分光仪的调整和三棱镜顶角测量

1. 分光仪的调整和三棱镜顶角测量 北京航空航天大学物理实验中心 梁厚蕴

2. 目录 一、实验及应用背景介绍 二、实验目的和教学要求 三、实验原理 四、实验仪器和装置 五、实验内容 六、课堂思考 七、选做实验

3. 一、实验及应用背景介绍 分光仪是分光测角仪的简称，它能较精确地测量平行光线的偏转角度。借助它并利用反射、折射、衍射等物理现象，可完成全偏振角、晶体折射率、光栅常数和光波波长等物理量的测量，其用途十分广泛。近代摄谱仪、单色仪等精密光学仪器也都是在分光仪的基础上发展而成的。 分光仪比较精密，结构较为复杂，使用时应按照一定的步骤进行调整，才能得到精度较高的测量结果。分光仪的调整原理、方法和技巧，在光学仪器中具有一定的代表性。

4. 二、实验目的和教学要求 • 了解分光仪的构造及其主要部件的作用； • 学习并掌握分光仪的调节原理与调节方法； • 掌握自准直法和逐次逼近调节法，巩固消视差调节技术； • 学会用反射法测量三棱镜的顶角。

5. 三、实验原理 • 反射法测三棱镜顶角 • 一束平行光射入三棱镜顶角A ，经过 • AB 面和 AC 面反射的光线分别沿Ⅰ和Ⅱ方 • 位射出，由几何关系可知 • 2. 自准法测三棱镜顶角 • 光线分别垂直入射于三棱镜的 AB 面和 AC 面，然后沿原路反射回来，记下此时两个反射方位之间的夹角θ，则三棱镜顶角 • A =180－θ 反射法测三棱镜顶角

6. 自准直望远镜 平行光管 载物平台 刻度圆盘 三角底座 四、实验仪器和装置 JJY型分光仪基本结构

7. 五、实验内容 1．分光仪的调整 必须满足两个条件：入射光与出射光均为 平行光；入射光与出射光都与刻度盘平面平行。 （1）粗调 （2）望远镜调焦于无穷远 要求：平面镜反射回来的绿色“＋”字与叉丝无视差。 平面镜的放置

8. 自准直望远镜 （3）调整望远镜光轴与仪器主轴垂直 要求：平面镜正、反两面反射回来的绿色“＋”字均与上叉丝重合 方法：采用半调法调节

9. 半调法 （4）调整叉丝分划板的纵丝与主轴平行 要求：转动载物台过程中绿“＋”字始终沿上叉丝移动 （5）平行光管的调整 要求：狭缝像与叉丝无视差，且其中点与中心 叉丝等高

10. 2．三棱镜顶角的测量方法 （1）三棱镜的放置 要求：将三棱镜放置于载物台上，使待测 顶角A近中心，并使其一个光学面与载物台 上的某根径线平行 三棱镜的放置 （2）调三棱镜的AB面和AC面与望远镜 光轴垂直 要求：望远镜分别对准AB面和AC面时均应 有绿“＋”字与上叉丝重合 方法：三棱镜的放置与调平螺钉的调节要遵循调整 第二个面的方位时，不致改变第一面的方位的原则

11. （3）用反射法测三棱镜顶角 要求：采用对径读数,每隔50~60 ˚ 测量一组数据,共测量5组 3．数据处理 （1）原始数据列表表示； （2）计算顶角A及其不确定度u(A)； （3）测量结果。

12. 注意事项 • （1）消除偏心差。方法是采用对径读数。 • （2）减小主刻度盘刻度不均匀所造成的系统误差。方法是在 • 刻度盘不同部位进行多次测量，然后取其平均值。 • （3）在推动望远镜时，应推动望远镜支臂，切勿直接推镜筒， • 造成角度测量的超差。 • （4）钠灯熄灭后，不能立即启动。应等待几分钟。

13. 课堂思考题 （1）分光仪调好后应满足的条件是什么？ （2）望远镜聚焦于无穷远依据的是什么原理？其判别标志是 什么？若未达到要求，应调整什么部位？ （3）望远镜光轴与主轴垂直的标志是什么？未达要求时采用 什么方法进行调节？ （4）平行光管出射平行光的标志是什么？平行光管光轴与主 轴垂直的标志是什么？ （5）三棱镜的放置原则是什么？调好的标志是什么？此时是 否还可用半调法？

14. 选做实验 利用本实验装置测定双棱镜的顶角和折射率。测量方法 自拟并在报告中说明。

15. 再见!