1、分光计的调整和使用,大学物理实验,李文清,分光计的调整和使用,实验仪器,实验内容,注意事项,思考问题,实验目的,实验原理,了解分光计的结构，掌握分光计的调整方法和理解调整的原理。学会使用分光计测量角度。学会用分光计测折射率的方法和原理。了解光的色散现象,实验目的,本次实验用到的仪器有分光计、双反平面镜、三棱镜和汞光灯。分光计（又名分光测角仪）是用来精确测量角度的仪器。分光计是光学实验的基本仪器之一，通过角度的测量可以计算折射率等相关的物理量。汞光灯也叫水银灯，它是充入稀薄汞蒸汽而制成的放电管，能发出若干种不同波长的可见光。本实验要求测量其中最亮的紫、绿、黄1和黄2四种谱线的折射率。,实验仪器,
2、分光计的结构图,各 部 分 名 称,1. 小灯；2. 分划板套筒；3. 目镜；4. 目镜筒锁紧螺丝；5. 望远镜斜度调节螺丝；6. 望远镜镜筒；7. 弹簧片；8. 平行光管；9. 平行光管斜度调节螺丝；10. 狭缝套筒锁紧螺丝；11. 狭缝宽度调节钮；12. 游标盘锁紧螺丝；13. 游标盘微调螺丝；14. 放大镜；15. 游标盘；16. 刻度圆盘；17. 底座；18. 刻度圆盘锁紧螺丝；19. 刻度圆盘微调螺丝；20. 载物台；21. 载物台水平调节螺丝；22. 载物台锁紧螺丝。,分光计的测量方法,分光计测角度（两条光线的夹角）的方法,测量时，游标盘固定，望远镜带动刻度盘一起转动，刻度盘与游标
3、盘之间相对运动的角度即为望远镜转过的角度。望远镜通常先对准某条光线（如入射光），转动后对准另一条光线（如折射光），望远镜转过的角度既是这两条光线之间的夹角。,分光计的测量方法,望远镜旋转角度的计算公式,设望远镜竖直叉丝先对准某条光线，此时，左右两个游标的零刻度线分别对准刻度盘上的两个值（ 左和右），当望远镜竖直叉丝对准另一条光线后，左右两个游标的零刻度线分别对准刻度盘上的另两个值（ 左和右）。,分光计的读数与游标卡尺的读数类似，如右图，游标的零刻度线对准的刻度盘读数为116o15。,则望远镜转过的角度即为,实验原理,入射光 LD与出射光ER的夹角 称为偏向角。当改变入射角时，偏向角也会改变，在
4、某个入射角处，偏向角最小，称最小偏向角 m。三棱镜对入射光线的 m与其对入射光的折射率存在单值关系,当入射光为非单色光时，由于三棱镜对不同波长的光折射率不同，经过三棱镜后各种波长成分的光将被分开，即发生“色散”。当三棱镜顶角已知时，测出不同波长折射光的对应的 min，即可求出三棱镜在该波长处的折射率。折射率与波长满足关系,实验内容、操作步骤,一、目测粗调二、调节望远镜三、调节望远镜光轴与分光计中心转轴垂直四、调节平行光管五、测量棱镜折射率,目测粗调,调节望远镜的仰角调节螺丝和载物平台下的三个调节螺丝，使望远镜和平台基本水平。,1.将双面反射镜放在载物平台上，与望远镜筒垂直，视场中能看到十字光标
5、和它经平面镜反射回来的光斑。2.将平台转过180o，视场中仍能看到十字光标反射回来的光斑。,调节要求：,注意事项：,望远镜的仰角调节螺丝和载物平台下的三个调节螺丝都应为后面细调预留调节余度，即不能将它们拧到极限位置。,调节方法：,望远镜调焦于无限远步骤：在望远镜视场中找到十字像后，反复调节目镜对分划板的距离，分划板对物镜的距离，使视场中的亮十字、十字像和分划板上的刻线三者均是清晰的细线，且没有视差。注意：通过旋转目镜套筒可调节目镜对分划板的距离。松开目镜筒锁紧螺丝，前后移动镜筒，可调节分划板与物镜间的距离。,望远镜光轴与分光计中心轴垂直,操作:将双面镜放在平台上（注意双面镜放置方法）调节平台下
6、的螺丝和望远镜倾斜螺丝达到：十字像与分划板的上十字线重合；将平台转过180o，十字像仍与分划板的上十字线重合。,快速调节方法判断：如果平台转动180o前后，两次反射回的十字像，都成在分划板上十字线的同一侧（上方或下方），则先调节望远镜下的螺丝。如果两次的像分别成在分划板上十字线的上下两侧，则先调节平台下的螺丝。调节时，采用逐次逼近法，每次让十字像向分划板上十字线靠近一半，转过180o后，再靠近一半，如此反复调节，可较快的使十字像与分划板上十字线重合。,双面镜放置方法：将双面镜放置在载物平台中央，与平台上的任意两个调节螺丝平行,如右图,调节时，只调节螺丝a和望远镜的高低俯仰螺丝，即可将十字像调节
7、到与分划板的上十字线重合。,调节平行光管将已调节好的望远镜正对着平行光管，打开汞灯，用汞光照亮狭缝。步骤：1.调节平行光管的狭缝的前后位置，使望远镜视场中能看到清晰的狭缝像（白亮线）。2.调节狭缝的粗细调节旋钮，使缝宽适当。一般在测量时，狭缝较细读数才能准确。3.调节平行光管的高低调节螺丝，使视场中的狭缝像分别重合于分划板中央的水平叉丝和竖直叉丝。达到：狭缝清晰，居中，缝宽适当，无视差。,实 验 步 骤,三棱镜置于平台上,转动望远镜，观察折射光（六条谱线）,转动三棱镜，改变入射角，对某条折射光寻找最小偏向角,找到最小偏向角时，用望远镜竖直叉丝对准折射光,分光计已调好，记下入射光对应的左与右,读
8、出此时刻度盘的左右两个读数左与右,注意事项,1、调节分光计时，每调好一步，调好的部件不要碰动。,2、推动望远镜绕主轴转动时，应推望远镜的支臂，切勿直推镜筒，以免破坏望远镜光轴与分光计主轴的垂直关系，造成角度测量错误。,3、转动三棱镜找最小偏向角，对每条折射光都应重复该过程。,4、两条黄色折射光靠得很近，为区分它们，可将狭缝调小些。 蓝绿折射光较弱，看不到时可将狭缝调大些。5、测量时，游标盘一定要固定，望远镜和刻度盘一定要锁定。,数据处理要求,1、计算三棱镜对钠光各波长谱线的折射率。,2、作出n图，可得棱镜玻璃的色散曲线。,数 据 处 理,数据记录表格,思考题1. 在分光计实验中，怎样判定望远镜适合观察平行光？如何调整？2. 在分光计实验中，怎样判定望远镜光轴与分光计中心轴垂直？如何调整？3. 在分光计实验中，怎样判定平行光管出射平行光？如何调整？4. 在分光计实验中，怎样判定平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直？如何调整？5. 在分光计实验中，调节分光计时所使用的双平面反射镜起了什麽作用？能否用三棱镜代替平面镜来调整望远镜？,思考：如何用分光计测量液体折射率？,
