖轴,称为分光计的中心轴。现将JJY-1型分光计介绍如下:(1)平行光管:管的一端装有会聚透镜,另一端内插入一套筒,其末端为一宽度可调的狭缝。如附图2所示。当狭缝位于透镜的焦平面上时,就能使照在狭缝上的光经过透镜后成为平行光。(2)自准直望远镜(阿贝式):阿贝式自准直望远镜与一般望远镜一样具有目镜、分划板几物镜三部分。分划板上刻的是“╪”形的准线,在边上粘有一块45°全反射小棱镜,其表面上涂了不透明薄膜,薄摸上刻了一个空心十字窗口,小电珠光从管侧射入后,调节目镜前后位置,可在望远镜目镜视场中看到附图3-(a)中所示的景象。若在物镜前放一平面镜,前后调节目镜(连同分划板)与物镜的间距,使分划板位于物镜焦平面上时,小电珠发出透过空心十字窗口的光经物镜后成平行光射于平面镜,反射光经物镜后在分划板上形成十字窗口的像。若平面镜镜面与望远镜光轴垂直,此象将落在“╪”准线上部的交叉点上,如附图3-(b)所示。(3)载物小平台:载物小平台用以放置待测物体,台上有一弹簧压片夹,用以夹紧物体,台下有三个螺丝a1、a2、a3,可调节平台水平,如附图4所示。(4)读数装置:读数装置由刻度圆盘和沿圆盘边相隔180°对称安置的两个游标T、T′组成,如附图5所示。刻度圆盘分成360°,最小分度为半度(30′),小于半度的读数,利用游标读出。游标上有30格,故游标上的读数单位为1′。角游标读数方法与一般游标相同。如附图5所示的位置,其读数为87°(30′+15′)=87°45′。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。由于仪器中心轴和度盘刻度中心在制造及装配时,不可能完全重合,且轴套之间也总存在间隙,故望远镜的实际转角??与刻度盘读数窗上读得的角度??不尽一致,如附图6所示。图中,O为转轴中心,O′为度盘刻度中心,?为望远镜实际转角,?1及?2分别为从游标读数窗口读出的角度值。这种测角仪器的“偏心差”上一种系统误差一般通过安置在转轴直径上的两个对称的游标读数窗来消除。显然,从附图6所示的几何关系可知?????∠????1?∠?,???∠????2?∠?,两式相加得???(∠??∠?)???1???2?(∠??∠?)故??????1???2???1??22【调节要求及方法】光学测角仪在测量前,必须经过仔细调整。为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,调整光学测角仪时要求达到:望远镜调焦无穷远,能接受平行光;望远镜和平行光管共轴,并均与光学测角仪中心轴相垂直;平行光管出射平行