大学物理实验+分光计的调整和三棱镜折射率的测定.doc

实验二十分光计的调整和三棱镜折射率的测定【实验目的】,掌握调节和使用分光计的方法。。。【实验器材】分光计、钠灯、三棱镜、双面平面镜。【实验原理】分光计是一种常用的光学仪器,实际上就是一种精密的测角仪,在几何光学实验中,主要用来测定棱镜角、光束的偏向角等,而在物理光学实验中,加上分光元件(棱镜、光栅)即可作为分光仪器,用来观察、测量光谱线的波长等。下面以学生型分光计(JJY型)为例,说明它的结构、工作原理和调节方法。一、分光计的结构分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分组成,图5-11-1分光计1-狭缝装置2-狭缝装置锁紧螺钉3-平行光管4-制动架(一)5-载物台6-载物台调节螺钉(3只)7-载物台锁紧螺钉8-望远镜9-目镜锁紧螺钉10-分划板11-目镜调节手轮12-望远镜仰角调节螺钉13-望远镜水平调节螺钉14-望远镜微调螺钉15-转座与刻度盘制动螺钉16-望远镜制动螺钉17-制动架(二)18-底座19-转座20-刻度盘21-游标盘22-游标盘微调螺钉23-游标盘制动螺钉24-平行光管水平调节螺钉25-平行光管仰角调节螺钉26-狭缝宽度调节手轮每部分均有特定的调节螺钉,图5-11-1为JJY型分光计的结构外型图。。在底座的中央固定着中心轴,望远镜、刻度盘和游标内盘套在中心轴上,可以绕中心轴旋转。,它是用来产生平行光的。其一端装有消色差的汇聚透镜,另一端装有狭缝的圆筒,~2mm范围内调节。,支臂与转座固定在一起,套在主刻度盘上,它是用来观察目标和确定光线的传播方向。望远镜由目镜系统和物镜组成,为了调节和测量,物镜和目镜之间还装有分划板,它们分别置于内管、外管和中管内,三个管彼此可以相对移动,也可以用螺钉固定,如图5-11-2所示,在中管的分划板下方紧贴一块450全反射小棱镜,棱镜与分划板的粘贴部分涂成黑色,仅留一个绿色的小十字窗口,照明小灯发出的光线从小棱镜的另一直角边入射,从450反射面反射到分划板上,透光部分在分划板上便形成一个明亮的十字窗。,正确运用它们对于测量很重要,具体如下:(1)望远镜制动和微动机构,图5-11-1中的16、14;(2)分光计游标盘制动和微动控制机构,图5-11-1中的23、22;(3)望远镜和刻度盘的离合控制机构,图5-11-1中的15。转动望远镜或移动游标位置时,都要先松开相应的制动螺钉;微调望远镜及游标位置时要先拧紧制动螺钉。要改变刻度盘和望远镜的相对位置时,应先松开它们间的离合控制螺钉,调整后再拧紧。一般是将刻度盘的00线置于望远镜下,可以避免在测角度时,00线通过游标引起的计算上的不方便。、棱镜、光栅等光学元件的圆形平台,套图5-11-2望远镜结构图5-11-3分划板1-物镜2-外管3-分划板4-中管5-目镜系统6-内管7-小灯1-镜面反射像2-上十字线3-十字窗口在游标内盘上,可以绕通过平台中心的铅直轴转动和升降。当平台和游标盘(刻度内盘)一起转动时,控制其转动的方式与望远镜一样,也是粗调和微调两种。平台下有三个调节螺钉,可以改变平台台面与铅直轴的倾斜度。。主刻度盘上有00~3600的圆刻度,分度值为30'。为了提高角度测量精密度,在内盘上相隔1800设有两个游标,游标上有30个分格,它和主刻度盘上29个分格相当,因此分度值为1'。读数方法与游标卡尺的游标原理相同(该处称为角游标)。记录测量数据时,为了消除刻度盘的刻度中心和仪器转动轴之间的偏心差,必须同时读取两个游标的读数。安置游标位置要考虑具体实验情况,主要注意读数方便,且尽可能在测量中刻度盘00线不通过游标。记录与计算角度时,左右游标分别进行,防止混淆算错角度。二、分光计的调节分光计是在平行光中观察有关现象和测量角度,因此应达到以下三个要求:平行光管发出平行光;望远镜能接受平行光;望远镜、平行光管的光轴垂直仪器公共轴。用分光计进行观测时,其观测系统基本上应由以下三个平面构成,如图5-11-4所示。读值平面:这是读取数据的平面,由主刻度盘和游标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所形成的。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。待测光路平面:由平行光管的光轴和经过待测光学元件(棱镜、光栅等)作用后,所反射、折射和衍射的光线所共同确定的。调节载物平台下方