大学物理实验分光计的调节和使用北京工业大学王丽香

大学物理实验 分光计的调节和使用北京工业大学王丽香

内容介绍 • 1，引言 • 2，实验目的 • 3，实验原理 • 4，仪器介绍 • 5，实验内容 • 6，注意事项 • 7，数据处理要求 • 8，问题讨论

一、引言 分光计是一种能精确测量角度的光学仪器。利用它可以测量光在棱镜或晶体中的反射角、折射角、衍射角，而一些光学量，如光波波长、折射率、光栅常数等可以通过测量有关角度来确定，所以分光计是一种比较常用的仪器。分光计的基本部件和调节原理与其它一些光学仪器如摄谱仪、单色仪等有很多相似之处，是这一类仪器的典型。

二、实验目的 1、了解分光计的构造和原理。 2、熟悉分光计的调节要求和调节方法。 3、测定三棱镜的顶角。

A 法线方向法线方向 B C 三、实验原理顶角

四、实验仪器 • JJY型分光计（仪器误差1´） • 平面反射镜 • 三棱镜

JJY型分光计（仪器误差1´）

B3 B2 B1 平面反射镜平面反射镜平面反射镜在载物台上的放置方法

AB面：调B2螺钉 AC面：调B3螺钉 A B2 B1 B C B3 三棱镜三棱镜ABC的放置方法

目镜视场 分划线的上方交点物镜分划板目镜目镜套筒物镜筒小棱镜透光小十字叉丝小灯泡分划板物镜平面镜叉丝像小棱镜叉丝阿贝式自准直望远镜

角游标的读数方法 读数值为：307°50 ´

分光计的调节要求 ①望远镜适合于观察平行光； ②望远镜的主光轴与分光计的转轴垂直； ③平行光管能发出平行光； ④平行光管的光轴与分光计的转轴垂直。

分光计的调节步骤 1、调节望远镜使之适合于观察平行光。目镜调焦：转动目镜视度调节手轮，使分划线清晰。物镜调焦：前后移动目镜筒的位置，叉丝像清晰，且无视差。 2、调节望远镜的主光轴与分光计转轴垂直。采用“各调1/2法”，反复调节望远镜调平螺钉和载物台调平螺钉 3、调节三棱镜的主截面与分光计转轴垂直。

h/2 h 调节望远镜的主光轴与分光计转轴垂直（各调1/2法） (a)叉丝像与分划线的上方交点有垂直位移h (b)调节载物台调平螺钉使位移减小为h/2 (c)调节望远镜调平螺钉使位移为零

五、实验内容和步骤 1、分光计的调节（1）调节望远镜使之适合于观察平行光：打开电源、目镜调焦、物镜调焦（2）调节望远镜主光轴与分光计转轴垂直：各调1/2法 2、调节三棱镜的主截面与分光计转轴垂直 3、自准直法测三棱镜的顶角A。

六、注意事项 1、光学元件要轻拿轻放，以免损坏。切忌用手触摸光学面。 2、分光计是精密的光学仪器，操作中要严格遵守操作规程，而且动作要轻。不得随意拆卸仪器、乱拨旋钮、乱晃镜筒以致造成仪器严重磨损。 3、三棱镜的光学面反射回的叉丝像很弱。在实验中要保证望远镜的调焦准确，并且要尽可能避免杂光才能观察到比较清晰的叉丝像。 4、在测量数据前务必要检查分光计的几个止动螺钉该锁紧的是否已经锁紧。若未锁紧，测得的数据会不可靠。 5、测量角度时，要使用望远镜微调螺钉或游标盘微调螺钉，以使读数准确。 6、在计算望远镜转角时，要注意望远镜转动过程中刻度盘零点是否经过游标盘零点。如经过游标盘零点，应对相应读数加上（或减去）360°后再计算。

七、实验数据 要求写出顶角A的测量结果表达式。

数据处理举例

八、问题讨论 1、为什么用视差法能够判断物和象是否在同一平面上？答：当物和象同时位于望远镜物镜的焦平面上时，如果左右移动头部从不同的方位观察，则物和象之间没有相对移动，即没有视差，此时对物镜的调焦是准确的。所以说，可以用视差法来判断物和象是否在同一平面上。

问题讨论 2、测量三棱镜顶角时，三棱镜为什么不可以随便放置？答：这是为了便于调节。放置三棱镜时，将三棱镜ABC的三个面与平台下面三个螺钉B1、B2、B3的连线两两相互垂直。调节B2螺钉使AB面与望远镜光轴垂直（B2螺钉对AC面的倾斜没有影响），调节B3螺钉使AC面与望远镜光轴垂直（B3螺钉对AB面的倾斜没有影响），这样可以比较快地使两个侧面反射回的叉丝像都能位于上方交点位置，即使三棱镜的主截面垂直于分光计转轴。

问题讨论 3、将三棱镜放在小平台上，为什么还要调小平台的倾斜程度？此时望远镜的倾角螺钉能否再调？答：将小平面镜放在平台上，调节小平面镜前后两个面反射回的叉丝象位于理想位置，是为了调节望远镜的主光轴与分光计转轴垂直，并不能说明平台的倾斜程度已调好。因此，将三棱镜放在小平台上时，需要调节三棱镜的主截面与分光计转轴垂直，即要调节小平台的倾斜程度。此时只能调节平台倾角螺钉，不能再调望远镜的倾角螺钉，否则会破坏前面已经调好的望远镜主光轴方向。

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