实验二十四分光计的调整与使用
实验内容
1．测定棱镜顶角、最小偏向角。
2．测定棱镜材料的折射率。
教学要求
?? １．了解分光计的结构及各组成部件的作用。
?? ２．熟悉分光计的调整要求，掌握其调整技术。
实验器材
分光计，双面镜，钠光灯，三棱镜。
光线在传播过程中，遇到不同介质的分界面时，会发生反射和折射，光线将改变传播的方向，结果在入射光与反射光或折射光之间就存在一定的夹角。通过对某些角度的测量，可以测定折射率、光栅常数、光波波长、色散率等许多物理量。因而精确测量这些角度，在光学实验中显得十分重要。
?? 分光计是一种能精确测量上述要求角度的典型光学仪器，经常用来测量材料的折射率、色散率、光波波长和进行光谱观测等。由于该装置比较精密，控制部件较多而且操作复杂，所以使用时必须严格按照一定的规则和程序进行调整，方能获得较高精度的测量结果。
分光计的调整思想、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方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。对于初次使用者来说，往往会遇到一些困难。但只要在实验调整观察中，弄清调整要求，注意观察出现的现象，并努力运用已有的理论知识去分析、指导操作，在反复练习之后才开始正式实验，一般也能掌握分光计的使用方法，并顺利地完成实验任务。
??
实验原理
?? 三棱镜如图24-1 所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角α称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。
图24-1三棱镜示意图
?? 1．反射法测三棱镜顶角α
T 如图24-2 所示，一束平行光入射于三棱镜，经过AB面和AC面反射的光线分别沿
3
和4T 方位射出，3T 和4T 方向的夹角记为θ，由几何学关系可知： ?? 342
12T T -==
θα
图24-2反射法测顶角
2．最小偏向角法测三棱镜玻璃的折射率 假设有一束单色平行光LD 入射到棱镜上，经过两次折射后沿ER 方向射出，则入射光线LD 与出射光线ER 间的夹角δ称为偏向角，如图24-3所示。
? 图24-3最小偏向角的测定
转动三棱镜，改变入射光对光学面AC 的入射角，出射光线的方向ER 也随之改变，即偏向角δ发生变化。沿偏向角减小的方向继续缓慢转动三棱镜，使偏向角逐渐减小；当转到某个位置时，若再继续沿此方向转动，偏向角又将逐渐增大，此位置时偏向角达
到最小值，测出最小偏向角min δ。可以证明棱镜材料的折射率n 与顶角α及最小偏向角的关系式为 2
sin )(21sin min ααδ+=n 实验中，利用分光镜测出三棱镜的顶角α及最小偏向角min δ，即可由上式算出棱镜材料的折射率n 。
操作步骤
1．分光计的调整
?? 在进行调整前，应先熟悉所使用的分光计中下列螺丝的位置：
?? ①目镜调焦(看清分划板准线)手轮； ②望远镜调焦(看清物体)调节手轮(或螺丝)；③调节望远镜高低倾斜度的螺丝；④控制望远镜(连同刻度盘)转动的制动螺丝；⑤调整载物台水平状态的螺丝；⑥控制载物台转动的制动螺丝；⑦调整平行光管上狭缝宽度的螺丝；⑧调整平行光管高低倾斜度的螺丝；⑨平行光管调焦的狭缝套筒制动螺丝。
(1)目测粗调。将望远镜、载物台、平行光管用目测粗调成水平，并与中心轴垂直(粗调是后面进行细调的前提和细调成功的保证)。
(2)用自准法调整望远镜，使其聚焦于无穷远。
①调节目镜调焦手轮,直到能够清楚地看到分划板"准线"为止。
?? ②接上照明小灯电源，打开开关，可在目镜视场中看到如图24-4所示的“准线”和带有绿色小十字的窗口。
? 图24-4目镜视场
?? ③将平面镜按图24-5所示方位放置在载物台上。这样放置是出于这样的考虑：若要调节平面镜的俯仰，只需要调节载物台下的螺丝a 1或a 2即可，而螺丝a 3的调节与平面镜的俯仰无关。
图24-5平面镜的放置
?? ④沿望远镜外侧观察可看到平面镜内有一亮十字，轻缓地转动载物台，亮十字也随之转动。但若用望远镜对着平面镜看，往往看不到此亮十字，这说明从望远镜射出的光没有被平面镜反射到望远镜中。
我们仍将望远镜对准载物台上的平面镜，调节镜面的俯仰，并转动载物台让反射光返回望远镜中，使由透明十字发出的光经过物镜后（此时从物镜出来的光还不一定是平行光），再经平面镜反射，由物镜再次聚焦，于是在分划板上形成模糊的像斑（注意：调节是否顺利，以上步骤是关键）。然后先调物镜与分划板间的距离，再调分划板与目镜的距离使从目镜中既能看清准线，又能看清亮十字的反射像。注意使准线与亮十字的反射像之间无视差，如有视差，则需反复调节，予以消除。如果没有视差，说明望远镜已聚焦于无穷远。
?? (3)调整望远镜光轴，使之与分光计的中心轴垂直。
?? 平行光管与望远镜的光轴各代表入射光和出射光的方向。为了测准角度，必须分别使它们的光轴与刻度盘平行。刻度盘在制造时已垂直于分光计的中心轴。因此，当望远镜与分光计的中心轴垂直时，就达到了与刻度盘平行的要求。
具体调整方法为：平面镜仍竖直置于载物台上，使望远镜分别对准平面镜前后两镜面，利用自准法可以分别观察到两个亮十字的反射像。如果望远镜的光轴与分光计的中心轴相垂直，而且平面镜反射面又与中心轴平行，则转动载物台时，从望远镜中可以两次观察到由平面镜前后两个面反射回来的亮十字像与分划板准线的上部十字线完全重合，如图24-6（c）所示。若望远镜光轴与分光计中心轴不垂直，平面镜反射面也不与中心轴相平行，则转动载物台时，从望远镜中观察到的两个亮十字反射像必然不会同时与分划板准线的上部十字线重合，而是一个偏低，一个偏高，甚至只能看到一个。这时需要认真分析，确定调节措施，切不可盲目乱调。重要的是必须先粗调：即先从望远镜外面目测，调节到从望远镜外侧能观察到两个亮十字像；然后再细调：从望远镜视场中观察，当无论以平面镜的哪一个反射面对准望远镜，均能观察到亮十字时，如从望远镜中看到准线与亮十字像不重合，它们的交点在高低方面相差一段距离如图24-6(a)所示。?此时调整望远镜高低倾斜螺丝使差距减小为h/2，如图24-6(b)所示。再调节载物台下的水平调节螺丝，消除另一半距离，使准线的上部十字线与亮十字线重合，如图24-6(c)所示。之后，再将载物台旋转180o，使望远镜对着平面镜的另一面，采用同样的方法调节。如此反复调整，直至转动载物台时，从平面镜前后两表面反射回来的亮十字像都能与分划板准线的上部十字线重合为止。这时望远镜光轴和分光计的中心轴相垂直，常称这种方法为逐次逼近各半调整法。
图24-6 亮十字像与分划板准线的位置关系
?? （4）调整平行光管
?? 用前面已经调整好的望远镜调节平行光管。当平行光管射出平行光时，则狭缝成像于望远镜物镜的焦平面上，在望远镜中就能清楚地看到狭缝像，并与准线无视差。?? ①调整平行光管产生平行光。取下载物台上的平面镜，关掉望远镜中的照明小灯，用钠灯照亮狭缝，从望远镜中观察来自平行光管的狭缝像，同时调节平行光管狭缝与透镜间的距离，直至能在望远镜中看到清晰的狭缝像为止，然后调节缝宽使望远镜视场中的缝宽约为1mm。
?? ②调节平行光管的光轴与分光计中心轴相垂直。望远镜中看到清晰的狭缝像后，转动狭缝（但不能前后移动）至水平状态，调节平行光管倾斜螺丝，使狭缝水平像被分划板的中央十字线上、下平分，如图24-7(a)所示。这时平行光管的光轴已与分光计中心轴相垂直。再把狭缝转至铅直位置，并需保持狭缝像最清晰而且无视差，位置如图24-7(b)所示。
图24-7狭缝像与分划板位置
?? 至此分光计已全部调整好，使用时必须注意分光计上除刻度圆盘制动螺丝及其微调螺丝外，其它螺丝不能任意转动，否则将破坏分光计的工作条件，需要重新调节。?? 2.测量
?? 在正式测量之前，请先弄清你所使用的分光计中下列各螺丝的位置：①控制望远镜（连同刻度盘）转动的制动螺丝；②控制望远镜微动的螺丝。
????(1)用反射法测三棱镜的顶角
?? 如图24-2 所示，使三棱镜的顶角对准平行光管，开启钠光灯，使平行光照射在三棱
镜的AC 、AB 面上，旋紧游标盘制动螺丝，固定游标盘位置，放松望远镜制动螺丝，转动望远镜（连同刻度盘）寻找AB 面反射的狭缝像，使分划板上竖直线与狭缝像基本对准后，旋紧望远镜螺丝，用望远镜微调螺丝使竖直线与狭缝完全重合，记下此时两对称游标上指示的读数3T 、'3T 。转动望远镜至AC 面进行同样的测量得4T 、'4T 。可得 '441T T -=θ '33'1T T -=θ
三棱镜的顶角α为 ()??
????+='112121θθα 重复测量三次取平均。
?? (2)最小偏向角的测量
?? 分别放松游标盘和望远镜的制动螺丝，转动游标盘（连同三棱镜）使平行光射入三棱镜的AC 面，如图24-3 所示。转动望远镜在AB 面处寻找平行光管中狭缝的像。然后向一个方向缓慢地转动游标盘（连同三棱镜）在望远镜中观察狭缝像的移动情况，当随着游标盘转动而向某个方向移动的狭缝像，正要开始向相反方向移动时，固定游标盘。轻轻地转动望远镜，使分划板上竖直线与狭缝像对准，记下两游标指示的读数，记为5T 、'5T ；然后取下三棱镜，转动望远镜使它直接对准平行光管，并使分划板上竖直线与狭缝像对准，记下对称的两游标指示的读数，记为6T 、'6T ，可得
()
'5'656min 21T T T T -+-=δ 重复测量三次求平均。
列表记录所有的数据，表格自拟。
注意事项
１．望远镜、平行光管上的镜头，三棱镜、平面镜的镜面不能用手摸、揩。如发现有尘埃时，应该用镜头纸轻轻揩擦。三棱镜、平面镜不准磕碰或跌落，以免损坏。 ２．分光计是较精密的光学仪器，要加倍爱护，不应在制动螺丝锁紧时强行转动望远镜，也不要随意拧动狭缝。
３．在测量数据前务须检查分光计的几个制动螺丝是否锁紧，若未锁紧，取得的数据会不可靠。
４．测量中应正确使用望远镜转动的微调螺丝，以便提高工作效率和测量准确度。 ５．在游标读数过程中，由于望远镜可能位于任何方位，故应注意望远镜转动过程中是否过了刻度的零点。如越过刻度零点，则必须按式（θθ--'0360）来计算望远镜
的转角。例如当望远镜由位置Ⅰ转到位置Ⅱ时，双游标的读数分别如下表所示：
由左游标读数可得望远镜转角为：58119=-=I I θθ?左
由右游标读数可得望远镜转角为：∏∏--=θθ?‘右0360=1190?58’。
?? 6．一定要认清每个螺丝的作用再调整分光计，不能随便乱拧。掌握各个螺丝的作用
可使分光计的调节与使用事半功倍。
?? 7．调整时应调整好一个方向，这时已调好部分的螺丝不能再随便拧动，否则会造成前功尽弃。
?? 8．望远镜的调整是一个重点。首先转动目镜手轮看清分划板上的十字线，而后伸缩目镜筒看清亮十字。
问题讨论
?? １．分光计调整的要求是什么？
?? ２．转动载物台上的平面镜时，望远镜中看不到由镜面反射的绿十字像，应如何调节？
3．分析分光计的设计原理。
4．分光计为什么要调整为望远镜光轴与分光计中心轴相垂直？如果两者不垂直对测量结果有何影响？
5．若平面镜两面的绿十字像，一个偏高，在水平线上方距离为ａ；另一个偏下，与水平线距离为5a，应如何调节？
? 6．用反射法测量三棱镜顶角时，为什么必须将三棱镜的顶角置于载物台中心附近？试作图说明。
实验十二 分光计的调节及三棱镜顶角的测定 实验目的：1．深入了解分光计的构造和设计原理，学会调整分光计的正确方法； 2．掌握测定棱镜顶角的方法； 实验仪器：分光计 分光计调整用双平面镜 三棱镜 实验原理： 将分光计的载物台和望远镜筒调节水平，再将三棱镜放到载物台上，如图：调节望远镜筒使之主轴分别与AC 、AB 设此时游标盘的读数分别为()21,?? ，()','21??则其顶角()2211''2 1 180180?????-+-- =-= A 实验过程（内容、步骤、原始数据等）： ⒈调节分光计： ①旋转目镜一直到能够清楚地看到分划板刻度线。 ②将双面镜放到载物台上，如图： 转动载物台，一直到能够在望远镜中看到绿“十”字像。如果绿“十”字像模糊。可拉动目镜筒，使之清晰； ③调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时，绿“十”字像与分划板上十字线重合，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。 （调节方法：对半调节） 此时证明望远镜筒和载物台均已水平。 2. 使三棱镜光学侧面垂直望远镜光轴。 ①将双面镜拿下来，再将棱镜放到载物台上，使棱镜三边与台下三螺钉的连线所 成三边互相垂直。 ②转动载物台，在望远镜中观察从棱镜侧面AC 和AB 返回的十字象，只调
节载物台下正对棱镜侧面的那个螺钉，使绿“十”字像都落在上十子线处。此时说明望远镜已与AC 面或AB 面垂直。 ③测量顶角A ：转动游标盘，使棱镜AC 面和望远镜垂直，记下游标１的读数1?和游标２的读数2?。再转动游标盘，使AB 面和望远镜垂直，记下游标１的读数'1?和游标２的读数'2?。同一游标两次读数之差11'??-或22'??-，即是载物台转过的角度?，而?是Ａ角的补角。 ()2211''2 1 180180?????-+-- =-= A 重复测量5两次，记下数据。 数据处理（数据处理、结果分析、问题讨论及总结）： 测量结果：1.代真值：=A 2.算术平均值的标准偏差：()() =-?=∑12 n n A A σ 3.相对误差：E ＝ 4.结果表示A= ± E ＝ （具体公式参见 课本22页）
实验十 分光计的调整与使用 实验目的 1.了解分光计的基本结构和原理； 2.掌握分光计的调整要求和调整方法； 3.用分光计测三棱镜的顶角。 实验仪器 分光计，汞灯，玻璃三棱镜 仪器描述 分光计是一种精确测量角度的仪器，它常用来测量折射率、光波波长、色散率和观察光谱等。它是一种比较精密的仪器。分光计的结构如图10-1所示。 1－狭缝装置；2－狭缝装置锁紧螺钉；3－平行光管；4－制动架（二）；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－阿贝自准直目镜；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－支臂；15－望远镜微调螺钉；16－转座与度盘止动螺钉；17－望远镜止动螺钉；18－制动架（一）；19－底座；20－转座；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－平行光管水平调节螺钉；27－平行光管仰角调节螺钉；28－狭缝宽度调节手轮 图10-1分光计的结构示意图 分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物台和读数圆盘5部分组成。
1.分光计底座底座中心有一固定转轴，望远镜、读数盘、载物台套在中心转轴上，可绕其旋转。 2.望远镜望远镜由物镜Y和目镜C组成，如图10－2所示。为了调节和测量，物镜和目镜之间装有分划板P，分划板上刻有“?”形格子，它固定在B筒上。目镜可沿B筒前后移动以改变目镜与分划板的距离，使“?”形格子能调到目镜的焦平面上。物镜固定在A筒的另一端，是一个消色复合透镜。B筒可沿A 筒滑动，以改变“?”形格子与物镜的距离，使“?”形格子既能调到目镜焦平面上又同时能调到物镜焦平面上。我们所使用的目镜是阿贝目镜，在目镜和分划板间紧贴分划板下边胶粘着一块全反射小棱镜R（此小棱镜遮去一部分视野），在分划板与小棱镜相接触的面上，镀有不透光的薄膜，并在薄膜上刻画出一个透光小十字，小十字的交点对称于分划板上边的十字线的交点，如图10-2所示。 图10-2阿贝目镜式望远镜 在目镜调节管外装有一个“T”型接头，在接头中装有一个磨砂电珠（电压6.3V，由专用变压器供电）。电珠发出的光透过绿色虑光片V和目镜调节管B上的小方孔射到小棱镜上，经它全反射后，透过小十字方向转为沿望远镜轴线，从物镜Y射出。若被物镜外面的平面镜反射回来，将成绿色十字像落在分划板上。 3．平行光管它的作用是产生平行光。一端是一个消色的复合正透镜，另一端是可调狭缝。如图10－3所示，狭缝和透镜的距离可通过伸缩狭缝套筒来调节，只要将狭缝调到透镜的焦平面上，则从狭缝进入的光经透镜后就成为平行光。狭
分光计的调整和使用 [分光计的结构] 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； (a) 22. 载物台锁紧螺丝。 [分光计的调整内容和方法] 1.望远镜的调整 望远镜的结构如图(b) (b) (c) （1）目测粗调 调整载物台下的三个调平螺丝（21），使载物台呈水平状态。调节望远镜斜度调节螺丝（5）和平行光管倾斜度调节螺丝（9），使它们的光轴大致垂直于分光计转轴。 打开分光计电源，转动目镜调焦手轮（3），调节目镜对分化板的距离，看清分划板上的刻线和“+”字窗的亮线，然后放上双面镜。转动平台，观察从双面镜正、反两面反射的像是否进入望远镜内。适当调节望远镜斜度调节螺丝和载物台下的三个调平螺丝，使十字像进入望远镜镜筒内，如图(c)。 双面镜放置方法：将双面镜放置在载物台中央，与载物台上任意两个螺丝平行，如图(d)。
（d）（e） (f) (2)用自准直法调整望远镜聚焦于无穷远 伸缩目镜筒调节物镜和分划板的距离，使十字像清晰并无视差。 2．调整望远镜光轴和载物台，使之与分光计转轴垂直 调节载物台螺丝a如图(d)和望远镜倾斜度调节螺丝，使双面镜的正、反两面的反射像都成像在望远镜中分划板上方与“+”字窗对称的水平线上，如图（f）。调节方法：如果从双面镜正反两面反射回来的“+”字像都在分划板上水平线的上方或都在下方，可调节望远镜的斜度调节螺丝；如果正、反两面的反射像分别成像在上水平线的上下两侧，可采用逐次逼近法，即调节平台螺丝a，使像与叉丝距离移近一半；再调望远镜下的倾斜度螺丝，使像与叉丝重合，反之亦然。转过180°后，重复上面方法调节。 3．调整载物台垂直于分光计转轴 90，如图(e)。调节载物台另外两个螺丝b和c，仍在载物台上将双面镜转 采用逐次逼近法调节，使双面镜的正反两面的反射像与分划板上水平字线重合。 4.调整平行光管 （1）用光源将平行光管前面的狭缝照亮， 用望远镜观察狭缝的像是否清晰，同时调 节缝宽(11)，伸缩狭缝筒的位置直到看见 清晰的狭逢像(一条黄线)如图（g）。 （2）调节平行光管的斜度调节螺丝（9）， 使狭缝像在分划板上居中，上下对称。 [注意事项] 1．调节过程中，每一步调好后，在调节下一步的时候，不能再破坏原来的调节；2．不要用手触摸光学表面； 3．调节平行光管时再开钠灯，打开后不要再频繁开关； 4．不要将双面镜和三棱镜碰落、打碎，实验完毕后交给老师。 与分光计有关的实验 用分光计测量三棱镜的顶角及最小偏向角、光栅衍射实验、偏振光及其应用、超声光栅实验等。
实验八 分光计的调节和使用 【实验目的】 1．了解分光计的结构及各组成部件的作用，正确掌握调整分光计的要求和方法； 2．测定三棱镜的顶角。 【实验仪器】 JJY1′型分光计、低压汞灯电源、平面镜、三棱镜。 【实验原理】 三棱镜如图8-1所示。 图8-1 图8-2 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 为毛玻璃 面，称为三棱镜的底面。 1．自准法测量三棱镜的顶角 图8-2为自准法测量三棱镜顶角的示意图。光线垂直人射于AB 面而沿原路反射回来， 记下此时光线入射方位T 1，然后使光线垂直入射于AC 面，记下沿原路反射回来的方位T 2。则角21T T -=ψ,而顶角ψα-=O 180，即： 21180T T --=α （8-1） 2．分光计 （1）结构 分光计的型号很多，结构基本相同，都是由4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（参阅图8-3）。分光计的下部有一个竖轴，称为分光计的中心轴。
① 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 板及物镜三部分。分划板上刻画的是“╪”准线，而且边上粘有一块45°全反射小棱镜， 其表面涂了不透明薄膜，薄膜上刻了一个空心十字窗口，小电珠光从管侧射人后，调节目镜 前后位置，可以在望远镜目镜视场中看到如图8-4（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，使分划板处于物镜焦平面上时，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，此像将落在准线上方的交叉点上，如图8-4 （b ）所示。 ② 平行光管。它是由一个宽度和位置均可调节的狭缝和一个会聚透镜所组成。如图8-5 所示。当狭缝位于透镜的焦平面上时，凡是从狭缝进入平行光管的光线，过透镜射出后，都 成为平行光束。 ③ 载物台。载物台套装在游标盘上，可以绕中心轴转动，它是为放置平面镜、棱镜、 光栅或其他被测光学元件而设置的。台下有三个螺丝，可调节平台水平。 ④ 读数装置。读数装置由刻度圆盘和沿圆盘边相隔180°对称的两游标T 和T ′组成。 刻度圆盘相差360°，最小分度为0.5°（30′），小于0.5°的读数利用游标读出。游标上 有30格，所以游标上的读数单位为1′。角游标的读法与游标相同。如图37-6所示位置。 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。 （2）调整 为了准确测量角度，测量前应了解分光计上每个零件的作用以便调节。一台已调好的分 光计必须具备以下3个条件：1）望远镜聚焦于无穷远，或称适合于观察平行光；2）平行光 管射出的光是平行光——即狭缝口的位置正好处于平行光管透镜（物镜）的焦平面处；3） 1．狭缝装置 2．狭缝装置锁紧螺钉 3．平行光管部件 4．制动架(二)5．载物台6．载物台 调平螺钉(3只) 7．载物台锁紧螺钉 8．望远镜部件9．目镜锁紧螺钉10．阿贝式自准直目镜 11．目镜视度调节手轮12．望远镜光轴高低调节螺钉13．望远镜光轴水平调节螺钉 14．支臂 15．望远镜微调螺钉 16．转座与度盘止动螺钉17．望远镜止动螺钉18．制动架(一) 19．底 座 20．转座 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 行光管光轴水平调节螺钉27．平行光管光轴高低调节螺钉 28．狭缝宽度调节手轮平螺钉(3只) 图 8-3
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。
实验要求：调整要求：①平行光管发出平行光。当i 1 = i '2时，S 为 A 最小，此时r 1 i i =2（陥 +A ） 设棱镜材料折射率为n ，则 ..， .A sin i j = nsin = nsin — 2 .陥+ A sin 2 .A sin — 2 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5min 。 长安大学 分光计实验报告 7系05级 PB05007213 0649. 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。） ）测折射率原理: A 7, 1.2-S 三棱畫*小《向 角原理图 sinh n = . A sin — 2 由此可知,
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1mn 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：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。 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。 (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。 图7.1,2-10側检??肃A 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 读数日1和游标2的读数&2。再转动游标盘，再使 AB 面正 A 0 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 2. 使三棱镜光学侧面垂直望远镜光轴。 3.
分光计的调整与使用 加灰色底纹部分是预习报告必写部分 【实验目的】 1.了解分光计的基本结构和原理 2.掌握分光计的调整要求和调整方法 3.学会使用调整好的分光计测三棱镜的顶角 【实验仪器与用具】 分光计主要由底座、平行光管、望远镜、载物台和读数圆盘五部分组成。外形如图1所示。 图1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；4—制动架(二)；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—阿贝式自准直目镜；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—转座与刻度盘止动螺钉；16—望远镜止动螺钉；17—制动架(一)；18—底座；19—转座；20—刻度盘；21—游标盘；22—游标盘微调螺钉；23—游标盘止动螺钉；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 (1)底座——中心有一竖轴，望远镜和读数圆盘可绕该轴转动，该轴也称为仪器的公共轴或主轴。 (2)平行光管——是产生平行光的装置，管的一端装一会聚透镜，另一端是带有狭缝的圆筒，狭缝宽度可以根据需要调节。 (3)望远镜——观测用，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，三个管彼此可以相互移动，也可以用螺钉固定。参看图2，在中管的分划板下方紧贴一块45°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。光线从小棱镜的另一直角边入射，从45°反射面反射到分划板上，透光部分便形成一个在分划板上的明亮的十字窗。 (4)载物台——放平面镜、棱镜等光学元件用。台面下三个螺钉可调节台面的倾斜角度，平台的高度可旋松螺钉(7)升降，调到合适位置再锁紧螺钉。 (5)读数圆盘——是读数装置。由可绕仪器公共轴转动的刻度盘和游标盘组成。度盘上刻有720等分刻线，格值为30分。在游标盘对称方向设有两个角游标。这是因为读数时，要读出两个游标处的读数值，然后取平均值，这样可消除刻度盘和游标盘的圆心与仪器主轴的轴心不重合所引起的偏心误差。
分光计的调整与使用 实验内容 1．测定棱镜顶角、最小偏向角。 2．测定棱镜材料的折射率。 教学要求 ?? １．了解分光计的结构及各组成部件的作用。 ?? ２．熟悉分光计的调整要求，掌握其调整技术。 实验器材 分光计，双面镜，钠光灯，三棱镜。 光线在传播过程中，遇到不同介质的分界面时，会发生反射和折射，光线将改变传播的方向，结果在入射光与反射光或折射光之间就存在一定的夹角。通过对某些角度的测量，可以测定折射率、光栅常数、光波波长、色散率等许多物理量。因而精确测量这些角度，在光学实验中显得十分重要。 ?? 分光计是一种能精确测量上述要求角度的典型光学仪器，经常用来测量材料的折射率、色散率、光波波长和进行光谱观测等。由于该装置比较精密，控制部件较多而且操作复杂，所以使用时必须严格按照一定的规则和程序进行调整，方能获得较高精度的测量结果。 分光计的调整思想、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方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。对于初次使用者来说，往往会遇到一些困难。但只要在实验调整观察中，弄清调整要求，注意观察出现的现象，并努力运用已有的理论知识去分析、指导操作，在反复练习之后才开始正式实验，一般也能掌握分光计的使用方法，并顺利地完成实验任务。 ?? 实验原理 ?? 三棱镜如图24-1 所示，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角α称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。 图24-1三棱镜示意图 ?? 1．反射法测三棱镜顶角α T 如图24-2 所示，一束平行光入射于三棱镜，经过AB面和AC面反射的光线分别沿 3
和4T 方位射出，3T 和4T 方向的夹角记为θ，由几何学关系可知： ?? 342 12T T -== θα 图24-2反射法测顶角 2．最小偏向角法测三棱镜玻璃的折射率 假设有一束单色平行光LD 入射到棱镜上，经过两次折射后沿ER 方向射出，则入射光线LD 与出射光线ER 间的夹角δ称为偏向角，如图24-3所示。 ? 图24-3最小偏向角的测定 转动三棱镜，改变入射光对光学面AC 的入射角，出射光线的方向ER 也随之改变，即偏向角δ发生变化。沿偏向角减小的方向继续缓慢转动三棱镜，使偏向角逐渐减小；当转到某个位置时，若再继续沿此方向转动，偏向角又将逐渐增大，此位置时偏向角达
实验30 分光计的调整和使用 分光计是一种测量光线偏转角的仪器，实际上就是一种精密的测角仪。由于不少物理量如折射率、波长……等往往可以用光线的偏折来量度，因此分光计是光学实验中的一种基本仪器。在分光计的载物台上放置色散棱镜或衍射光栅，它就成为一台简单的光谱仪器；在分光计上装上光电探测器，还可以对光的偏振现象进行定量的研究。为了保证测量的精确，分光计在使用前必须调整。分光计的调整方法对一般光学仪器的调整也是有一定通用性，因此学习分光计的调整方法也是使用光学仪器的一种基本训练。 [一]实验目的 1．了解分光计的结构，学会正确的调节和使用方法。 2．掌握用自准直法调节望远镜调焦至无穷远。 3．学会用分光计测量光学平面间夹角的方法。 [二]实验仪器 本实验使用JJY1 型的分光计。该分光计由“阿贝”式自准直望远镜、装有可调狭缝的平行光管、可升降的载物平台及光学度盘游标读数系统等四大部分组成。 1 ——目镜 2 ——小灯 3 ——望远镜筒 4 ——平行平面镜 5 ——平台倾斜度调节螺丝 6 ——平行光管 7 ——狭缝装置8 ——望远镜倾斜度调节螺丝 9 ——望远镜微调螺丝10——平行光管微调螺丝11——度盘微调螺丝12——望远镜锁进螺丝13——游标盘 图31-1
现将各部分逐一介绍。 1.“阿贝”式自准直望远镜 装有“阿贝”目镜的望远镜称“阿贝”式自准望远镜。 它用以观察平行光进行的方向。与普通望远镜相类似，它由物镜与目镜组成。改变物镜至目镜的距离，可以使不同距离远处的物体成象清晰。望远镜调焦于无穷远时，则可使从无穷远处来的平行光成象最清晰。 为了测量，物镜与目镜之间有叉丝，目镜与叉丝，及目镜、叉丝相对于物镜的距离均可调节，叉丝应位于目镜焦平面上。 目镜是有场镜和接目镜组成的，常用的目镜有二种：一是高斯目镜，在它的场镜和接目镜间装了一片与镜筒成45°角的薄玻璃片。当小灯的光经玻璃片反射后可将叉丝全部照亮。二是阿贝目镜，在目镜与叉丝之间装了一个全反射小三棱镜，小灯发出的光经小三棱镜反射后将叉丝的一部分照亮，而从目镜望去这照亮的部分刚好被小三棱镜遮住，故只能看到叉丝的其他部分，见图30-2。JJY1 型分光计采用的是阿贝目镜。 图30-2 望远镜可绕分光计中心轴转动，它的倾斜度也可通过螺丝进行调节，而望远镜固定螺丝则起着把望远镜倾斜度固定的作用，见图30-1。在望远镜与中心轴相连处有望远镜锁紧螺丝，放松时可使望远镜绕中心轴转动，旋紧时可固定望远镜，见图30-1。 2.平行光管 平行光管是仪器中产生平行光的机构。它有一个可改变缝宽的狭缝及一个会聚透镜所组成。狭缝至透镜的距离可调节。当用光源照明狭缝时，若狭缝刚好位于透镜焦平面处，则平行光管将发出平行光。平行光管与分光计底座固定在一起，它的倾斜度可以通过调整螺丝进行调节。而平行光管固定螺丝则起着把平行光管倾斜度固定的作用（见图30-1）。为了得到较精密的调整，望远镜和平行光管均装有微调机构，只要拧紧望远镜（或平行光管）的锁紧螺丝后，再转动其微调螺丝（见图30-1），则望远镜（或平行光管）就能转动微小角度。 3.升降的载物平台 载物小平台可放光学元件，如三棱镜、光栅等。有三只调节螺钉a、b和c可改变小平台倾斜度，见图30-3。载物台也有锁紧螺丝固定位置。
实验28 分光计的调节与使用 【一】实验目的 1.了解分光计的构造，学会分光计的调节方法。 2.学会用分光计测量三棱镜的顶角。 【二】实验仪器 分光计；电源；平面反射镜；三棱镜 【三】实验原理及过程简述 1.分光计的结构 分光计主要由四部分组成：望远镜；载物台；平行光管；读数盘 2．自准望远镜 图1 当分化板处于目镜和物镜的焦平面上，且平面镜垂直于望远镜的轴线时，十字架的像与十字叉丝重合，如图2。 图2
3．分光计测量三菱镜顶角的原理 图3 分光计调节好后把三菱镜放到载物台上，当望远镜同三菱镜的一个光学面垂直时，十字架的像应该与视场中的十字叉丝重合。如图可测量出望远镜转过的角度，则三菱镜的顶角为： ()()[] ' ' A 1212 2 1180 θ-θ+θ-θ - = 4. 实验步骤 1）调节望远镜使其适合于观察平行光； 2）调节望远镜和载物台的倾斜角度使其与分光计的轴线垂直； 3）测量三菱镜的顶角。 【四】数据记录 【五】 数据处理及误差计算 三菱镜顶角： )]()[(2 1180 12 12θθθθ'-'+-- = A 2601'= A 3602'= A 1603'= A 2603 3 21'=++= A A A A
20'=-=?A A A （A 0＝60度表示三菱镜顶角的理论值） %1.0%1000 =??= A A Er 【六】实验结果表达及误差分析 1． 实验结果 ?? ?=' ±'=% 1.02260Er A 2． 误差分析 本实验测量结果与三菱镜顶角的理论值相比误差非常小，误差产生的原因主要是由于分光计的载物台及望远镜很难精确同分光计的轴线垂直，这样十字架发光物体经三菱镜光学面反射所成的像很难精确同十字叉丝重合；读数时十字架像的竖线没有同叉丝的竖线精确重合。
分光计的调节与使用 1.分光计的结构 分光计主要由望远镜、平行光管、载物台、分度盘及游标盘组成，其结构见 图1； 1）望远镜 望远镜的目镜为自准直目镜，在其焦平面上装有带有双十字准线的分划板；分划板刻有十字叉丝，打开目镜照明小灯，可在目镜视场看到带有十字叉丝的绿色窗；望远镜可通过调节螺丝进行高低与水平的调节； 2）平行光管 平行光管的作用是产生平行光；平行光管的一端装有宽度可调的狭缝，当狭缝调到物镜的焦平面上时，由狭缝射出的光线经物镜便成为平行光； 3）载物台 载物台为双层结构，上层平台用于放置待测光学元件；两层之间有3个调平螺丝。用于调节上层平台的倾斜度；载物台高度可调，可单独转动，也可与游标盘固联一起同步转动； 图1分光计结构图 1.狭缝； 2.狭缝锁紧螺丝； 3. 狭缝宽度调节螺丝； 4.平行光管； 5.载物台； 6.载物台调平螺丝； 7.载物台锁紧螺丝； 8.望远镜； 9.望远镜锁紧螺丝；10.自准直目镜；11.目镜视度调节手轮；12. 望远镜光轴高低调节螺丝；13.望远镜光轴水平调节螺丝；14.望远镜微调螺丝；15.望远镜锁紧螺丝；16.分度盘与望远镜固联螺丝；17.游标盘；18.分度盘；19.游标盘微调螺丝；20.游标盘制动螺丝；21.平行光管光轴水平调节螺
4）分度盘与游标盘 分度盘与游标盘为读数装置；测量时分度盘应与望远镜同步转动，游标盘应与载物台同步转动；分度盘被等分为720格，每格为0.5， 即30'；游标盘游标的最小分度值为1'（读数方法参 照游标卡尺读数原理）。如图2所示的读数应为15038'；为消除仪器的偏心差，游标盘设有两个游 标； 2.分光计的调节 分光计调节前，应熟悉分光计的各部件及各螺丝的作用和用法。 调节要求：望远镜接收平行光（即聚焦无穷远）；平行光管产生平行光；望远镜与平行光管同轴，且与分光计的转轴垂直； 1）粗调 用眼睛目测，调节望远镜、平行光管和载物台，使三 者大致垂直于分光计的转轴；此步是进一步细调的基础； 2）自准直法调节望远镜 a .调节目镜；打开目镜照明灯，转动目镜视度调节手 轮，使分划板在目镜视场中清晰成像； b . 调节望远镜光轴与分光计转轴垂直：将平面镜按图11-7放置在载物台上，望远镜对准平面镜；慢慢转动载物台，调节载物台调平螺丝（1B 或2B ）以及望远镜光轴高低调节螺丝（图5中的15），使在目镜中能清楚的观察 到由平面镜反射回来的绿色十字叉丝像，并左右移动眼睛， 观察十字叉丝像与分划板是否有视差；用“各半调节法” 使十字叉丝像位于分划板上十字线中心（见图8）。具体 方法如下：调节载物台调平螺丝1B 或2B ，使十字叉丝像 与上十字线中心的距离减小一半，然后调节望远镜光轴高 低调节螺丝（图5中的12），使十字叉丝像位于分划板 上十字线中心；将载物台旋转180，使平面镜的另一面对 准望远镜，重复上述步骤；反复重复调节，直到平面镜的 任意一面反射回来的十字叉丝像都位于分划板上十字线中心的位置，且无视差为止；此时，望远镜的光轴与分光计转轴垂直。调好后，望远镜的调平螺丝不可再动； 游标 0 10 20 150160分度盘 图2 游标的读数 3B 图7 平面镜的放置 图8 衍射光栅的调节
大学物理实验（郑州大学） 实验八 分光计的调整和使用 【教学要求】 1.了解分光计的基本结构和原理 2.掌握分光计的调整要求和调整方法 【教学目的】 1.调整分光计，使其达到最佳工作状态，可进行精密测量 2.用调整好的分光计测三棱镜的顶角 【教学难点】 分光计的调节原理与方法 【实验仪器与用具】 分光计主要由底座、平行光管、望远镜、载物台和读数圆盘五部分组成。外形如图1所示。 图1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；4—制动架(二)；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—阿贝式自准直目镜；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—转座与刻度盘止动螺钉；16—望远镜止动螺钉；17—制动架(一)；18—底座；19—转座；20—刻度盘；21—游标盘；22—游标盘微调螺钉；23—游标盘止动螺钉；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 (1)底座——中心有一竖轴，望远镜和读数圆盘可绕该轴转动，该轴也称为仪器的公共轴或主轴。 (2)平行光管——是产生平行光的装置，管的一端装一会聚透镜，另一端是带有狭缝的圆筒，狭缝宽度可以根据需要调节。
(3)望远镜——观测用，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，三个管彼此可以相互移动，也可以用螺钉固定。参看图2，在中管的分划板下方紧贴一块45°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。光线从小棱镜的另一直角边入射，从45°反射面反射到分划板上，透光部分便形成一个在分划板上的明亮的十字窗。 (4)载物台——放平面镜、棱镜等光学元件用。台面下三个螺钉可调节台面的倾斜角度，平台的高度可旋松螺钉(7)升降，调到合适位置再锁紧螺钉。 (5)读数圆盘——是读数装置。由可绕仪器公共轴转动的刻度盘和游标盘组成。度盘上刻有720等分刻线，格值为30分。在游标盘对称方向设有两个角游标。这是因为读数时，要读出两个游标处的读数值，然后取平均值，这样可消除刻度盘和游标盘的圆心与仪器主轴的轴心不重合所引起的偏心误差。 图2望远镜结构 读数方法与游标卡尺相似，这里读出的是角度。读数时，以角游标零线为准，读出刻度盘上的度值，再找游标上与刻度盘上刚好重合的刻线为所求之分值。如果游标零线落在半度刻线之外，则读数应加上30′。 2.分光计的调整原理和方法 调整分光计，最后要达到下列要求： ①平行光管发出平行光； ②望远镜对平行光聚焦(即接收平行光)； ③望远镜、平行光管的光轴垂直仪器公共轴。 分光计调整的关键是调好望远镜，其他的调整可以以望远镜为标准。 (1)调整望远镜 1)目镜调焦 这是为了使眼睛通过目镜能清楚的看到图3所示分划板上的刻线。调焦方法是把目镜调焦手轮轻轻旋出，或旋进，从目镜中观看，直到分划板刻线清晰为止。 2)调望远镜对平行光聚焦 图3从目镜中看到的分划板图4载物台上双面镜放置的俯视图这是要将分划板调到物镜焦平面上，调整方法是： (a)把目镜照明，将双面平面镜放到载物台上。为了便于调节，平面镜与载物台下三个调节螺钉的相对位置如图4。 (b)粗调望远镜光轴与镜面垂直——用眼睛估测一下，把望远镜调成水平，再调载物台螺
161 实验十七 分光计的结构与调节 分光计是用来精确测量入射光和出射光之间偏转角度的一种仪器，所以分光计又叫测角仪。用它还可以测量折射率、色散率、光波波长等。分光计装置比较精密，结构较为复杂，使用时必须严格按照一定的步骤进行调节。其调整使用的思想、方法和技巧在光学仪器中有一定的代表性，掌握其操作技能与技巧，对学习使用其它光学仪器的调节有一定借鉴作用，也有利于掌握操作更为复杂的光学仪器。 一、实验目的 1.了解分光计的构造原理； 2.学会调节、使用分光计。 二、实验仪器 JJY－1′型分光计，汞光源，双面平面镜 三、分光计的结构 不同型号的分光计可能有个别部件不同，但其基本构造是由底座、平行光管、望远镜、载物台和圆盘等几部分组成。结构如图1所示。 图 1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；4—制动架(二)；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—阿贝式自 准直目镜；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—望远镜止动螺钉；16—转座与刻度盘止动螺钉；17—制动架(一)； 18—底座；19—转座；20—刻度盘；21—游标盘；22—游标盘微调螺钉；23—游标盘止动 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
162节。 镜结构如图2 所示。它由划板上有十字线，下 方紧物台：放平面镜、棱镜等光学元件用。台面下三个螺钉可调节台面的倾斜角度，平台接在1、底座：其中心有一竖轴，望远镜和读数圆盘可绕该轴转动，该轴也称为仪器的公共轴或主轴。 2、平行光管用以产生平行光，它的前端是一狭缝（1）、狭缝宽度调节手轮（26）可以调节其大小；它的另一端有消色差正透镜。用光源照亮狭缝，前后移动平行光管（3），使狭缝位于透镜的主焦平面上，则从透镜出来的光线为平行光。平行光管不能绕中心轴转动，可以作上下倾斜。其倾斜度的调节用调节螺旋（25）进行。 3、望远镜：望远镜装在支臂上，可以绕中心轴转动，观测用。转动望远镜时，先松开固定螺旋（15），然后用手扶住支臂使其转动，当转到所需方位时，再用固定螺旋（15）加以固定。如此时仍需使望远镜作微小转动，则可旋动微调（14）调节。望远镜也可以上下倾斜，由调节螺旋（12）调望远图2望远镜结构 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，三个管彼此可以相互移动，也可以 用螺钉固定。 在中管的分贴一块45°全反射小棱镜，棱镜 与分划板的粘贴部分涂成黑色，仅留一个小十字窗口，且小十字窗口的交点小棱镜的另一直角边入射，经它全反射后，透过小十字窗口，方向转为沿望远镜轴线从物镜出，被物镜外的平面镜反射回来，成一个绿色十字像于分划板的上十字线位置（如图3）。 4、载图3 对称于分划板的上十字线交点。光线（绿色）从的高度可旋松螺旋（7）升降，调到合适位置再锁紧螺钉。 5、圆盘：是读数装置，圆盘上的刻度线是垂直于中心轴的。最外一圈是与望远镜固一起的主刻度盘，可以绕中心轴转动； 度盘上刻有720等分刻线，格值为30分。主 刻度盘内有个游标盘，对称方向设有两个角 游标，游标盘也可绕中心轴转动，转动时可 用手扶住游标盘的边缘进行操作；游标上分 30格，恰与主刻度上的29格相等，其读数 方法和游标卡尺原理相同。如图4所示读数为图4 ：
分光计的调节与使用实 验报告 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-
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 设棱镜材料折射率为n ，则 故 2sin 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。 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。 2、望远镜，平行光管的光轴垂直一起公共轴。 3、调节动作要轻柔，锁紧螺钉锁住即可。 4、狭缝宽度1mm左右为宜。 2.测量最小偏向角 （1）平行光管狭缝对准前方水银灯。 （2）把载物台及望远镜转至（1）处，找出水银灯光谱。 （3）转动载物台，使谱线往偏向角减小的方向移动，望远镜跟踪谱线运动，直到谱线开始逆转为止，固定载物台。谱线对准分划板。 （4）记下读数1θ和2θ转至（2），记下读数1θ'和2θ'，有 五、实验数据处理 原始数据如下：
分光计的调节步骤 分光计的调节大体分为粗调和细调两步来进行。粗调望远镜和载物台是分光计调节的基础，方法如下：松开游标盘锁紧螺丝，将游标盘两个游标旋到便于读数的位置，然后固定游标盘。旋转目镜使叉丝清楚，在后续实验中不得再调。 调节载物台的三个调平螺丝，使黑色的载物台升起适当高度，先从侧面观察望远镜和载物台面，用肉眼粗略判断二者是否与分光计中心轴垂直。如果不垂直，则通过望远镜倾斜螺丝和载物台的三个 调平螺丝来调节。标准：载物平台与底座间隔相等、望远镜没有明显倾斜。 载物台面的调整可以借助水平仪进行。即：将两个水平仪分别放置在游标盘面上和载物台面上，调整载物台的三个调平螺丝中任意两个使两个水平仪的空气泡位置相同。取下水平仪，将双面反射镜放置在载物台上。把望远镜筒转到适合观察的位置。慢慢地转动载物台，若通过反射镜正反两面反射的亮十字都能从望远镜中看到，表明粗调工作可以结束。 在粗调的基础上，再对分光计的细调可按照以下4个具体步骤进行： 1）望远镜自准的调整 松开望远镜上方的目镜筒固定螺丝，前后移动目镜镜筒，直到将亮十字调节到最清晰的状态为止， 固定目镜组固定螺丝。 2）调望远镜光轴垂直于分光计主轴首先正确摆放双面反射镜：方法是使双面反射镜底边沿着载物台调平螺丝三角 形^ A I B I C I的高线A i D i放置（如右图）。通过联合调节望远镜的俯仰螺丝和载物台调 平螺丝，使双面反射镜两个平面反射的十字像都处在上叉丝水平线上。调节方法主要 有两种：各半调节法和中心调解法。这里我们主要介绍各半调节法。 首先让双面反射镜的一个面反射回来的亮十字像进入望远镜视场，调节望远镜 的俯仰螺丝，使亮十字像与上叉丝水平线的偏离减少一半，再调节载物台调平螺丝B I （或C i），使亮十字像与上叉丝水平线重合，然后转动载物台找到另一平面反射回来的亮十字像，再用各调一半的方法使亮十字像与上叉丝水平线重合。如此反复调节，直到两个平面反射的十字像都处在上叉丝水平线上。 调整好后，以后的实验中不可再调节望远镜的俯仰螺丝。 3）调载物台平面垂直于分光计主轴将反射镜旋转90°（如右图），继续用望远镜观察从平面反射镜正 反两面反射的亮十字，如果两个亮十字的高度不同，则调节载物台下方第三个调平螺 丝 （A i）,使从正反两面看到的亮十字都和分划板上方的叉丝高度相同。这样，载物台 平面就垂直于分光计主轴了。 4）平行光管调焦和垂直于分光计主轴从载物台上移走双面反射镜，旋转望远镜使 其对准平行光管，直到从望远镜 目镜中能够看到一条明亮的狭缝的像。接下来，松开平行光管上方的锁紧螺丝，前后移动狭缝，使从物镜能够看到边缘清晰的狭缝的像，拧紧平行光管上方的锁紧螺丝。如果狭缝亮度过高，可以调节狭缝侧面的螺丝改变狭缝宽度。 调节平行光管的倾斜螺丝，使狭缝像处于视场中央。 至此，测量前对分光计的调整工作结束。
分光计的调整与使用 【实验目的】 （1）了解分光计的结构以及双游标读数消除误差的原理。 （2）掌握分光计的调整要求、使用方法与技巧。 （3）学会测量三棱镜的顶角。 （4）推导分光束法，自准直法测量三棱镜顶角的公式。 【实验原理】 1.分光束法测三棱镜的顶角 如图 3.11.10 所示，此时光束同时照在棱镜的两个侧面上，分别测出光线左向反射线角位置 L 及右向反射线角位置R ，则由图 3.11.10 可证 1 |LR|（ 3.11.1） 2 （a）（b） 图3.11.10 为了消除分光计刻度盘的偏心误差（见“附消除偏心差的原理” ），测量每个角度时，在刻度盘的两个角游标Ⅰ，Ⅱ上都要读数，然后取平均值，于是 1 | LI RI | |LII RII | （ 3.11.2） 4 2. 自准直法测三棱镜的顶角 如图 3.11.11 所示， A 180 |LI RI ||LII RII |（ 3.11.3）180 2 3. 最小偏向角的测定及折射率计算 图 4.11.12 所示为一束单色平行光入射三棱镜时的主截面图。光线通过棱镜时，将连续发生两次折射，出射光线和入射光线之间的交角称为偏向角。 i1为入射角，i1为出射角，为棱镜的顶角。当 i1改变时，随之改变。可以证明，当i 1＝i1时，偏向角有最小值min，此时入射角i1＝( min + )/2，折射角i2＝ /2，由折射定律nsini 2＝sini1，可得三棱镜的折射率为
min sin n2（ 3.11.4） sin 2 因此，对于具有棱柱形的透明物体，只要测出最小偏向角min 及入射面出射面之间的夹角，就可由式（ 4.11.4）计算出棱镜对该种光的折射率。应当注意，通常所说的某物质折射率n，是对钠黄光（波长为 5 893 ? ）而言。 图 3.11.11图 3.11.12 用分光计可以精确地测得棱镜的min 和，从而求得该棱镜的折射率。 【实验内容】 1.用分光束法测三棱镜的顶角 将三棱镜待测顶角的顶点置于载物台中心（为什么？不妨自己试试其他位置），并对准平 行光管（见图 3.11.13 ），每个角度测 5 次，每次Ⅰ（左），Ⅱ（右）角游标都需同时读数，数据记 录到表 3.11.1 中，并按公式（ 3.11.2）计算角度。 （a）（b） 图3.11.13 表3.11.1 L R 次数12345平均Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ 2.自准直法测三棱镜的顶角 测顶角的另一个方法是自准直法，即转动望远镜分别使其与棱镜的光学面垂直，记其在这两个位置之间的转角为。 3.测三棱镜的最小偏向角min 将三棱镜置于载物台上（见图 3.11.14），应注意调整载物台使高度适 当。转动载物台，寻找最小偏向角。可以先用目测找到出射光线，然 后转动载物台，使偏向角变小，直至载物台转动方向不变，偏向角却开 始变大为止。这时再用望远镜精确地测定这个光线偏折方向发生改变时 图3.11.14