物理实验报告《分光计的调整和三棱镜
顶角的测定》
【实验目的】
1．了解分光计的结构，学习分光计的调节和使用方法；
2．利用分光计测定三棱镜的顶角；
【实验仪器】
分光计，双面平面反射镜，玻璃三棱镜。
【实验原理】
如图6所示，设要测三棱镜AB面和AC面所夹的顶角a，只需求出j即可，则a＝1800－j。
图6 测三棱镜顶角
【实验内容与步骤】
一、分光计的调整
（一）调整要求：
1．望远镜聚焦平行光，且其光轴与分光计中心轴垂直。
2．载物台平面与分光计中心轴垂直。
（二）望远镜调节
1．目镜调焦
目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能很清楚地看到目镜中分划板上的刻线和叉丝，调焦办法：接通仪器电源，把目镜调焦手轮12旋出，然后一边旋进一边从目镜中观察，直到分划板刻线成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破坏时为止。旋转目镜装置11，使分划板刻线水平或垂直。
2．望远镜调焦
分光计测量三棱镜顶角 实验报告 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
参考报告 分光计测量三棱镜顶角 一、实验目的： 1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用； 2、学习分光计调节的要求和调节方法； 3、测量三棱镜顶角； 二、仪器与用具： 1、分光计：（型号：JJY-Π型, '； 2、钠灯：（型号：GY-5, 3、三棱镜棱角:60o±5′（材料：重火石玻璃，nD= ）； 4、双面反射镜，变压器220V) 三、预习报告： 1、实验原理（力求简要）： （1）分光计调整 总要求：望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。 分要求：有三个如下： 〈1〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）、其光轴与分光计中心轴垂直调整方法： ①对望远镜的目镜进行调焦，从望远镜中能清晰看到分划板十字准线 ②对望远镜的物镜进行调焦，用“自准直法”进行，从望远镜中能清晰看到 绿“+”字像、且无视差。 ③分别从望远镜看到从小镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的 调 整用线（分划板上方的十字叉线）重合。
④在望远镜能接收平行光的基础上，根据反射定律，应用“各半调节法”进 行调整。 〈2〉载物台垂直仪器主轴 调整方法： 将双面镜旋转90°，同时旋转载物台90°，调节一个螺丝，分别从望远镜看到从 双面镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调整用线（分划板上 方的十字叉线）重合。 〈3〉平行光管出射平行光； 调整方法： 从望远镜里看到平行光管狭缝清晰像呈现在分划板上且无视差。 望远镜对准平行光管（注意：这一步及后面操作绝对不能动望远镜的仰角调节螺丝以及 物镜和目镜的焦距），从望远镜观察平行光管狭缝的像，调节平行光管透镜的焦距，使 从望远镜清晰看到狭缝的像（一条明亮的细线）呈现在分划板上为止。这时望远镜接收 到的是平行光，也就是说，平行光管出射的是平行光。 〈4〉平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直 调整方法： 望远镜看狭缝像与分光板竖直准线重合，狭缝像转90o后又能与中心水平准线重 合。 在上一步的基础上，调节平行光管（或望远镜）的水平摆向调节螺丝，使狭缝细线像与十字竖线重合，然后转动狭缝90o，调节平行光管的仰角螺丝， 使狭缝细线像与中心水平线重合。这时平行光管光轴与望远镜光轴共线，也 就与分光计中心轴垂直 （2）三棱镜的顶角的测量 〈1〉方法：反射法测量。 〈2〉原理：如下图所示： 一束平行光由顶角方向射入，在两光学面上分成两束反射光。测出两束反射光线之间的夹角φ，则可得到顶角A为
华中科技大学 分光计的调整与应用实验报告 U201213225 江烈 同济 实验目的：着重训练分光计的调整技术和技巧，并用它来测量三棱镜的顶角和最 小偏向角，计算出三棱镜材料的折射率。 实验原理：1）分光计的调节原理。（此项在实验的步骤中，针对每一步详细说明。） 2）测折射率原理： 实验要求：调整要求：①平行光管发出平行光。当i 1＝i 2'时，δ为 最小,此时2 1 A i =' 2 2 11 1min A i i i -='-=δ )(2 1 min 1A i += δ 设棱镜材料折射率为n ，则 2sin sin sin 1 1A n i n i ='= 故 2 sin 2sin 2sin sin min 1A A A i n +==δ 由此可知，要求得棱镜材料折射率n ，必须测出其顶角Ａ和最小偏向角min δ。
②望远镜对平行光聚焦。 ③望远镜，平行光管的光轴垂直一起公共轴。 ④调节动作要轻柔，锁紧螺钉锁住即可。 ⑤狭缝宽度1mm 左右为宜。 实验器材：分光计，三棱镜，水银灯光源，双面平行面镜。 实验步骤：⒈调整分光计： （1） 调整望远镜： ａ目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。 ｂ调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。 ｃ调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时， 反射象落在上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。 （2） 调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴：将被照明的 狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光。 2. 使三棱镜光学侧面垂直望远镜光轴。 （1）调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，是 镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直。 （2）接通目镜照明光源，遮住从平行光管来的光，转动载物台， 在望远镜中观察从侧面AC 和AB 返回的十字象，只调节台下三螺钉，使其反射象都落在上十子线处。 3. 测量顶角A ：转动游标盘，使棱镜AC 正对望远镜记下游标１的 读数1θ和游标２的读数2θ。再转动游标盘，再使AB 面正
物理实验报告《分光计的调整和三棱镜顶角的测定》 【实验目的】 1．了解分光计的结构，学习分光计的调节和使用方法； 2．利用分光计测定三棱镜的顶角； 【实验仪器】 分光计，双面平面反射镜，玻璃三棱镜。 【实验原理】 如图6所示，设要测三棱镜AB面和AC面所夹的顶角a，只需求出j即可，则a＝1800－j。 图6 测三棱镜顶角 【实验内容与步骤】 一、分光计的调整 （一）调整要求： 1．望远镜聚焦平行光，且其光轴与分光计中心轴垂直。 2．载物台平面与分光计中心轴垂直。 （二）望远镜调节 1．目镜调焦 目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能很清楚地看到目镜中分划板上的刻线和叉丝，调焦办法：接通仪器电源，把目镜调焦手轮12旋出，然后一边旋进一边从目镜中观察，直到
分划板刻线成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破坏时为止。旋转目镜装置11，使分划板刻线水平或垂直。 2．望远镜调焦 望远镜调焦的目的是将分划板上十字叉丝调整到焦平面上，也就是望远镜对无穷远聚焦。其方法如下：将双面反射镜紧贴望远镜镜筒，从目镜中观察，找到从双面反射镜反射回来的光斑，前后移动目镜装置11，对望远镜调焦，使绿十字叉丝成像清晰。往复移动目镜装置，使绿十字叉丝像与分划板上十字刻度线无视差，最后锁紧目镜装置锁紧螺丝10 . （三）调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴（各调一半法） 调节如图7所示的载物台调平螺丝b和c以及望远镜光轴仰角调节螺丝13，使分别从双面反射镜的两个面反射的绿十字叉丝像皆与分划板上方的十字刻度线重合，如图8（a）所示。此时望远镜光轴就垂直于分光计中心轴了。具体调节方法如下： （1）将双面反射镜放在载物台上，使镜面处于任意两个载物台调平螺丝间连线的中垂面，如图7所示。 图7 用平面镜调整分光计 （2）目测粗调。用目测法调节载物台调平螺丝7及望远镜、平行光管光轴仰角调节螺丝13、29，使载物台平面及望远镜、平行光管光轴与分光计中心轴大致垂直。 由于望远镜视野很小，观察的范围有限，要从望远镜中观察到由双面反射镜反射的光线，应首先保证该反射光线能进入望远镜。因此，应先在望远镜外找到该反射光线。转动载物台，使望远镜光轴与双面反射镜的法线成一小角度，眼睛在望远镜外侧旁观察双面反射镜，找到由双面反射镜反射的绿十字叉丝像，并调节望远镜光轴仰角调节螺丝13及载物台调平螺丝b和c，使得从双面反射镜的两个镜面反射的绿十字叉丝像的位置应与望远镜处于同一水平状态。 （3）从望远镜中观察。转动载物台，使双面反射镜反射的光线进入望远镜内。此时在望远镜内出现清晰的绿十字叉丝像，但该像一般不在图8（a）所示的准确位置，而与分划板上方的十字刻度线有一定的高度差，如图8（b）所示。调节望远镜光轴仰角调节螺丝
分光计调节及三棱镜顶角测量数据处理范例 1、 表1、实验数据记录表 次序 1? ' 1? 2? ' 2? 1 279°5’ 99°6’ 399°12’ 219°9’ 2 279°5’ 99°5’ 399°12’ 219°8’ 3 279°6’ 99°7’ 399°12’ 219°7’ 4 279°6’ 99°6’ 399°12’ 219°8’ 5 279°6’ 99°6’ 399°12’ 219°8’ 6 279°5’ 99°6’ 399°10’ 219°8’ 7 279°6’ 99°6’ 399°11’ 219°8’ 8 279°4’ 99°4’ 399°11’ 219°9’ 注：极限误差0.017m ?=? 2、实验数据处理 A 、对1?进行数据处理: 根据肖维涅准则，对以 1 ? 测量量进行检查，无坏值出现。 8 111 1 279.098 i i ??== =? ∑ 10.0044S ?= =? vp t =1.08 10.0047 A vp u t S ?== 0.0098 B u = = 10.011u ==? B 、对 1' ?进行数据处理: 根据肖维涅准则，对以1' ?测量量进行检查, 发现第8组数据为坏值,剔除其值后无再 发现其它坏值。 7 111 1 '99.107 i i ??== =? ∑ 1'0.0037S ?= =? vp t =1.09 1 '0.0040 A vp u t S ?== 0.0098 B u = = 1'0.010u ==?
C 、对2?进行数据处理: 根据肖维涅准则，对以2?测量量进行检查，发现第6组数据为坏值,剔除其值后无再发现其它坏值。 7 221 1 399.207 i i ??== =? ∑ 20.0031S ?= =? vp t =1.09 20.0034 A vp u t S ?== 0.0098 B u = = 20.010u ==? D 、对2'?进行数据处理: 根据肖维涅准则，对以2'?测量量进行检查,无坏值出现。 8 221 1 '219.148 i i ??== =? ∑ 2'0.0038S ?= =? vp t =1.08 2 '0.0041A vp u t S ?== 0.0098 B u = = 2'0.010u ==? 总结： 顶角平均值： ' ' 12121[]60.044 A ????= -+-=? 不确定度： 0.01k A u = ≈? 三棱镜顶角： 60.040.01A =?±? (p=0.683) 相对不确定度： 0.0160.04A E ? = ?=0.017% 3、讨论： A 、谈谈你对本实验的理解。 B 、为什么三棱镜的顶点应放在靠近载物台中心？（选作） C 、证明 2? = A ？（选作） 答：（略） 注：数据处理软件里的“实验项目->分光计”可以把分自动转化为度
一、名称：用分光计测三棱镜顶角 二、目的： 采用自准法测量三棱镜的顶角。 三、器材： 1、分光计 （1）望远镜（2）载物台（3）平行光管（4）读数装置（5）底座 四、原理 图1是自准法测量三棱镜顶角的 示意图，图中所示三棱镜是横截面为等 边三角形的柱体。AB和AC是透光的光 学表面，又称折射面，其夹角A称为三 棱角的顶角；BC为毛玻璃面，称为三 棱角的底面。 实验中利用望远镜自身产生平行 光，固定载物台（或固定望远镜），转 动望远镜光轴（或转动载物台），先使 棱镜AB面反射的十字像落在分划板上双十字叉丝上部的交点上（即望远镜光轴
与三棱镜AB 垂直），记下刻度盘对称游标的方位角读数I I ??'和。然后再转动望远镜（或载物台）使AC 面反射的十字像与双十字叉丝的上交点重合（即望远镜光轴与AC 面垂直），记下读数??II II '和（注意?I 与?II 分别为同一游标窗口上读得的望远镜在位置I 和位置II 的方位角，而和则为另一游标窗口上读得的方位角），两次读数相减即得顶角A 的补角?。 ()()() 1211 22???????II I II I ??''= +=-+-? ??? 则三棱镜的顶角 ()() 1 1801802A ?????II I II I ??''=-=--+-??? ? 五、 步骤： （一）分光计的调节 为了精确测量角度，必须使待测角平面平行于读数盘平面，所以测量前须对分光 计进行调节。调节分光计的要求是： （1） 平行光管出射平行光； （2） 望远镜接收平行光（即望远镜聚焦于无穷远）； （3） 经过光学元件的光线构成的平面应与仪器的中心转轴垂直，即平行光管和望远镜的光轴与分光计的中心转轴垂直，载物台中轴线与中心转轴重合。 调节前，应对照实物和图1的结构熟悉仪器，了解各个调节螺钉的作用。调节时要先粗调再细调。 1、目测粗调 根据眼睛的粗略估计，调节望远镜和平行光管上的高低调节螺钉14和29，使它们的光轴大致与中心转轴垂直；调节载物台下的三个水平调节螺钉，使其大致处于水平状态。粗调是细调的前提，也是细调成功的保证。 2、细调 采用自准调整法进行细调，这是以在物面上成一个与物对称的像为依据来调整光路的方法，也是光学实验中常用的一个方法。具体调整方法是： （1） 接上电源，打开开光，调节目镜，直到能够清楚地看到分划板上的双十字叉丝为止。旋转目镜装置11，使分划板刻线水平或垂直。
分光计实验报告 【实验目的】 1、了解分光计的结构和工作原理 2、掌握分光计的调整要求和调整方法，并用它来测量三棱镜的顶角和最小偏向角。 3、学会用最小偏向角法测棱镜材料折射率 【实验仪器】 分光计，双面平面镜，汞灯光源、读数用放大镜等。 【实验原理】 1、调整分光计： (1)调整望远镜： ａ目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。 ｂ调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。 ｃ调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时，反射象落在上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。 (2)调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴：将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光。 2、三棱镜最小偏向角原理 介质的折射率可以用很多方法测定，在分光计上 用最小偏向角法测定玻璃的折射率，可以达到较高的 精度。这种方法需要将待测材料磨成一个三棱镜。如 果测液体的折射率，可用表面平行的玻璃板做一个中 间空的三棱镜，充入待测的液体，可用类似的方法进 行测量。 当平行的单色光，入射到三棱镜的AB面，经折射 后由另一面AC射出，如图7.1.2-8所示。入射光线LD 和AB面法线的夹角i称为入射角，出射光ER和AC 面法线的夹角i’称为出射角，入射光和出射光的夹角 δ称为偏向角。 可以证明，当光线对称通过三棱镜，即入射角i0等于出射角i0’时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角δmin。由图7.1.2-8可知： δ=（i-r）+（i’-r’）（6-2） A=r+r’（6-3） 可得：δ=（i+i’）-A （6-4）
三棱镜顶角A 是固定的，δ随i 和i’而变化，此外出射角i’也随入射角i 而变化，所以偏向角δ仅是i 的函数．在实验中可观察到，当i 变化时，δ有一极小值，称为最小偏向角． 令 0=di d δ ，由式(6-4)得 1' -=di di （6-5） 再利用式（6-3）和折射定律 ,sin sin r n i = 's i n 's i n r n i = （6-6） 得到 r n i i r n di dr dr dr dr di di di cos cos )1('cos 'cos ''''? -?=??= ' 'csc csc 'sin 1cos sin 1'cos 2 2 2 2222 2 22r tg n r r tg n r r n r r n r --= --- = ' )1(1)1(12 2 22r tg n r tg n -+-+- = (6-7) 由式（6-5）可得：')1(1)1(12 22 2 r tg n r tg n -+=-+ 'tgr tgr = 因为r 和r’都小于90°，所以有r =r ’ 代入式（5）可得i =i'。 因此，偏向角δ取极小值极值的条件为： r =r ’ 或 i =i' （6-8） 显然，这时单色光线对称通过三棱镜，最小偏向角为δ min ，这时由式（6-4）可得： δ min =2i –A )(21 min A i += δ 由式（6-3）可得： A =2r 2 A r = 由折射定律式（6-6），可得三棱镜对该单色光的折射率n 为 2 sin )(21 sin sin sin min A A r i n += =δ （6-9） 由式（6-9）可知，只要测出三棱镜顶角A 和对该波长的入射光的最小偏向角δmin ，就可以计 算出三棱镜玻璃对该波长的入射光的折射率。顶角A 和对该波长的最小偏向角δ min 用分光计测定。 折射率是光波波长的函数，对棱镜来说，随着波长的增大，折射率n 则减少，如果是复色光入射，由于三棱镜的作用，入射光中不同颜色的光射出时将沿不同的方向传播，这就是棱镜的色散现象。 【实验内容】
实验名称： 用分光镜测三棱镜顶角 一、实验目的 采用自准法测量三棱镜的顶角。 二、实验器材 1、分光计 （1）望远镜（2）载物台（3）平行光管（4）读数装置（5）底座 2、双面反射镜 3、三棱镜 三、实验原理 图1是自准法测量三棱镜 顶角的示意图，图中所示三 棱镜是横截面为等边三角形 的柱体。AB和AC是透光的 光学表面，又称折射面，其
夹角A 称为三棱角的顶角；BC 为毛玻璃面，称为三棱角的底面。 实验中利用望远镜自身产生平行光，固定载物台（或固定望远镜），转动望远镜光轴（或转动载物台），先使棱镜AB 面反射的十字像落在分划板上双十字叉丝上部的交点上（即望远镜光轴与三棱镜AB 垂直），记下刻度盘对称游标的方位角读数I I ??'和。然后再转动望远镜（或载物台）使AC 面反射的十字像与双十字叉丝的上交点重合（即望远镜光轴与AC 面垂直），记下读数 ??II II '和（注意?I 与?II 分别为同一游标窗口上读得的望远镜在位置I 和位置II 的方位角，而和则为另一游标窗口上读得的方位角），两次读数相减即得顶角A 的补角?。 ()()() 121122???????II I II I ? ?''= +=-+-? ??? 则三棱镜的顶角 ()() 1 1801802A ?????II I II I ??''=-=--+-? ???o o 四、 实验步骤 （一）分光计的调节 为了精确测量角度，必须使待测角平面平行于读数盘平面，所以测量前须对分光计进行调节。调节分光计的要求是： （1） 平行光管出射平行光； （2） 望远镜接收平行光（即望远镜聚焦于无穷远）； （3） 经过光学元件的光线构成的平面应与仪器的中心转轴垂直，即平行光管和 望远镜的光轴与分光计的中心转轴垂直，载物台中轴线与中心转轴重合。 调节前，应对照实物和图1的结构熟悉仪器，了解各个调节螺钉的作用。调节时要先粗调再细调。 1、目测粗调 根据眼睛的粗略估计，调节望远镜和平行光管上的高低调节螺钉14和29，使它们的光轴大致与中心转轴垂直；调节载物台下的三个水平调节螺钉，使其大致
分光计的调整与三棱镜顶角的测量示范报告 【实验目的】 1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用； 2、学习分光计调节的要求和调节方法； 3、测量三棱镜顶角 【实验仪器】 1、分光计：（型号：JJY-n型），最小刻度1'； 2、钠灯：（型号：GY-5）； 3、三棱镜棱角：60o ±5'（材料：重火石玻璃，nD = 1.6475 ）; 4、双面反射镜，变压器（6.3V/220V） 【实验原理】 （ 1 ）分光计调整 总要求：望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。分要求：有三个如下： 〈1〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）、其光轴与分光计中心轴垂直调整方法： ①对望远镜的目镜进行调焦，从望远镜中能清晰看到分划板十字准线 ②对望远镜的物镜进行调焦，用“自准直法”进行，从望远镜中能清晰看到绿“ +”字像、且无视差。 ③分别从望远镜看到从小镜两反射面反射回来的两绿“ +”字反射像，均与分光板的调整用线（分划板上方的十字叉线）重合。 ④在望远镜能接收平行光的基础上，根据反射定律，应用“各半调节
法”进行调整。 〈2〉载物台垂直仪器主轴 调整方法： 将双面镜旋转90°，同时旋转载物台90°，调节一个螺丝，分别从望远镜看 到从双面镜两反射面反射回来的两绿“ +”字反射像，均与分光板的调整用线（分 划板上方的十字叉线）重合。 〈3〉平行光管出射平行光； 调整方法：从望远镜里看到平行光管狭缝清晰像呈现在分划板上且无视差。望远镜对准平行光管（注意：这一步及后面操作绝对不能动望远镜的仰角调节螺丝以及物镜和目镜的焦距），从望远镜观察平行光管狭缝的像，调节平行光管透镜的焦距，使从望远镜清晰看到狭缝的像（一条明亮的细线）呈现在分划板上为止。这时望远镜接收到的是平行光，也就是说，平行光管出射的是平行光。 〈4〉平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直调整方法： 望远镜看狭缝像与分光板竖直准线重合，狭缝像转90o 后又能与中心水平准线重合。 在上一步的基础上，调节平行光管（或望远镜）的水平摆向调节螺丝，使狭缝细线像与十字竖线重合，然后转动狭缝90o,调节平行光管的仰
实验练习一 用分光计测三棱镜的顶角 【实验目的】 1、了解分光计的结构及其基本原理； 2、学习分光计的调节方法； 3、用自准直法或反射法测三棱镜的顶角。 【实验仪器】JJY 型分光计，汞灯或钠灯，平面反射镜，三棱镜 【实验原理】 玻璃三棱镜是光学基本元件如图1-1所示。AB 和AC 是两个透光的光学表面，称为“折射面”，其夹角a 称为三棱镜的顶角；BC 面一般为毛玻璃面，称为“三棱镜的底面”。 图11-1-1 玻璃三棱镜 图11-1-2 自准直法测三棱镜顶角 1、自准直法测量三棱镜的顶角 图1-2所示为自准直法测量三棱镜顶角的示意图。将三棱镜放到分光计载物台上，三棱镜放置方法如图1-3（a ）所示。望远镜照明小灯发出的光线垂直入射于三棱镜AB 面而沿原路反射回来，记下此时光线入射方位1T (）、21θθ两角度值；然后转动望远镜使光线垂直入射于AC 面，记下沿原路反射回来的方位2T (43θθ、)两角度值，则望远镜转角?，三棱镜顶角a 分别为 ()21314212T T ?θθθθ=-= -+- ()0314211802a θθθθ=--+-（11-1-1） 图 11-1-3（a ） 图 11-1-3（b ） 2、反射法测三棱镜的顶角 将三棱镜放置在载物台上并离平行光管远些，转动载物台，使三棱镜顶角对准平行光管，让平行光管射出的光束照在三棱镜两个折射面上（见图1-4（b ））。将望远镜转至I 处观测反射光，调节望远镜微调螺丝使望远镜竖直叉丝对准狭缝像中心线。再分别从两个游标（设左游标为A ，右游标为B ）读出反射光的方位角21θθ、；然后将望远镜转至Ⅱ处观测反射光，相同方法读出反射光的方位角43θθ、。由图1-4(a)光路图可以证明得到： 1T (21θθ、)）、21θ? b c ）、212(θθT
分光计的调节与使用实验报告 姓名： 学号： 专业班级： 实验时间： 12周 星期四 上午10:00-12:00 一、试验目的 1、了解分光计的结构，掌握调节分光计的方法； 2、测量三棱镜玻璃的折射率。 二、实验仪器 分光计，三棱镜，准直镜。 三、实验原理 1.测折射率原理： 当i 1＝i 2'时，δ为最小,此时 21 A i =' 22 11 1min A i i i -='-=δ )(21 min 1A i += δ 设棱镜材料折射率为n ，则
2sin sin sin 1 1A n i n i ='= 故 2 sin 2sin 2 sin sin min 1 A A A i n +== δ 由此可知，要求得棱镜材料折射率n ，必须测出其顶角Ａ和最小偏向角min δ。 四、实验步骤 1.调节分光计 1）调整望远镜： a 目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。 b 调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。 c 调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时，反射象落在 上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。 调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴：将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光。 2）使载物台轴线垂直望远镜光轴。 a 调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，是镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直。 b 接通目镜照明光源，遮住从平行光管来的光，转动载物台，在望远镜中观察从侧面AC 和AB 返回的十字象，只调节台下三螺钉，使其反射象都落在上十子线处。 注意）： 1、望远镜对平行光聚焦。
介绍三种测三棱镜顶角 的方法 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
2介绍三种测三棱镜顶角的方法 要想用这三种方法准确的测出三棱镜的顶角，实验中必须让分光计达到以下三点要求：⑴望远镜达到自准。⑵望远镜、平行光管的光轴与分光计的中心轴达到垂直。1⑶三棱镜的反射面与分光计的中心轴平行。 自准法 采用自准法测量的前提条件是：用双面反射镜将望远镜调节达到自准；调节待测三棱镜使其达到自准，在调节三棱镜时不能再调节望远镜，因为望远镜已经达到自准此时再调节它就会破坏它的自准条件。此时可以开始测量棱镜的顶角。 （a） (b) 图1 图2光路图 测三棱镜顶角A的步骤：图2是自准法测量时的光路。①给刻度盘上的两个游标标上记号1和2，合上小灯开关，使望远镜目镜中的叉丝被灯光照亮。②将三棱镜如图1（a）所示放在载物台上，锁紧望远镜支架与刻度盘联接螺丝及 C b a c
载物台锁紧螺丝，慢慢旋转内游标带着载物台一起，使三棱镜的AB 面与由望远镜射出的光线垂直，2此时从目镜里观察到的绿色“十”字像位于调整叉丝中心C 位置[如图1（b ）所示]。然后在刻度盘上分别读出游标1的度数1?和游标2的度数2?，并记录在表1中。③继续旋转载物台，直至AC 面与由望远镜射出的光线垂直，这时从目镜里观察到的绿色“十”字像同样位于调整叉丝的中心位置C 处。分别记下游标1和2的读数'1?和'2?，并记录在表1中。为了消除偏心差棱镜的AB 面和AC 面的法线的夹角 ()()11221''2?????=-+-???? 如果','2211????<<，则取它们差的绝对值。如果游标在转动的过程中经过零点，则该游标的度数应加上?360。例如游标2在三棱镜由AB 面转到AC 使AC 面对准望远镜的过程中经过了零点，则'2?的度数加上?360。由几何关系的望远镜的顶角： ()()11221180180''2A α?????∠=∠=-=--+-???? ⑴ 这样测量5组数据，把数据填到表1里，再计算出每组三棱镜顶角A 的值，最后计算A 的加权平均值。 反射法 用反射 法测量的前提条件是：调节平行光管的狭缝宽度使它发射出来的光是平行的，并且经三棱镜反射面反射后在望远镜目镜里的狭缝的像是清晰的。 反射法实验步骤：①接通汞灯光源，转动望远镜使其与平行光管构成一个θ角，θ角小于?90。此时将望远镜固定不动，且保持两者的位置不变。②移动载物台，带着刻度盘一起转，使狭缝射出的光经过AB 面反射后反射光线能够进入望远镜，此时从目镜里观察到的经过AB 面反射过来的狭缝的像应与望远镜的十字线的竖直线无视差。从度盘上读出两个游标1的度数1?和游标2的度数2?，并记录在表2中。这两个度数表示AB 光学面法线1n 的位置。③继续旋转载物台，使由狭缝射出的光经过AC 面反射后反射光线能够进入望远镜，并
参考报告 分光计测量三棱镜顶角 一、实验目的： 1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用； 2、学习分光计调节的要求和调节方法； 3、测量三棱镜顶角； 二、仪器与用具： 1、分光计：（型号：JJY-Π型, 编号：99056400），最小刻度1'； 2、钠灯：（型号：GY-5, 编号：20020072）； 3、三棱镜棱角:60o±5′（材料：重火石玻璃，nD= 1.6475）； 4、双面反射镜，变压器(6.3V/220V) 三、预习报告： 1、实验原理（力求简要）： （1）分光计调整 总要求：望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。 分要求：有三个如下： 〈1〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）、其光轴与分光计中心轴垂直 调整方法： ①对望远镜的目镜进行调焦，从望远镜中能清晰看到分划板十字准线 ②对望远镜的物镜进行调焦，用“自准直法”进行，从望远镜中能清晰看到绿“+”字像、 且无视差。 ③分别从望远镜看到从小镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调 整用线（分划板上方的十字叉线）重合。 ④在望远镜能接收平行光的基础上，根据反射定律，应用“各半调节法”进行调整。 〈2〉载物台垂直仪器主轴 调整方法： 将双面镜旋转90°，同时旋转载物台90°，调节一个螺丝，分别从望远镜看到从双面镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调整用线（分划板上方的 十字叉线）重合。 〈3〉平行光管出射平行光； 调整方法： 从望远镜里看到平行光管狭缝清晰像呈现在分划板上且无视差。 望远镜对准平行光管（注意：这一步及后面操作绝对不能动望远镜的仰角调节螺丝以及物镜 和目镜的焦距），从望远镜观察平行光管狭缝的像，调节平行光管透镜的焦距，使从望远镜 清晰看到狭缝的像（一条明亮的细线）呈现在分划板上为止。这时望远镜接收到的是平行光， 也就是说，平行光管出射的是平行光。 〈4〉平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直 调整方法： 望远镜看狭缝像与分光板竖直准线重合，狭缝像转90o后又能与中心水平准线重合。 在上一步的基础上，调节平行光管（或望远镜）的水平摆向调节螺丝，使狭缝细线像与十字竖线重合，然后转动狭缝90o，调节平行光管的仰角螺丝，使狭缝细线像与中心水平线重合。这时平行光管光轴与望远镜光轴共线，也就与分光计中心轴垂直 （2）三棱镜的顶角的测量
分光计调整及光栅常数测量实验报告南昌大学
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南昌大学物理实验报告 课程名称：大学物理实验 实验名称：光栅衍射实验 学院: 机电工程学院专业班级: 能源与动力工程１６2班 学生姓名：韩杰学号：5９02616051 实验地点：基础实验大楼座位号:
一、实验目的: 1.进一步掌握调节和使用分光计的方法。 2.加深对分光计原理的理解。 3．用透射光栅测定光栅常数。 二、实验原理： 分光镜，平面透射光栅，低压汞灯(连镇流器 三、实验仪器： 光栅是由一组数目很多的相互平行、等宽、等间距的狭缝(或刻痕)构成的,是单缝的组合体,其示意图如图1所示。原制光栅是用金刚石刻刀在精制的平面光学玻璃上平行刻划而成。光栅上的刻痕起着不透光的作用，两刻痕之间相当于透光狭缝。原制光栅价格昂贵,常用的是复制光栅和全息光栅。图1中的为刻痕的宽度, 为狭缝间宽度, 为相邻两狭缝上相应两点之间的距离,称为光栅常数。它是光栅基本常数之一。光栅常数的倒数为光栅密度,即光栅的单位长度上的条纹数,如某光栅密度为10０0条/毫米,即每毫米上刻有1０00条刻痕。 图1光栅片示意图图２光线斜入射时衍射光路图3光栅衍射光谱示意图图４载物台 当一束平行单色光垂直照射到光栅平面时,根据夫琅和费衍射理论,在各狭缝处将发生衍射,所有衍射之间又发生干涉,而这种干涉条纹是定域在无穷远处,为此在光栅后要加一个会聚透镜，在用分光计观察光栅衍射条纹时,望远镜的物镜起着会聚透镜的作用，相邻两缝对应的光程差为 (1） 出现明纹时需满足条件 （2） (2）式称为光栅方程，其中: 为单色光波长;k为明纹级数。 由(2)式光栅方程，若波长已知,并能测出波长谱线对应的衍射角,则可以求出光栅常数d。 在=0的方向上可观察到中央极强,称为零级谱线,其它谱线,则对称地分布在零级谱线的两侧,如图3所示。 如果光源中包含几种不同波长，则同一级谱线中对不同的波长有不同的衍射角，从而在不同的位置上形成谱线，称为光栅谱线。对于低压汞灯，它的每一级光谱中有4条谱线: 紫色１＝４3５.8ｎｍ；绿色2＝5４6.１ｎm;黄色两条３=５77.0nｍ和4=579．1nｍ。 衍射光栅的基本特性可用分辨本领和色散率来表征。
1'（推导公式与结果） 结果表示为：∠ 2. 测量三棱镜折射率记录数据表格 0.003
折射率结果表示为： n =(1.526±0.003) 六、预习题 （1）在调节望远镜时，你如何判断十字叉丝和十字像是否在同 一平面上（即如何判断有无视差） 答：轻轻晃动头，使眼睛看到的十字像与叉丝无相对视差 （2）调节望远镜光轴与仪器主轴的垂直关系时，两面反射回来 的十字像都偏上（或都偏下）； B 一面偏上、一面偏下，分别应如何调节如果一面偏上3a ，另一面则偏下a ，这时应如何调节，怎样迅速使两面反射的像都与叉丝重合 答：都偏上（或下），说明望远镜与仪器主轴不垂直，而载物台与仪器主轴垂直。若像上下对称，说明望远镜正常而载物台倾斜。 通过渐进逼近方法调节，即：先调望远镜使偏上的3a 下降a ，然后调载物台使上下对称的2a 回到正确位置。 （3）载物平台下边有三个调节螺丝用来调节其倾斜度，为了在实验 中便于调节，对于平面镜和三棱镜应分别如何放置（画图说明） （4）在测角时某个游标读数第一次为343?56'，第二次为33?28'，游标经过圆盘零点和不经过圆盘零点时所转过的角度分别是多少 过零点时，0000(3603328)343564932?'''=+-= 不过零点时，00034356332831028?'''=-= （5）在测量最小偏向角时，能否不转动平台，而是让三棱镜相 对平台转动来获得，为什么 不能！原因：三棱镜在载物台上的位置要调节到光学面法线与仪器主轴垂直，然后才能进行测量。而让三棱镜相对平台转动会破坏这个条件 （6）在实验中如何确定最小偏向角的位置 先用眼睛观察，找到折射光线狭缝像。然后分别向顺时针方向和逆时针方向轻 轻转动载物平台（即改变入射角），注意观察狭缝像移动方向。找到最小偏向角的位置。 （7）若找到了一种单色光的最小偏向角位置，此时其它单色光是否
2介绍三种测三棱镜顶角的方法 要想用这三种方法准确的测出三棱镜的顶角，实验中必须让分光计达到以下三点要求：⑴望远镜达到自准。⑵望远镜、平行光管的光轴与分光计的中心轴达到垂直。1⑶三棱镜的反射面与分光计的中心轴平行。 自准法 采用自准法测量的前提条件是：用双面反射镜将望远镜调节达到自准；调节待测三棱镜使其达到自准，在调节三棱镜时不能再调节望远镜，因为望远镜已经达到自准此时再调节它就会破坏它的自准条件。此时可以开始测量棱镜的顶角。 （a） (b) 图1 图2光路图 测三棱镜顶角A的步骤：图2是自准法测量时的光路。①给刻度盘上的两个游标标上记号1和2，合上小灯开关，使望远镜目镜中的叉丝被灯光照亮。②将三棱镜如图1（a）所示放在载物台上，锁紧望远镜支架与刻度盘联接螺丝及载物台锁紧螺丝，慢慢旋转内游标带着载物台一起，使三棱镜的AB面与由望远镜 1江兴方.大学物理实验[M].科学出版社，—183. C b a c
射出的光线垂直，2此时从目镜里观察到的绿色“十”字像位于调整叉丝中心C 位置[如图1（b ）所示]。然后在刻度盘上分别读出游标1的度数1?和游标2的度数2?，并记录在表1中。③继续旋转载物台，直至AC 面与由望远镜射出的光线垂直，这时从目镜里观察到的绿色“十”字像同样位于调整叉丝的中心位置C 处。分别记下游标1和2的读数'1?和'2?，并记录在表1中。为了消除偏心差棱 镜的AB 面和AC 面的法线的夹角 ()()11221''2?????=-+-???? 如果','2211????<<，则取它们差的绝对值。如果游标在转动的过程中经过零点，则该游标的度数应加上?360。例如游标2在三棱镜由AB 面转到AC 使AC 面对准望远镜的过程中经过了零点，则'2?的度数加上?360。由几何关系的望远镜的顶角： ()()11221180180''2A α?????∠=∠=-=--+-???? ⑴ 这样测量5组数据，把数据填到表1里，再计算出每组三棱镜顶角A 的值，最后计算A 的加权平均值。 反射法 用反射 法测量的前提条件是：调节平行光管的狭缝宽度使它发射出来的光 是平行的，并且经三棱镜反射面反射后在望远镜目镜里的狭缝的像是清晰的。 反射法实验步骤：①接通汞灯光源，转动望远镜使其与平行光管构成一个θ角，θ角小于?90。此时将望远镜固定不动，且保持两者的位置不变。②移动载物台，带着刻度盘一起转，使狭缝射出的光经过AB 面反射后反射光线能够进入望远镜，此时从目镜里观察到的经过AB 面反射过来的狭缝的像应与望远镜的十字线的竖直线无视差。从度盘上读出两个游标1的度数1?和游标2的度数2?，并记录在表2中。这两个度数表示AB 光学面法线1n 的位置。③继续旋转载物台，使由狭缝射出的光经过AC 面反射后反射光线能够进入望远镜，并且从目镜里观察到狭缝的像应与望远镜的十字线的竖直线无视差。从度盘上读出两游标1和2对应的度数'1?和'2?，并记录在表2中。此度数表示AC 面法线 2n 的位置。 2江兴方.大学物理实验[M].科学出版社，—183.
分光计的调节和使用实验报告
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长安大学----分光计实验报告 7系05级孙明伟PB05007213 06.4.9. 实验目的：着重训练分光计的调整技术和技巧，并用它来测量三棱镜的顶角和最小偏向角，计算出三棱镜材料的折射率。 实验原理：1）分光计的调节原理。（此项在实验的步骤中，针对每一步详细说明。） 2）测折射率原理： 实验要求：调整要求：①平行光管发出平行光。当i 1 ＝i 2 '时，δ为 最小,此时 2 1 A i= ' 2 21 1 1 min A i i i- = ' - = δ ) ( 2 1 min 1 A i+ =δ 设棱镜材料折射率为n，则 2 sin sin sin 1 1 A n i n i= ' = 故 2 sin 2 sin 2 sin sin min 1 A A A i n + = = δ 由此可知，要求得棱镜材料折射率n，必须测出其顶角 Ａ和最小偏向角 min δ。
②望远镜对平行光聚焦。 ③望远镜，平行光管的光轴垂直一起公共轴。 ④调节动作要轻柔，锁紧螺钉锁住即可。 ⑤狭缝宽度1mm 左右为宜。 实验器材：分光计，三棱镜，水银灯光源，双面平行面镜。 实验步骤：⒈调整分光计： （1） 调整望远镜： ａ目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。 ｂ调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。 ｃ调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光 轴垂直时，反射象落在上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。 （2） 调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴：将被照明的 狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光。 2. 使三棱镜光学侧面垂直望远镜光轴。 （1）调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，是 镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直。 （2）接通目镜照明光源，遮住从平行光管来的光，转动载物台， 在望远镜中观察从侧面AC 和AB 返回的十字象，只调节台下三螺钉，使其反射象都落在上十子线处。 3. 测量顶角A ：转动游标盘，使棱镜AC 正对望远镜记下游标１ 的读数1θ和游标２的读数2θ。再转动游标盘，再使
分光计调节及三棱镜顶角测量数据处理范例 1、 表1、实验数据记录表 次序 1? ' 1? 2? ' 2? 1 279°5’ 99°6’ 399°12’ 219°9’ 2 279°5’ 99°5’ 399°12’ 219°8’ 3 279°6’ 99°7’ 399°12’ 219°7’ 4 279°6’ 99°6’ 399°12’ 219°8’ 5 279°6’ 99°6’ 399°12’ 219°8’ 6 279°5’ 99°6’ 399°10’ 219°8’ 7 279°6’ 99°6’ 399°11’ 219°8’ 8 279°4’ 99°4’ 399°11’ 219°9’ 注：极限误差0.017m ?=? 2、实验数据处理 A 、对 1 ?进行数据处理: 根据肖维涅准则，对以 1 ?测量量进行检查，无坏值出现。 8 111 1 279.098 i i ??== =? ∑ 1 0.0044S ?= =? v p t =1.08 1 0.0047 A vp u t S ?= = 0.017 0.0098 B u = = 10.011u ==? B 、对 1' ?进行数据处理: 根据肖维涅准则，对以 1' ?测量量进行检查, 发现第8组数据为坏值,剔除其值后无再 发现其它坏值。 7 111 1'99.107 i i ?? == =? ∑ 1 ' 0.0037S ? = =? v p t =1.09 1 '0.0040 A vp u t S ?= = 0.0098 B u = = 1'0.010u ==?
C 、对 2 ?进行数据处理: 根据肖维涅准则，对以2 ?测量量进行检查，发现第6组数据为坏值,剔除其值后无再发 现其它坏值。 7 2 21 1399.207 i i ? ? == =? ∑ 2 0.0031S ?= =? v p t =1.09 2 0.0034 A vp u t S ?== 0.017 0.0098 B u = = 20.010u ==? D 、对 2' ?进行数据处理: 根据肖维涅准则，对以 2' ?测量量进行检查,无坏值出现。 8 221 1 '219.148 i i ??== =? ∑ 2 ' 0.0038S ? = =? v p t =1.08 2 '0.0041 A vp u t S ?== 0.017 0.0098 B u = = 2'0.010u ==? 总结： 顶角平均值： ' ' 12121[]60.044 A ????= -+-=? 不确定度： 0.01k A u = ≈? 三棱镜顶角： 60.040.01A =?±? (p=0.683) 相对不确定度： 0.0160.04A E ? = ?=0.017% 3、讨论： A 、谈谈你对本实验的理解。 B 、为什么三棱镜的顶点应放在靠近载物台中心？（选作） C 、证明 2? = A ？（选作） 答：（略） 注：数据处理软件里的“实验项目->分光计”可以把分自动转化为度
分光计的调整与三棱镜顶角的测量示范报告【实验目的】 1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用； 2、学习分光计调节的要求和调节方法； 3、测量三棱镜顶角 【实验仪器】 1、分光计：（型号：JJY-Π型），最小刻度1'； 2、钠灯：（型号：GY-5）； 3、三棱镜棱角:60o±5′（材料：重火石玻璃，nD = 1.6475）； 4、双面反射镜，变压器(6.3V/220V) 【实验原理】 （1）分光计调整 总要求：望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。 分要求：有三个如下： 〈1〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）、其光轴与分光计中心轴垂直调整方法： ①对望远镜的目镜进行调焦，从望远镜中能清晰看到分划板十字准线
②对望远镜的物镜进行调焦，用“自准直法”进行，从望远镜中能清晰看到绿“+”字像、且无视差。 ③分别从望远镜看到从小镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调整用线（分划板上方的十字叉线）重合。 ④在望远镜能接收平行光的基础上，根据反射定律，应用“各半调节法”进行调整。〈2〉载物台垂直仪器主轴 调整方法： 将双面镜旋转90°，同时旋转载物台90°，调节一个螺丝，分别从望远镜看 到从双面镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调整用线（分 划板上方的十字叉线）重合。 〈3〉平行光管出射平行光； 调整方法： 从望远镜里看到平行光管狭缝清晰像呈现在分划板上且无视差。 望远镜对准平行光管（注意：这一步及后面操作绝对不能动望远镜的仰角调节螺丝以及物镜和目镜的焦距），从望远镜观察平行光管狭缝的像，调节平行光管透镜的焦距，使从望远镜清晰看到狭缝的像（一条明亮的细线）呈现在分划板上为止。这时望远镜接收到的是平行光，也就是说，平行光管出射的是平行光。 〈4〉平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直