實(shí)驗(yàn)22分光計(jì)調(diào)節(jié)與棱鏡頂角測(cè)定

1、實(shí)驗(yàn)22 分光計(jì)調(diào)節(jié)與棱鏡頂角的測(cè)定,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.了解分光計(jì)的結(jié)構(gòu)并學(xué)習(xí)其調(diào)節(jié)與使用的方法。2.學(xué)習(xí)用分光計(jì)測(cè)定棱鏡的頂角。,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,１．調(diào)節(jié)分光計(jì)?。?）把望遠(yuǎn)鏡目鏡分劃板上的叉絲調(diào)節(jié)清晰； （2）把望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)到適合觀察平行光； （3）把望遠(yuǎn)鏡的光軸調(diào)節(jié)到與儀器的主軸垂直； （4）把平行光管調(diào)節(jié)到能夠出射平行光； （5）把平行光管的光軸調(diào)節(jié)到與望遠(yuǎn)鏡共軸； （6）把狹縫調(diào)節(jié)成豎直

2、狀態(tài)且寬度適中。2. 用反射法測(cè)量棱鏡的頂角。,背景知識(shí),分光計(jì)是一種常用的比較精密的光學(xué)儀器。其基本原理是，讓光線通過(guò)狹縫和聚焦透鏡形成一束平行光線，經(jīng)過(guò)光學(xué)元件形成光學(xué)現(xiàn)象成像在望遠(yuǎn)鏡的焦平面上，通過(guò)目鏡進(jìn)行光學(xué)現(xiàn)象的觀察并進(jìn)行各種光線的偏轉(zhuǎn)角度的測(cè)量，從而得到光學(xué)參量如折射率、波長(zhǎng)、色散率、衍射角等。,分光計(jì)主要由自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡、平行光管、載物臺(tái)和刻度盤組成，如圖2所示。各部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。,分光計(jì)結(jié)構(gòu)介紹,圖2 分光

3、計(jì)的基本構(gòu)造圖,圖3 分光計(jì)結(jié)構(gòu)圖,圖4 望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)示意圖,（1）望遠(yuǎn)鏡 望遠(yuǎn)鏡由套筒、物鏡和阿貝自準(zhǔn)直目鏡組成。其中阿貝自準(zhǔn)直目鏡由全反射棱鏡、十字形小孔、光源、分劃板組成。其結(jié)構(gòu)如圖4所示。,（2）平行光管 平行光管的作用是把普通光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)化為線狀的平行光光源。其結(jié)構(gòu)為：在鏡筒的一端裝有消色差透鏡組；筒的另一端裝一個(gè)可伸縮的套筒，套筒末端有一個(gè)狹縫裝置，如圖5所示。,圖5 平行光管

4、結(jié)構(gòu)示意圖,（3）載物臺(tái) 載物臺(tái)是用來(lái)放置待測(cè)樣品的圓盤，它可以單獨(dú)繞分光計(jì)中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)或升降，其下方裝有三個(gè)調(diào)平螺釘，如圖6所示。,圖6 載物臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖,（4）角度刻度盤 刻度盤由刻度盤主尺和雙游標(biāo)盤組成。刻度盤主尺最小分度值為0.5度。雙游標(biāo)盤上的兩個(gè)游標(biāo)分別裝在在黑色內(nèi)盤邊緣對(duì)徑方向，游標(biāo)分成30小格。游標(biāo)盤一般固定不動(dòng)。刻度盤主尺和望遠(yuǎn)鏡聯(lián)動(dòng)，可繞儀器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)如圖7所示。,圖7

5、 刻度盤結(jié)構(gòu)示意圖,,一、 調(diào)節(jié)分光計(jì),1．粗調(diào) （1）目測(cè)粗調(diào)使望遠(yuǎn)鏡光軸大致水平，并 粗調(diào)平行光管使其與望遠(yuǎn)鏡大致共軸。 （2）調(diào)節(jié)載物臺(tái)水平度調(diào)節(jié)螺絲使載物臺(tái) 臺(tái)面大致水平。,一、 調(diào)節(jié)分光計(jì),2、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡（1）目鏡調(diào)焦目鏡調(diào)焦的目的是使眼睛通過(guò)目鏡能很清楚地看到目鏡中分劃板上的刻線和叉絲。調(diào)焦辦法：接通儀器電源，把目鏡

6、調(diào)焦手輪旋出，然后一邊旋進(jìn)一邊從目鏡中觀察，直到分劃板刻線成像清晰，再慢慢地旋出手輪，至目鏡中刻線的清晰度將被破壞而未被破壞時(shí)為止（如圖8）。,遮光窗,圖8 目鏡分劃板,一、 調(diào)節(jié)分光計(jì),2、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡（2）應(yīng)用自準(zhǔn)法對(duì)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦，使其適合觀察平行光 a、 接上電源，將分劃板照亮。 b、將雙面反射鏡放在載物臺(tái)上 （如圖9）。 c、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡府仰角螺釘，尋 找經(jīng)過(guò)平

7、面鏡反射回來(lái)的的 綠十字，并前后移動(dòng)目鏡裝 置對(duì)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦，使綠十字 叉絲成像清晰（如圖10）。,圖9 雙面反射鏡的放置,圖10 雙面反射鏡反射回來(lái)的綠十字,一、 調(diào)節(jié)分光計(jì),2、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡（3）應(yīng)用各半調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的光軸 與儀器的主軸垂直。 a、望遠(yuǎn)鏡內(nèi)出現(xiàn)清晰的綠十字叉絲像，而與 分劃板上方的十字刻度線有一定

8、的高度差 h（圖11 a）。 b、調(diào)節(jié)載物臺(tái)調(diào)平螺絲b?或c，使高度差h?減小一半（圖11 b）。 c、再調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸仰角調(diào)節(jié)螺絲，使高度差 全部消除（圖11c）。,圖11 各半調(diào)節(jié)法示意圖,一、 調(diào)節(jié)分光計(jì),d、旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)，使雙面反射鏡轉(zhuǎn)過(guò)180°， 重復(fù)各調(diào)一半法，使綠十字叉絲像如圖 11(c)所示。e、重復(fù)上述步驟，使經(jīng)雙面反射鏡兩個(gè)面反

9、 射的的綠十字叉絲像均如圖11 (c)所示。,一、 調(diào)節(jié)分光計(jì),3、調(diào)節(jié)平行光管,,（1）調(diào)節(jié)平行光管，使其適合觀察平行光,調(diào)節(jié)平行光管上的狹縫裝置在平行光管軸線上的位置，直到狹縫的像最清晰，此時(shí)平行光管出射平行光，如圖12 所示。,圖12 平行光管出射平行光,一、 調(diào)節(jié)分光計(jì),3、調(diào)節(jié)平行光管,（2）調(diào)節(jié)平行光管，使其與望遠(yuǎn)鏡共軸,旋轉(zhuǎn)狹縫90o，使其與目鏡分劃板水平刻線平行，調(diào)節(jié)平行光管水平調(diào)節(jié)螺釘，使狹縫與目鏡視場(chǎng)

10、中心的水平刻線重合，如圖13 所示。,圖13 平行光管與望遠(yuǎn)鏡共軸示意圖,一、 調(diào)節(jié)分光計(jì),3、調(diào)節(jié)平行光管,（3）調(diào)節(jié)縫寬適中（0.5mm左右）,旋轉(zhuǎn)狹縫90o，使其與目鏡分劃板豎直刻線平行，調(diào)節(jié)狹縫寬度調(diào)節(jié)手輪，使狹縫寬度適中，如圖14所示。,,,,,,,圖14 狹縫寬度調(diào)節(jié)示意圖,二、 反射法測(cè)定棱鏡的頂角,實(shí)驗(yàn)時(shí)用分光計(jì)，把平行光管出射的平行光透射到棱鏡的兩個(gè)光學(xué)面上通過(guò)望遠(yuǎn)鏡分別對(duì)準(zhǔn)兩反射光束，測(cè)量出兩方向?qū)?yīng)的讀數(shù)

11、 和 ，那么根據(jù)（1）式頂角的計(jì)算公式為：,反射法測(cè)定棱鏡的頂角的原為：把棱鏡的頂角對(duì)準(zhǔn)平行光管，使平行光管發(fā)出的平行光束分投射到棱鏡的兩個(gè)光學(xué)面上（如圖1），按照光線的反射定律，經(jīng)棱鏡的兩個(gè)光學(xué)面反射后，反射光分別向兩邊分開。頂角 與兩反射光方向之間的夾角 的關(guān)系為：,實(shí)驗(yàn)原理及方法,（1）,（2）,圖1 反射法測(cè)定三棱鏡頂角原理圖,二、 反射法測(cè)定棱鏡的頂角,1、如圖1所示，將三棱鏡放在載物臺(tái)上，

12、讓棱鏡頂角對(duì)準(zhǔn)平行光管，則平行光管射出的光束照在三棱鏡的兩反射面AB面和AC面上。2、根據(jù)光的反射定律，分析一下經(jīng)兩個(gè)反射面反射過(guò)來(lái)的反射光的大致方向；3、將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)到兩反射光的方向上觀察經(jīng)兩反射面反射過(guò)來(lái)的狹縫的像，同時(shí)觀察兩個(gè)像的高度是否等高，如果不相等，必須調(diào)節(jié)載物臺(tái)調(diào)平螺絲使之等高。,二、 反射法測(cè)定棱鏡的頂角,4、將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)到位置“1”，微調(diào)望遠(yuǎn)鏡位置，使分劃板豎直叉絲對(duì)準(zhǔn)狹縫象，從角度刻度盤的左右游標(biāo)上讀出方向“1”

13、的讀數(shù) 。5、將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)到位置“2”，微調(diào)望遠(yuǎn)鏡位置，使分劃板豎直叉絲對(duì)準(zhǔn)狹縫象，從角度刻度盤的左右游標(biāo)上讀出方向“2”的讀數(shù) 。。,實(shí)驗(yàn)完成,當(dāng)實(shí)驗(yàn)完成，所有實(shí)驗(yàn)相關(guān)原始數(shù)據(jù)（包括每一測(cè)量量的儀器示值誤差）都已按要求記錄在預(yù)習(xí)報(bào)告的三線表中后，可示意教師檢驗(yàn)自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。教師在檢查、核對(duì)完該同學(xué)的儀器狀態(tài)與數(shù)據(jù)無(wú)誤并簽字后，填寫好儀器使用登記表，整理好儀器，并收回椅子，方可離開實(shí)驗(yàn)室,思考題：,如

14、何判斷你觀察到的光學(xué)現(xiàn)象為最清晰的現(xiàn)象？請(qǐng)從主軸與雙面反射鏡的關(guān)系來(lái)解釋各半調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器主軸垂直的依據(jù)。如果儀器已經(jīng)調(diào)節(jié)好。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，改變了載物臺(tái)，是否應(yīng)該再使用各半調(diào)節(jié)法重新調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器主軸垂直？,思考題：,4、在測(cè)量的數(shù)據(jù)中如何判斷是否應(yīng)該加上360o。5、在觀察三棱鏡兩個(gè)反射面反射過(guò)來(lái)的狹縫的像時(shí)，可能一面能看到而另一面無(wú)法看到，試分析原因？,注意事項(xiàng),分光計(jì)是精密儀器，各部件的操作要小心。