大学物理实验系列--分光计的调整与使用讲义
分光计的调整和使用
物理实验中心
一,分光计的结构
分光计是测定光线偏转角度的精密仪器 分光计组成部件: 平行光管——发出平行光; 望远镜——观察平行光; 载物台——放置光学器件; 读数圆盘——测量光线偏转角度.
二,读数方法
(最小分度值是 1′) 读数圆盘:主刻度盘+游标 游标窗口
游标盘 主刻度盘
233 13
设置两个弯游标的原因: 消除主刻度盘和游标盘的偏心差
主刻度盘 游标盘
1 = (左 + 右 ) 2
1 = ( θ左2 θ左1 + θ右2 θ右1 ) 2
3,分光计的调整
主要调整各个部件轴线方向间的关系. 调整分两步: (1)目视粗调 要求:1,望远镜与平行光管共轴; 2,望远镜和平行光管轴线水平; 3,载物台平面水平. 操作:调节望远镜与平行光管的俯仰和水平 调节螺钉;调解载物台调平螺钉.
(2)细调
细调1:调整望远镜光轴与分光计中心轴 垂直并聚焦于无穷远
望远镜的结构
反射像
调整步骤及 要求: 1,旋转目镜 调焦手轮使 叉丝清晰;
叉 丝 上 交 点 分划板视场 叉丝像
2,伸缩目镜 筒使反射的 亮十字像清 晰;
3,旋转载物台使光学平板两个面反射的亮 十字像都能与望远镜的叉丝上交点重合. 调节方法:载物台水平,望远镜俯仰的各 半调节法.
d
d/2
观察不到反射像的原因
1,望远镜没有聚焦于无穷远——前后移动目镜筒 2,光学平板法线与望远镜光轴水平方向不对齐 ——转动载物台或望远镜
俯视
侧视
3,光学平板法线与望远镜光轴竖直方向不对齐 ——调节望远镜俯仰或载物台调平螺钉 这三个方法经常需要联合使用
细调2:调节平行光管光轴与分光计 中心轴垂直并发出平行光
平行光管由狭缝和准直透镜组成.
1,伸缩狭缝筒,使望远镜中的狭缝像清晰;
2,调节平行光管倾角 螺钉使狭缝与叉丝 中间水平线重合;
3,转动狭缝竖直, 锁住狭缝锁紧螺钉.
4,实验内容
(1)调节三棱镜两个光学面
的法线垂直于分光计中心轴
要求:转动载物台时三棱镜两个光学面反射的 亮十字像都能与望远镜叉丝上交点重合. 三棱镜的摆放要求: 调节一个调平螺钉 时只改变一个光学 面的法线方向,而 对另一个光学面的 法线方向无影响.
(2)自准法测量三棱镜的顶角
O A
望远镜
β
1 = 180 β = 180 ( θ左 2 θ左1 + θ右 2 θ右1 ) A 2 注意:三棱镜两个光学面反射的亮十字像 不能同时与望远镜叉丝上交点重合.
原因:仪器精度有限,望远镜光轴 在旋转过程中改变了方向. 测量要求:不要求三棱镜两个光学面反射 的亮十字像都与望远镜的叉丝上交点重合.
和
(3)最小偏向角法测三棱镜折射率
δ
δ = δ min时 1 sin (δ min + A) 2 n= 1 A sin A 2
最 小 偏 向 角 的 测 定
注意:使入射光与三棱镜的第二个折射面大致垂直
1,
转动望远镜找到谱线; 2,转动载物台找到谱线 的折返点; 3,转动望远镜使叉丝竖线 对准谱线,然后读数; 4,转动载物台使棱镜处 于与刚才对称的位置, 进行相同的操作.
望远镜
1 ( θ左 2 θ左1 + θ右 2 θ右1 ) δ min = 4
5,实验注意事项
(1)不得用手触摸仪器的光学表面; (2)转动望远镜时,切勿直接推镜筒; (3)调整分光计时一定要先目测粗调; (4)望远镜,平行光管和三棱镜法线 调好之后就不能再调节了, 但 望远镜和载物台可以任意转动;
(5)测量时使游标盘固定不动,主刻度盘 随望远镜一起绕分光计中心轴转动; (6)左右两个游标的读数不能混淆.
数据处理注意事项
1,读数可以按需要加上或减去360°; 2,计算 u(n) 时,角度不确定度的 单位应为弧度; 3,实验仪器的最大误差限 θ
=′ 2
谢
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