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分光计的调整和三棱镜折射率的测定一、实验目的（1）了解分光计的结构和各部分的作用，学会分光计的调整和使用方法。
（2）学会用最小偏向角法测定棱镜材料的折射率。
二、实验仪器JJY-1型分光计、光源（钠光灯或汞灯）、三棱镜、双面平面镜（如图1所示）三、实验原理1、分光计的结构分光计由平行光管、望远镜、载物台、读数装置四个主要部分构成1-小灯2-分划板套筒3-目镜4-目镜筒制动螺丝5-望远镜倾斜度调节螺丝6-望远镜镜筒7-夹持待测件弹簧片8-平行光管9-平行光管倾斜度调节螺丝10-狭缝套筒制动螺丝11-狭缝宽度调节螺丝12-游标圆盘制动螺丝13-游标圆盘微调螺丝14-放大镜15-游标圆盘16-刻度圆盘17-底座18-刻度圆盘制动螺丝19-刻度圆盘微调螺丝20-载物小平台21-载物台水平调节螺丝22-载物台紧固螺丝2、分光计各主要部件的结构及原理的介绍（1）平行光管：如图3所示。
（2）阿贝式自准直望远镜：由物镜、目镜及分划板组成，如图4所示。
（3）载物小平台：载物小平台（简称载物台）是用来放置待测物件的。
台面下方装有3个水平调节螺丝，用来调整台面的倾斜度。
（4）读数装置：读数装置是由刻度圆盘、游标圆盘组成[如图5（a ）所示]。
角度游标读数的方法与游标卡尺的读数方法相似，如图5（b ）所示，其读数为 '12116'12116︒=+==︒=B A B A θ测量时，要同时记下两游标指示的度数，然后算出每个游标两次读数的差，再取其平均值。
3、最小偏角法测折射率 一束平行单色光，入射AB 面，经折射后从AC 射出（如图6所示），入射光和出射光的夹角δ称为偏向角。
当入射角i 等于出射角i ′时，偏向角有最小值，称为最小偏向角，以m in δ表示。
()()''r i r i -+-=δ当'i i =时，由折射定律得 'r r =故有()r i -=2min δ （1） 又因 A r r =+' 故有 2Ar =（2） 由（1）式和（2）式得 2minδ+=A i 由折射定律得 2sin2sin sin sin min A A r i n δ+== （3） 因此，只要测出三棱镜的顶角A 和最小偏向角m in δ，就可算出棱镜对单色钠光的折射率。
大学物理实验分光计的调整及玻璃折射率的测量实验要求
北京师范大学物理实验教学中心普通物理实验室实验要求分光计的调整及玻璃折射率的测量
实验仪器
分光计、汞灯、双面平面镜、三棱镜。
实验内容
1．分光计的调整（步骤见讲义和补充材料）。
遵循先目测粗调再细调的原则，使分光计达到下述状态：使平行光管发出平行光，望远镜接收平行光；平行光管和望远镜的光轴、载物台平面均与分光计的转轴垂直。
2．测量棱镜顶角。
测量3次。
用反射法测三棱镜顶角，要求测量3次以上，求平均值和不确定度；每次测量完后可以稍微变动载物台位置，再测下一次。
3．测量汞灯各谱线对应的最小偏向角各一次，其中波长5461?的绿线测三次。
在前面调好分光计的基础上，把三棱镜放在载物台上，测定棱镜对汞灯各谱线的最小偏向角δm．
4047,4358,4916,5461, 5790,6234,6907(?)
4．作λ-n曲线，标出棱镜对钠灯黄光5893?的折射率
n；
D
5．计算折射率n（5461?）的不确定度。
注意事项
1.分光计调好后(十字重合、狭缝位置),请教师检查；
2.调出最小偏向角后请教师检查。
预习思考题
1．分光计为什么要用两个圆游标？测量时两个圆游标应如何摆置？
2．三棱镜在载物台上前后移动对测顶角有无影响？为什么？
3．怎样准确找到最小偏向角的位置？。
主题：分光计调节及三棱镜折射率测量结论一、概述在物理实验中，分光计调节及三棱镜折射率测量是常见的实验内容。
分光计是一种用于测量物质的光学性质的仪器，而三棱镜是用于测量物质折射率的一种常用工具。
通过对分光计的调节和三棱镜折射率的测量，可以更好地理解和掌握光学相关知识。
二、分光计调节实验结论1. 在分光计调节实验中，通过调节透镜和准直器，可以使光线聚焦到十分清晰的光斑上，确保测量精度。
2. 透镜的调节需要根据实验要求进行微调，确保透镜的曲率半径和折射率对光线的影响。
3. 准直器的调节使得光线能够垂直入射到棱镜表面，避免光线出现偏离，影响后续的实验结果。
4. 实验中还需注意避免杂散光的影响，通过准确的调节分光计，使得光线聚焦在准直孔上。
三、三棱镜折射率测量实验结论1. 三棱镜折射率测量实验中，首先需要通过例行测试确定三棱镜的基本参数，包括底角的准确度和底面的准确度等。
2. 测量过程中需要注意测得的直角棱镜实际为等腰三角形，需将测得数据转换为标准的三棱镜数据进行计算。
3. 采用倾斜法测量时，需保证光线沿着三棱镜直边入射，并通过仔细观察出射光线的位置，以确定不同角度的折射光线位置。
4. 通过实验数据计算得到三棱镜材料的折射率，可以与标准值进行比较，从而验证实验的准确性和可靠性。
四、总结通过对分光计调节及三棱镜折射率测量实验的结论进行总结，可以得出以下结论：1. 分光计调节是光学实验中必不可少的步骤，只有通过正确的调节，才能保证后续实验的准确性和可靠性。
2. 三棱镜折射率的测量过程需要注意观察光线的入射和出射位置，同时对实验数据的处理和计算也需要严谨和准确。
3. 这两个实验都要求实验者具备一定的光学知识和实验操作技巧，通过实验的完成可以更好地理解和应用光学原理。
在今后的实验中，我们将继续深入学习光学相关理论知识，并不断提高实验操作的技能，以更好地完成各种光学实验和研究工作。
由于实验中光线的准直和聚焦对实验结果具有极大的影响，因此在实验中我们还需要根据具体情况进行适当的调节和优化。
实验二十 分光计的调整和三棱镜折射率的测定【实验目的】1．了解分光计的结构,掌握调节和使用分光计的方法。
2．了解测定棱镜顶角的方法。
3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。
【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，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。
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1．分光计的底座要求平稳而坚实。
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。
2．平行光管固定在底座的立柱上，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，狭缝的宽度根据需要可在0.02～2ｍｍ范围内调节。
3．望远镜安装在支臂上，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。
实验三分光计的调节及棱镜折射率的测定【实验目的】1．了解分光计的结构，学会调节和正确使用；2．测定棱镜顶角和最小偏向角；3．测定棱镜的折射率。
【实验仪器和设备】分光计、三棱镜、汞灯等【实验原理】一、仪器概述分光计是用来准确测量角度的仪器，光学实验中测角的情况很多，如反射角、折射角衍射角等。
分光计和其他一些光学仪器如摄谱仪、单色仪等结构上有很多相似处，是这类仪器的一种典型。
图1为分光计的外观。
1.狭缝2.狭缝体紧固螺3.准直管固定螺丝4.准直管5.准直管微动螺丝6.准直管物镜7.载物台8.夹持杆9.载物台调节螺丝 10.望远镜物镜 11.望远镜固定螺丝 12.自准直望远镜 13.望远镜固定螺丝 14.阿贝目镜固定螺丝15.阿贝目镜 16.目镜 17.望远镜光轴调节螺丝 18.望远镜架 19.T 形接头20.载物台紧固螺丝 21.灯泡电源插头 22.望远镜微动螺丝钉 23.望远镜固定螺丝 24.三脚底座 25.电源插座 26.读数盘 27.游标盘微动螺丝 28.游标盘紧固螺丝 29.准直管支架 30.分光计在其三脚底座中央固定一精密中心轴，中心轴上装有一付精密度盘，读数刻度盘上把圆周720等分，每格值为30ˊ；游标盘上相对180°处设有两弯游标，上刻有备30等份线，与读数盘上14°30ˊ共29等份对齐，由些可知，游标上的每一分度值为29ˊ，游标的读数为一刻度1ˊ。
例如，右图中游标读数为56°3ˊ。
度盘下套的望远镜支架，上面装有自准直望远镜，套筒上有锁紧螺丝与度盘固紧，当该螺丝松开，读数盘和望远镜可作相对转动；当该螺丝锁紧，读数盘随望远镜绕中心轴转动，套筒上还有一锁紧螺丝，这是望远镜的紧固螺丝，当它锁紧时，望远镜被固定，不能绕中心转轴转动；望远镜支架下方有一制动架，制动架一端装有微调装置，可在制动架被固定的情况下，通过调节微动装置，让望远镜绕中心转轴微动，微调望远镜至精确位置。
实验二十分光计得调整与三棱镜折射率得测定【实验目得】1.了解分光计得结构,掌握调节与使用分光计得方法。
2．了解测定棱镜顶角得方法。
3.用最小偏向角法测定棱镜玻璃得折射率。
【实验器材】分光计、钠灯、三棱镜、双面平面镜。
【实验原理】分光计就是一种常用得光学仪器,实际上就就是一种精密得测角仪,在几何光学实验中,主要用来测定棱镜角、光束得偏向角等,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、测量光谱线得波长等。
下面以学生型分光计(JJY型）为例,说明它得结构、工作原理与调节方法。
一、分光计得结构分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台与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-平行每部分均有特定得调节螺钉,图5-1１-1为J ＪY 型分光计得结构外型图。
1．分光计得底座要求平稳而坚实。
在底座得中央固定着中心轴,望远镜、刻度盘与游标内盘套在中心轴上,可以绕中心轴旋转。
2.平行光管固定在底座得立柱上,它就是用来产生平行光得。
其一端装有消色差得汇聚透镜，另一端装有狭缝得圆筒，狭缝得宽度根据需要可在0、02～2ｍm范围内调节。
3.望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起,套在主刻度盘上,它就是用来观察目标与确定光线得传播方向。
望远镜由目镜系统与物镜组成,为了调节与测量,物镜与目镜之间还装有分划板，它们分别置于内管、外管与中管内,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，在中管得分划板下方紧贴一块450全反射小棱镜,棱镜与分划板得粘贴部分涂成黑色,仅留一个绿色得小十字窗口，照明小灯发出得光线从小棱镜得另一直角边入射,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得十字窗。
分光计的调整和棱镜折射率的测定-大学物理实验第一篇：分光计的调整和棱镜折射率的测定-大学物理实验大学物理实验用分光计测棱镜玻璃的折射率一、实验目的1、掌握分光计的测量原理及调节方法2、用自准法测三棱镜的顶角3、用最小偏向角法测量棱镜玻璃的折射率重点：分光计的调节方法难点：分光计的测量原理平行光管出射的平行光射向三棱镜的两个光学表面，用望远镜分别接收两表面的反射光，就可计算出两束光的夹角Φ。
由几何关系可以证明Φ与三棱镜顶角A的关系为Φ = 2A1.反射法测三棱镜顶角二、实验原理2.最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率平行光l1射向顶角为A的三棱镜的侧面AB，经过折射后由另一侧面AC射出，入射光l1与折射光l2的夹角δ称为偏向角。
根据图中的几何关系与折射定理可得如下关系2.最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率由上式可知，只要测出最小偏向角δmin和三棱镜顶角A，就可以计算出棱镜玻璃的折射率n。
三、实验仪器JJY型分光计双面镜三棱镜汞灯及电源分光计的基本构造四、实验内容1、调节分光计（1）调节的基本要求分光计的调节有“三垂直”的几何要求和“三聚焦”的物理要求。
（2）调节的步骤1）目测粗调“三垂直”2）调叉丝对目镜聚焦3）调望远镜对无穷远聚焦4）调望远镜主光轴与分光计主轴垂直5）调载物台平面与分光计主轴垂直6）调节狭缝对平行光管物镜聚焦7）调节平行光管主光轴与分光计主轴垂直2、用反射法测量三棱镜的顶角A3、测量最小偏向角用反射法测量三棱镜的顶角测量最小偏向角入射光波长1、在实验中，拿放光学器件时，要轻拿轻放，注意不要用手接触光学面。
2、在转动望远镜时，不要直接转镜筒，而是转动望远镜下面的支架。
3、在测量偏转角度时，一定要固定度盘和望远镜，让它们仪器转动。
五、实验注意事项六、思考题1、能否直接通过三棱镜的两个光学面来调望远镜主光轴与分光计主轴垂直？2、转动望远镜测角度之前，分光计的哪些部分固定不动？望远镜应和什么盘一起转动？3、通过实验，你认为分光计调节的关键在何处？“三垂直” 是指载物台平面、望远镜的主光轴、平行光管的主光轴必须与分光计主轴垂直。
分光计的调节及三棱镜折射率的测量实验目的：1.了解分光计的构造和使用方法，掌握分光计的调节方法，理解测量误差的来源；2.研究三棱镜的透明度和反射率与样品厚度的关系，测量三棱镜折射率。
实验原理：1.分光计的构造及使用方法光谱仪的基本构成：光源、入射单色器、棱镜、检测器等五个部分。
光源常常采用钨丝灯。
钨丝灯的光波长分布不均匀，只有单色光线对于光谱仪才有意义。
为了制得单色光线，通过汞灯、氢灯等高压气体放电灯、显色剂灯等可制出具有几条很明显谱线的光源，这些可以认为是单色光源。
入射单色器的作用是将灯光分离成一个光度学上可控制的单色光束，所使用的单色器有棱镜单色器和光栅单色器两种。
光谱仪的核心就是棱镜或光栅分光元件，分光元件是用来分离原本混合在一起的多种光线，在光谱仪中它被用来使不同波长的光线落在检测器上的不同位置。
2. 三棱镜的折射率的测量光路如图1-1所示。
光路中，P为顶点，A和B为边缘，CD为光线传输的路径。
光线在A面的法线上进入光杆，进入透镜后，经光杆在B面的法线上出光杆。
若入光线的光程为S1，出光线的光程为S2，则经过透镜以前的光程S和透镜的厚度D的关系为S=S1+D-S2根据Snell定律有n1sinθ1=n2sinθ2其中，n1、n2分别为相应介质的折射率，θ1、θ2分别为相应介质的入射角和折射角。
因为入射光线入射面和输出面的角度相等，因此有θ1=θ2代入Snell定律的公式得n1sinθ1=n2sinθ1即n1=n2sinθ1/sinθ2由于边缘是刀切面，平面两面平行，所以θ1=θ2，所以n1=n2实验内容及步骤：1. 分光计的调节方法（1）确定光谱仪的零位调节防止误差的来源，先调节仪器的零位。
将光源和光度计均（一般选择第 0 级刻度）置于最小值，先将顶盖打开，调节反射镜，使得反射光经过光入口狭缝的中心，落在出光口狭缝的中心处。
1. 使出口狭缝调至最大，且对齐检测器，调整出口底座的高低让二者一致。
115实验5-11 分光计的调整和三棱镜折射率的测定【实验目的】1．了解分光计的结构,掌握调节和使用分光计的方法。
2．了解测定棱镜顶角的方法。
3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。
【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，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。
1．分光计的底座要求平稳而坚实。
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。
2．平行光管固定在底座的立柱上，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，狭缝的宽度根据需要可在0.02～2ｍｍ范围内调节。
3．望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起，套在主刻度盘上，它是用来观察目图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116 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。
上海电力学院物理实验指导书所属课程：大学物理实验实验名称：分光计的调节和三棱镜的测量面向专业：全院理工科实验室名称：物理实验室2006年 2 月一、实验目的：1. 了解分光计的原理和构造，学会调节分光计。
2. 测定三棱镜的顶角和折射率。
二、实验仪器：分光计，汞灯，三棱镜，光学平行板。
三、分光计的结构和调节原理：1、分光计的结构光线入射到光学元件(如平面镜、三棱镜、光栅)上，会发生反射、折射或衍射。
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。
要测准入射光与出射光之间的偏转角，分光计在结构原理上心须满足两个条件：(1)入射光与出射光均为平行光束；(2)入射光和出射光的方向以及反射面或折射面的法线都与分光计的刻度盘平行。
为此，分光计上装有能产生平行光的平行光管，能接受平行光的望远镜，以及能承载光学元件的小平台，这三者的方位都能利用各自的调节螺钉作适当的调整。
为了测出角度，还配有可与望远镜联结在一起的刻度盘。
分光计的结构如图1-1所示，下面介绍各主要部件。
图1-1 分光计的结构1-狭缝 2-狭缝锁紧螺钉 3-平行光管 4-制动架(二) 5-载物台 6-载物台调平螺钉7-载物台锁紧螺钉 8-望远镜 9-目镜锁紧螺钉 10-阿贝式自准目镜 11-目镜调焦手轮12-望远镜俯仰调节螺钉 13-望远镜水平调节螺钉 14-装望远镜的支臂 15-望远镜微调螺钉 16-转座与度盘止动螺钉 17-望远镜与主轴止动螺钉 18-制动架(一) 19-平行光管准直镜 20-压片 21-刻度盘 22-游标盘 23-装平行光管的立柱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-平行光管俯仰调节螺钉 28-狭缝调节手轮1．1、平行光管它由一个宽度可以调节的狭缝1和一个正透镜19组成。
当狭缝位于透镜的焦平面上时，从狭缝进入准直管的某一波长的光，通过透镜后即成为平行光。
整个平行光管安装在与底座相联结的立柱23上。
实验二十 分光计的调整和三棱镜折射率的测定【实验目的】1．了解分光计的结构,掌握调节和使用分光计的方法。
2．了解测定棱镜顶角的方法。
3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。
【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，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。
1．分光计的底座要求平稳而坚实。
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。
2．平行光管固定在底座的立柱上，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，狭缝的宽度根据需要可在0.02～2ｍｍ范围内调节。
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3．望远镜安装在支臂上，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。
实验 6 分光计的调节三棱镜折射率测定分光计是一种精确测量角度的光学仪器。
利用它不但能测出反射角、透明介质的折射角、光栅的衍射角、棱镜的顶角、劈尖的角度，从而确定与这些角度有关的物理量，如折射率、光波波长、色散率、光栅常数等，而且它的结构和调节方法与其它一些光学仪器（如摄谱仪、单色仪等）相类似。
因此，有必要掌握分光计的调整和使用方法。
当光从一种介质进入另一种介质时，光线将产生偏折，这就是光的折射。
当一束平行光通过棱镜玻璃时，光也发生折射。
对同一波长的光，不同的棱镜材料折射率不同，同一种棱镜材料，对于不同波长的入射光其折射率也不相同，如果入射光为多种波长的光组成的复合光，在棱镜后面的观察屏上将观察到折射光谱，即观察到色散现象。
本实验通过观察汞光谱线通过三棱镜后的折射光谱，了解光的色散现象，并用最小偏向角法测定三棱镜的折射率。
【实验目的】1.了解分光计的主要构造及各部分的作用。
2.掌握分光计的调节要求和使用方法。
3.观察光的色散现象。
4.学习三棱镜顶角的测量方法。
5.学习用最小偏向角法测定棱镜材料的折射率。
【仪器用具】JJY 型分光计、汞灯及电源、三棱镜、平面反射镜【实验原理】1. 用最小偏向角法测三棱镜的折射率n如图 10-1 所示，有一折射率为n 的三棱镜，一束平行的单色光以入射角i1（入射光与 AB 面法线的夹角）入射到三棱镜的AB 面上，经两次折射后由另一面AC 射出，出射角（出射光与 AC 面法线的夹角）为i2，入射光与出射光之间的夹角称为偏向角，理论上可以证明，当入射角 i1等于出射角i2时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角m in 。
图 6-1 三棱镜的折射由图 6-1a 可知：(i1r1) (i 2 r2 )光线从空气入射到棱镜，又从棱镜出射到空气，由折射定律，有：sin i1nsin r1n sin r2sin i2当 i1i2时，由式（ 6-2）和式（ 6-3）得到 r1r2，于是，式（ 6-1）可写成：min 2(i1 r1 )又因为r1r22r1 D (A) A即Ar12由式（ 6-4）、式（ 6-5）有：A mini12（ 6 -1）（ 6 -2）（ 6 -3）（ 6 -4）（ 6 -5）将上式代入式（6-2）并考虑到式（6-5），得：sin i1sinA min（1n 2sin r1 A 0-6）sin2从式（ 6-6）可知，只要测出三棱镜顶角 A 和最小偏向角m in ，就可以计算出棱镜玻璃对该波长的单色光的折射率n 。
分光计的调整和棱镜折射率的测定大学物理实验分光计的调整和棱镜折射率的测定-大学物理实验大学物理实验用分光计测棱镜玻璃的折射率一、实验目的1、掌握分光计的测量原理及调节方法2、用自准法测三棱镜的顶角3、用最轻偏向角法测量棱镜玻璃的折射率重点：分光计的调节方法难点：分光计的测量原理平行光管出射的平行光射向三棱镜的两个光学表面，用望远镜分别接收两表面的反射光，就可计算出两束光的夹角φ。
由几何关系可以证明φ与三棱镜顶角a的关系为φ=2a1.反射法测三棱镜顶角二、实验原理2.最轻偏向角法测棱镜玻璃的折射率平行光l1射向顶角为a的三棱镜的侧面ab，经过折射后由另一侧面ac射出，入射光l1与折射光l2的夹角δ称为偏向角。
根据图中的几何关系与折射定理可得如下关系2.最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率由上式所述，只要测到最轻偏向角δmin和三棱镜顶角a，就可以排序出来棱镜玻璃的折射率n。
三、实验仪器jjy型分光计双面镜三棱镜汞灯及电源分光计的基本结构四、实验内容1、调节分光计（1）调节的基本要求分光计的调节存有“三横向”的几何建议和“三著眼”的物理建议。
（2）调节的步骤1）目测粗调“三垂直”2）调叉丝对目镜聚焦3）调望远镜对无穷远聚焦4）阳入望远镜主光轴与分光计主轴横向5）阳入载物台平面与分光计主轴横向6）调节狭缝对平行光管物镜著眼7）调节平行光管主光轴与分光计主轴垂直2、用反射法测量三棱镜的顶角a3、测量最小偏向角用散射法测量三棱镜的顶角测量最轻偏向角入射光波长1、在实验中，拿放光学器件时，要轻拿轻放，注意不要用手接触光学面。
2、在转动望远镜时，不要直接转镜筒，而是转动望远镜下面的支架。
3、在测量偏转角度时，一定要固定度盘和望远镜，让它们仪器转动。
五、实验注意事项六、思考题1、能否直接通过三棱镜的两个光学面来调望远镜主光轴与分光计主轴垂直？2、旋转望远镜测角度之前，分光计的哪些部分固定不动？望远镜应当和什么盘一起旋转？3、通过实验，你指出分光计调节的关键在何处？“三垂直”是指载物台平面、望远镜的主光轴、平行光管的主光轴必须与分光计主轴垂直。
实验二十 分光计的调整和三棱镜折射率的测定【实验目的】1．了解分光计的结构,掌握调节和使用分光计的方法。
2．了解测定棱镜顶角的方法。
3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。
【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，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。
1．分光计的底座要求平稳而坚实。
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。
2．平行光管固定在底座的立柱上，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，狭缝的宽度根据需要可在0.02～2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ｍｍ范围内调节。
3．望远镜安装在支臂上，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。
4．分光计上控制望远镜和刻度盘转动的有三套结构，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。
5．载物平台是一个用以放置平面镜、棱镜、光栅等光学元件的圆形平台，套在游标内盘上，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。
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6．望远镜和载物平台的相对方位可由刻度盘图5-11-4 分光计的观测系统上的读数确定。
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。
调节载物平台下方的三个调节螺钉，可以将待测光路平面调节到所需方位。
按调节要求，应将此三个平面调节成相互平行，否则，测得角度将与实际角度有些差异，即引入系统误差。
1．调节望远镜和载物平台（1）目镜调焦这是为了使眼睛通过目镜能清楚地看到图5-11-3所示分划板上的刻线。
调接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）调节望远镜对平行光聚焦实质是将分划板调到物镜焦平面上，调整方法如下：1）把目镜照明，将双面平面镜放到载物台上，为了调节方便，平面境与载物台下三个调节螺钉的相对位置如图5-11-5所示。
2）粗调望远镜光轴与镜面垂直目测将望远镜调成水平、载物台水平，使镜面大致与望远镜垂直。
图5-11-5 载物台上双面镜放置的俯视3）观察与调节镜面反射像固定望远镜，转动游标盘，于是载物台跟着一起转动。
转动平面镜使其正好对着望远镜时，在目镜中应看到一个绿色十字随着镜面转动而动，这就是亮十字的反射像。
如果像有些模糊，只要沿轴向移动目镜筒，直到像清晰、无视差，再旋紧螺钉，此时望远镜已聚焦平行光。
（3）调整望远镜光轴与仪器主轴垂直当镜面与望远镜光轴垂直时，它的反射像应落在目镜分划板上与下方十字窗对称的十字线中心，如图5-11-3所示。
平面镜绕轴转1800后，如果另一镜面的反射像也落在此处，这表明镜面平行仪器主轴。
当然，此时与镜面垂直的望远镜光轴也与仪器主轴垂直。
在调整过程中出现的某些现象是何原因？调整什么？应如何调整，这是要分析清楚的。
例如，是调载物台？还是调望远镜？调到什么程度？下面简述之。
1）载物台倾角没调图5-11-6 载物台倾角没调好的表现及调整原理好的表现及调整假设望远镜光轴已垂直仪器主轴，但载物台倾角没调好，如图5-11-6所示。
平面镜A面反射光偏上，载物台转1800后，B面反射光偏下，在目镜中看到的现象是A面反射像在B面反射像的上方。
显然，调整方法是把B面像（或A面像）向上（或向下）调到两像点距离的一半，这一步要反复进行，最后使镜面A和B的像落在分划板上同一高度。
2）望远镜光轴没调好的表现及调整假设载物台已调好，但望远镜光轴不垂直仪器主轴，如图5-11-7所示。
在图(a)中，无论平面镜A面还是B面，反射图5-11-7 望远镜光轴没调好的表现及调整原理光都偏上，反射像落在分划板上十字线的上方。
在图(b)中，镜面反射光都偏下，反射像都落在分划板上十字线的下方。
显然，调整方法是只要调整望远镜仰角调节螺钉（12），把像调到上十字线上即可，如图（c）。
3）载物台和望远镜光轴都没调好的表现及调整表现是两镜面反射像一上一下。
先调载物台螺钉，使两镜面反射像像点等高（但像点没落在上十字线上），然后，调整望远镜仰角调节螺钉（12），把像调到上十字线上。
2．调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴实质是将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦平面上，物镜将出射平行光。
调整方法是：取下平面镜，关掉目镜照明光源，狭缝对准照明光源，使望远镜转向平行光管方向，在目镜中观察狭缝的像，沿轴向移动狭缝套筒，直到像清晰。
这表明光管已发出平行光。
再将狭缝转向横向（水平），调节螺钉（25），将狭缝的像调到中心横线上，如图5-11-8（a）所示。
这表明平行光管光轴已于望远镜光轴共线，所以也垂直仪器主轴。
螺钉（25）不能再动。
最后，将狭缝调成竖直，锁紧螺钉（2）。
如图5-11-8（b）所示。
三、用最小偏向角法测定三棱镜的折射率如图5-11-9，一束单色光以i角入射到1AB面上，经棱镜两次折射后，从AC面折射图5-11-8 平行光管光轴与望远镜光轴共线出来，出射角为2i '。
入射光和出射光的夹角δ称为偏向角。
当棱镜顶角A 一定时，偏向角δ的大小随入射角1i 的变化而变化。
而当1i =2i '时，δ为最小（证明可参阅光学教材中的相关内容）。
此时的偏向角称为最小偏向角，记为min δ。
由图5-11-9中可以看到，此时21Ai ='，有22111minAi i i -='-=δ （5-11-1） 得设棱镜折射率为n ，由折射定律得2sin2sin2sin sin min 1A AA i n +==δ （5-11-2） 由此可知，要求得棱镜的折射率n ，必须测出其顶角A 和最小偏向角min δ。
【实验内容】1．调整分光计，使其处于工作状态。
调整方法见以上所述。
2．使三棱镜的光学表面垂直望远镜光轴（1）调载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到载物平台上，使棱镜三边与台下三个螺钉的连线所成三边互相垂直，如图5-11-10所示，这样，调节一个螺钉可以调节棱镜光学表面的倾斜度。
（2）接通目镜照明光源，遮住从平行光管射来的光。
转动载物平台，在望远镜中观察从三棱镜的两个光学表面AC 和AB 反射回来的十字像，只调台下三个螺钉，使其反射像都落到上十字线处，如图5-11-11所示。
调节时，切莫动螺钉（12）。
注意：每个螺钉调节的动作要轻，并同时观察它对各侧面反射像的影响。
棱镜调好后，其位置不能再动。
图5-11-9 三棱镜最小偏向角原理图图5-11-10 三棱镜在载物台上的正确方图5-11-11 测棱镜顶角3．测棱镜顶角对两游标作一适当标记，分别称左游标和右游标，在记录数据时，且勿颠倒。
扭紧刻度盘下螺钉（15）、（16），望远镜和刻度盘固定不动。
转动游标盘，使棱镜AC 面正对望远镜，如图5-11-11所示。
分别记下左、右游标的读数1θ和2θ。
再转动游标盘，再使棱镜AB 面正对望远镜，再分别记下左、右游标的读数1θ'和2θ'。
同一游标两次读数之差11θθ'-或22θθ'-，即是载物台转过的角度Φ，所以()11222θθθθ''Φ=-+-，而Φ是A 角的补角，即 反复测量3次，数据填入表5-11-1中。
