研究性試驗(yàn)報(bào)告_分光儀的調(diào)整及其應(yīng)用

1、 分光儀的調(diào)整與應(yīng)用、 基礎(chǔ)物理研究性實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目：分光儀的調(diào)整及其應(yīng)用第一作者：13071090 何志敏第二作者：13071086 趙偉東學(xué)院：機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院班級(jí)：130714班2014年12月9日 目錄摘要1一、實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)2二、實(shí)驗(yàn)原理2實(shí)驗(yàn)一 分光儀的調(diào)整21.分光儀的結(jié)構(gòu)22.分光儀的調(diào)節(jié)原理與方法4實(shí)驗(yàn)二 三棱鏡頂角的測(cè)量6三棱鏡的調(diào)整6調(diào)三棱鏡的AB面和AC面與望遠(yuǎn)鏡光軸垂直7實(shí)驗(yàn)三 棱鏡折射率的測(cè)量8最小偏角法8三、實(shí)驗(yàn)儀器9四、實(shí)驗(yàn)步驟9實(shí)驗(yàn)1分光儀的調(diào)整9實(shí)驗(yàn)2三棱鏡頂角的測(cè)量101.調(diào)整三棱鏡102.用反射法測(cè)棱鏡頂角10實(shí)驗(yàn)3棱鏡折射率的測(cè)量10用最小偏向角法測(cè)棱鏡折

2、射率10五、數(shù)據(jù)處理11反射法測(cè)三棱鏡頂角111原始數(shù)據(jù)列表112數(shù)據(jù)處理11最小偏向角法測(cè)棱鏡折射率121.原始數(shù)據(jù)列表122.數(shù)據(jù)處理12六、誤差分析13七、實(shí)驗(yàn)感想13八、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)14九、原始數(shù)據(jù)14摘要本文以分光儀的調(diào)整及其應(yīng)用為主要研究對(duì)象，重點(diǎn)介紹了分光儀在使用過(guò)程中的調(diào)整細(xì)節(jié)以及用分光儀測(cè)量三棱鏡頂角及其折射率的具體原理及方法步驟，然后利用實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)格測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及不確定度的計(jì)算，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的可能的誤差來(lái)源也進(jìn)行了定量分析，最后是我們對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的感想及一些具體的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)建議。關(guān)鍵字： 分光儀 三棱鏡頂角 三棱鏡折射率一、實(shí)驗(yàn)重點(diǎn) 了解分光儀的構(gòu)造及其主要部件的作用。 學(xué)

3、習(xí)并掌握分光儀德的調(diào)節(jié)原理與調(diào)節(jié)方法。 掌握自準(zhǔn)直法和逐次逼近法。 學(xué)會(huì)用干涉法測(cè)量三棱鏡的頂角。二、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)一 分光儀的調(diào)整1. 分光儀的結(jié)構(gòu) 分光儀因型號(hào)不同各有差別，但基本結(jié)構(gòu)是相同的，一般由底座、刻度讀數(shù)盤(pán)、自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡、平行光管、載物平臺(tái)5部分組成。 下面介紹JJY型分光儀。三角底座在三角底座的中心，裝有以垂直的固定軸、望遠(yuǎn)鏡、主刻度圓盤(pán)、游標(biāo)刻度圓盤(pán)都可以繞它旋轉(zhuǎn)，這一固定軸右腳分光儀主軸。刻度圓盤(pán)圓盤(pán)上刻有角度數(shù)值的稱主刻度盤(pán)，其內(nèi)側(cè)有一游標(biāo)盤(pán)，在游標(biāo)盤(pán)上相對(duì)180處刻有兩個(gè)游標(biāo)。主刻度盤(pán)和游標(biāo)刻度盤(pán)都垂直于儀器主軸，并可繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。該讀數(shù)系統(tǒng)由主刻度盤(pán)和游標(biāo)盤(pán)組成，沿圓盤(pán)一

4、周刻有360個(gè)大格，每格1，沒(méi)大哥又分成兩小格，所以每小格為30。主刻度盤(pán)內(nèi)側(cè)有一游標(biāo)盤(pán)。主刻度盤(pán)可以和望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)，游標(biāo)盤(pán)可以和載物臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。游標(biāo)盤(pán)在他的對(duì)徑方向有兩個(gè)游標(biāo)刻度，游標(biāo)刻度的30小格對(duì)應(yīng)主刻度盤(pán)上的29小格，所以這一讀數(shù)系統(tǒng)的精確度為1。它的讀數(shù)原理與游標(biāo)卡尺完全相同。載物平臺(tái)載物平臺(tái)用來(lái)放置光學(xué)元件，如棱鏡光柵等，在其下方有載物臺(tái)調(diào)平螺釘3只，以調(diào)節(jié)平臺(tái)傾斜度。用螺釘可調(diào)節(jié)載物平臺(tái)的高度，當(dāng)固緊時(shí)平臺(tái)與游標(biāo)盤(pán)固聯(lián)。固緊螺釘可使游標(biāo)盤(pán)與主軸固聯(lián)；擰動(dòng)螺釘，可使載物臺(tái)與游標(biāo)盤(pán)一起微動(dòng)。自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)如圖所示，它由目鏡、全反射鏡、叉絲分劃板及物鏡組成。目鏡裝在A

5、筒內(nèi)，全反射棱鏡和叉絲分劃板裝在B筒內(nèi)，物鏡裝在C筒頂部，A筒通過(guò)手輪可在B筒內(nèi)前后移動(dòng)，B筒可在C筒內(nèi)移動(dòng)。叉絲分劃板上刻有雙十字叉絲和透光小十字刻線，并且上叉絲與小十字刻線對(duì)稱與中心叉絲，全反射棱鏡緊貼其上。開(kāi)啟光源S時(shí)，光線經(jīng)全反射棱鏡照亮小十字刻線。當(dāng)小十字刻線平面處在物鏡的焦平面上時(shí)，從刻線發(fā)出的光線經(jīng)物鏡變成平行光。如果有一平面鏡將這一平行光反射回來(lái)沒(méi)再經(jīng)物鏡，必成像于焦平面上，于是從目鏡中可以看到叉絲和小十字刻線的反射像，并且無(wú)視差。如果望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于平面反射鏡，反射鏡將于上叉絲重合。這種調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸使之適于觀察平行光的方法成為自準(zhǔn)直法，這種望遠(yuǎn)鏡稱為自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡。望遠(yuǎn)鏡通過(guò)

6、螺釘?shù)墓叹o可與主刻度盤(pán)固聯(lián)，又可通過(guò)螺釘?shù)墓叹o與主軸固聯(lián)，此時(shí)擰動(dòng)望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺釘，望遠(yuǎn)鏡將連同主刻度盤(pán)繞主軸微動(dòng)。平行光管平行光管與底座固聯(lián)，靠近儀器主軸的一端裝有平行光管的物鏡，另一端裝有可調(diào)節(jié)狹縫套管，前后移動(dòng)套管，是狹縫處在物鏡的焦平面上，于是由狹縫產(chǎn)生的光通過(guò)物鏡后變成平行光。2. 分光儀的調(diào)節(jié)原理與方法分光儀常用于測(cè)量入射光與出射光之間的角度，為了能準(zhǔn)確測(cè)得此角度，必須滿足兩個(gè)條件入射光與出射光均為平行光；入射光與出射光均與刻度盤(pán)平面平行。為此須對(duì)分光儀進(jìn)行調(diào)整：使平行光管發(fā)出平行光，其光軸垂直于儀器主軸（即平行于刻度盤(pán)平面）；使望遠(yuǎn)鏡接收平行光，其光軸垂直于儀器主軸；須調(diào)整載物平臺(tái)

7、，使其上旋轉(zhuǎn)的分光元件的光學(xué)平面平行于儀器主軸。下面介紹調(diào)整方法。粗調(diào)調(diào)節(jié)水平調(diào)節(jié)螺釘，使望遠(yuǎn)鏡居于支架中央，并目測(cè)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡俯仰螺釘，使光軸大致與主軸垂直，調(diào)節(jié)載物平臺(tái)下方的3只螺釘外伸部分等長(zhǎng)，使平臺(tái)平面大致與主光軸垂直。這些粗調(diào)對(duì)于望遠(yuǎn)鏡光軸的順利調(diào)整至關(guān)重要。調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦于無(wú)窮遠(yuǎn)調(diào)節(jié)要求： 根據(jù)前述自準(zhǔn)直原理，當(dāng)叉絲位于物鏡焦平面時(shí)，叉絲與小十字刻線的反射像共面，即綠十字與叉絲無(wú)視差，此時(shí)望遠(yuǎn)鏡只接收平行光，或稱望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦于無(wú)窮遠(yuǎn)。調(diào)節(jié)方法：在載物平臺(tái)上（見(jiàn)下圖）放置平面反射鏡，構(gòu)成上圖所示的自準(zhǔn)直光路。開(kāi)啟內(nèi)藏照明燈泡，照明透光小十字形刻線。調(diào)節(jié)目鏡（轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡手輪，筒壁螺紋結(jié)

8、構(gòu)使得目鏡筒在叉絲分劃板筒內(nèi)前后移動(dòng)），改變目鏡與叉絲分劃板之間的距離，直至看清反射鏡沿水平方向的方位，若平面反射鏡的鏡面在俯仰方向上已大致垂直于望遠(yuǎn)鏡光軸，則在旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)的過(guò)程中，總可以在某一位置，通過(guò)目鏡看到一個(gè)綠色十字（可能不太清晰），如看不到則應(yīng)視情況調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡下方的俯仰螺釘或載物臺(tái)下方的或螺釘，再一次粗調(diào)望遠(yuǎn)鏡光軸大致與平面反射鏡的鏡面垂直。前后伸縮叉絲分劃板套筒B，改變叉絲與物鏡之間的距離，直到在目鏡中清晰無(wú)視差的看到一個(gè)明亮的綠色小十字（透光小十字刻線的像）為止。調(diào)整望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器主軸垂直調(diào)整原理：若望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于平面反射鏡鏡面，且平面鏡鏡面平行于儀器主軸，則望遠(yuǎn)鏡光軸必垂直

9、于儀器主軸。此時(shí)若將載物臺(tái)繞儀器主軸轉(zhuǎn)180°，使平面鏡另一面對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，望遠(yuǎn)鏡光軸仍將垂直于平面鏡。若望遠(yuǎn)鏡光軸開(kāi)始時(shí)垂直于平面鏡，但不垂直于儀器主軸，亦即平面鏡鏡面不平行于主軸，則將平面鏡反轉(zhuǎn)180°后，望遠(yuǎn)鏡光軸不再垂直于平面鏡鏡面。由光路成像的原理可知，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于平面鏡鏡面時(shí)，反射像綠十字與上叉絲重合。若同時(shí)有平面鏡鏡面平行于儀器主軸，則平面鏡反轉(zhuǎn)180°后，仍有望遠(yuǎn)鏡主軸與平面鏡垂直，綠十字仍與上叉絲重合。此時(shí)必有望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于主軸。若平面鏡鏡面不平行于儀器主軸，則平面鏡反轉(zhuǎn)180°后，綠十字與上叉絲將不再重合。調(diào)整方法：在望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦

10、于無(wú)窮遠(yuǎn)的基礎(chǔ)上，觀察綠色小十字，一般它會(huì)偏離上叉絲，調(diào)節(jié)載物臺(tái)調(diào)平螺釘或，使綠色小十字向上叉絲移近1/2的偏離距離，再調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡俯仰調(diào)節(jié)螺釘，使綠色小十字與上叉絲重合，這時(shí)，望遠(yuǎn)鏡光軸與平面鏡鏡面垂直。將平面鏡反轉(zhuǎn)180°，重復(fù)調(diào)節(jié)載物臺(tái)調(diào)平螺釘或，并調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡俯仰調(diào)節(jié)螺釘，使綠色小十字各自消除1/2與上叉絲的偏離量，再次使望遠(yuǎn)鏡光軸與屏幕鏡鏡面垂直。如此重復(fù)幾次，直至平面鏡繞主軸旋轉(zhuǎn)180°，綠色小十字始終都落在上叉絲中心為止。每進(jìn)行一次調(diào)節(jié)，光軸與主軸垂直狀態(tài)及平面鏡與主軸的平行狀態(tài)就改善一次。多次調(diào)節(jié)，逐漸達(dá)到完全改善為止，故稱為逐次逼近調(diào)節(jié)。又由于每次各調(diào)1/2的

11、偏離量，故又稱半調(diào)法。調(diào)整叉絲分劃板的縱絲與主軸平行分劃板的上叉絲與縱絲是互相垂直的。當(dāng)縱絲與主軸不平行時(shí)，繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，在望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中，會(huì)看到綠色小十字的運(yùn)動(dòng)軌跡與上叉絲相交。只要微微轉(zhuǎn)動(dòng)（不能有前后滑動(dòng)）叉絲鏡筒，達(dá)到綠色小十字的運(yùn)動(dòng)軌跡與上叉絲重合，叉絲方向就調(diào)好了。平行光管的調(diào)整使平行光管產(chǎn)生平行光當(dāng)被光所照明的狹縫剛好位于透鏡的焦平面上時(shí)，平行光管射出平行光。調(diào)整方法：將已調(diào)節(jié)好的望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)平行光管，擰動(dòng)狹縫寬度調(diào)節(jié)手輪，打開(kāi)狹縫，松開(kāi)狹縫套筒鎖緊螺釘，前后移動(dòng)狹縫套筒，當(dāng)在已調(diào)焦無(wú)窮遠(yuǎn)的望遠(yuǎn)鏡目鏡中無(wú)視差的看到邊緣清晰的狹縫像時(shí)，平行光管即發(fā)出平行光。調(diào)平行光管光軸與儀器主軸垂

12、直望遠(yuǎn)鏡光軸已垂直儀器主軸，若平行光管與其共軸，則平行光管光軸同樣垂直主軸。調(diào)整方法： 旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡至觀察到狹縫像，調(diào)整平行光管俯仰調(diào)節(jié)螺釘，使狹縫像的中點(diǎn)與中心叉絲重合（中心叉絲與狹縫中點(diǎn)都可視為望遠(yuǎn)鏡與平行光管光軸所垂直通過(guò)的地方）；或?qū)ⅹM縫橫放，調(diào)平行光管的俯仰調(diào)節(jié)螺釘至狹縫的固定邊與中心叉絲重合。至此，分光儀的調(diào)整已基本完成，現(xiàn)已滿足兩個(gè)條件：入射光與出射光均為平行光；入射光與刻度盤(pán)平面平行，但出射光還未調(diào)至與刻度盤(pán)平面平行，這一步與具體的測(cè)量?jī)?nèi)容有關(guān)，需結(jié)合分光儀的應(yīng)用來(lái)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)二 三棱鏡頂角的測(cè)量三棱鏡的調(diào)整調(diào)整要求：欲測(cè)三棱鏡頂角，必須使望遠(yuǎn)鏡的光軸旋轉(zhuǎn)平面垂直于待測(cè)頂角A的兩光

13、學(xué)平面AB面和AC面（如下圖），即望遠(yuǎn)鏡分別對(duì)準(zhǔn)AB面和AC面時(shí)均應(yīng)有綠色十字與上叉絲重合。三棱鏡的放置如上圖所示，按逆時(shí)針?lè)较蚍Q三棱鏡的三個(gè)頂角為A、B、C，AB、AC構(gòu)成待測(cè)頂角A的光學(xué)面，BC為磨沙面。放置時(shí)，令三棱鏡的AB（BC、AC）邊平行于載物臺(tái)上的徑線（、）。這樣一來(lái)，在調(diào)節(jié)（）線下的調(diào)平螺釘a（c）時(shí)，整個(gè)棱鏡將以（ba）為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于AB（AC）面與bc（ba）垂直， 故不會(huì)影響AB（AC）面與儀器主軸的相對(duì)關(guān)系。調(diào)三棱鏡的AB面和AC面與望遠(yuǎn)鏡光軸垂直此調(diào)整在已調(diào)好望遠(yuǎn)鏡的基礎(chǔ)上進(jìn)行。先用自準(zhǔn)直法調(diào)AB面與望遠(yuǎn)鏡光軸垂直（即AB面與儀器主軸平行），如不垂直，可調(diào)節(jié)調(diào)平螺釘b

14、或c；再轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)將AC面轉(zhuǎn)向望遠(yuǎn)鏡，此時(shí)可且只可調(diào)節(jié)調(diào)平螺釘a使AC面與望遠(yuǎn)鏡光軸垂直，因?yàn)檎{(diào)a不會(huì)破壞已調(diào)好的AB面與望遠(yuǎn)鏡光軸的垂直關(guān)系。從以上敘述中可體會(huì)到，三棱鏡的放置與調(diào)平螺釘?shù)恼{(diào)節(jié)，要遵循調(diào)整第二面的方位時(shí)不致改變第一面的方位的原則。按照此原則，并掌握當(dāng)某調(diào)平螺釘?shù)狡脚_(tái)中心的連線與三棱鏡的一棱面平行時(shí)。調(diào)節(jié)此螺釘不會(huì)改變?cè)摾饷娴姆轿坏囊?guī)律，調(diào)整就會(huì)得心應(yīng)手，否則會(huì)給調(diào)整帶來(lái)麻煩。在調(diào)整三棱鏡的過(guò)程中，可以看到應(yīng)保證望遠(yuǎn)鏡光軸的旋轉(zhuǎn)平面與主軸的垂直關(guān)系不變，否則將造成測(cè)量角度的誤差，損失分光儀測(cè)角的準(zhǔn)確度。反射法測(cè)三棱鏡定焦的測(cè)量原理：旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)至三棱鏡頂角A對(duì)準(zhǔn)平行光管，使部分

15、平光由AB面反射；另一部分平行光由AC面反射。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡在I位置觀察到AB面反射的狹縫像，在II位置觀察到AC面反射的狹縫像時(shí)，望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過(guò)了角度，由圖可知 又因?yàn)?故有 實(shí)驗(yàn)三 棱鏡折射率的測(cè)量最小偏角法如圖所示，單色平行光束入射到三棱鏡AB面，經(jīng)折射后由AC面出射，出射光線與入射光線的夾角稱為偏向角。沿主截面入射的光線DE在界面AB上發(fā)生第一次折射，由折射定律有 折射光線EF入射到界面AC上發(fā)生第二次折射，同理有 設(shè)三棱鏡頂角為A，由EOF和EPF可知 可見(jiàn)對(duì)頂角一定的棱鏡而言，偏向角隨入射角而變；對(duì)某一個(gè)值，偏向角有最小值，稱為最小偏向角。由最小偏向角條件可以證得 得 最終有 掠入射法用單色

16、擴(kuò)展光源照射到三棱鏡AB面上，使擴(kuò)展光源以約角掠入射棱鏡。全反射定律告訴我們，滿足 即光線以入射時(shí)，棱鏡內(nèi)折射角最大，為.當(dāng)擴(kuò)展光源從各個(gè)方向射向AB面時(shí)，凡入射角小于的，折射角必小于，出射角必大于;而大于的入射光不能進(jìn)入棱鏡，這樣在AC側(cè)面觀察時(shí)，將出現(xiàn)半明半暗的視場(chǎng)。明暗視場(chǎng)的交線就是入射角的光線的出射方向。易知 又 所以 聯(lián)立，可解得 三、實(shí)驗(yàn)儀器分光儀、平面反射鏡、三棱鏡、鈉燈及電源。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)1 分光儀的調(diào)整根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理部分提供的方法對(duì)分光儀進(jìn)行調(diào)整要求：平面反射鏡反射回來(lái)的綠色十字與叉絲無(wú)視差。平面鏡正、反兩面反射回來(lái)的綠色十字均與上叉絲重合，且轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)過(guò)程中綠色十字沿上叉絲

17、移動(dòng)。狹縫像與叉絲無(wú)視差，且中心點(diǎn)與中心叉絲等高。實(shí)驗(yàn)2 三棱鏡頂角的測(cè)量1. 調(diào)整三棱鏡將三棱鏡放置于載物臺(tái)上，使待測(cè)頂角A靠近中心，并使其一個(gè)光學(xué)面與載物臺(tái)上的某根徑線平行，用壓桿固定好棱鏡。將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)三棱鏡某光學(xué)平面，調(diào)節(jié)與另一光學(xué)平面平行的在載物臺(tái)徑線下螺釘，使綠色十字與上叉絲重合。同理再調(diào)整另一光學(xué)平面。2. 用反射法測(cè)棱鏡頂角為了準(zhǔn)確的測(cè)量三棱鏡的頂角，除了嚴(yán)格調(diào)整分光儀和三棱鏡外，尚須準(zhǔn)確讀取數(shù)據(jù)和掌握正確的測(cè)量方法。偏心差的消除在分光儀的生產(chǎn)過(guò)程中，分光儀的主刻度盤(pán)和游標(biāo)盤(pán)不可能完全同心，讀數(shù)時(shí)不可避免的將產(chǎn)生偏差，稱為偏心差，這是儀器本身的系統(tǒng)誤差。消除系統(tǒng)誤差的辦法是采用

18、對(duì)徑讀數(shù)法。設(shè)開(kāi)始時(shí)，左邊游標(biāo)的讀數(shù)為，右邊游標(biāo)的讀數(shù)為，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡或載物平臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)某一角度后，左邊游標(biāo)的讀數(shù)為，右邊游標(biāo)的讀數(shù)為，可以由左邊的讀數(shù)得到其轉(zhuǎn)角，由右邊讀數(shù)得到，然后取其平均值,這就可以消除偏心差，得到準(zhǔn)確的結(jié)果。減小主刻度盤(pán)刻度不均勻造成的系統(tǒng)誤差如果主刻度盤(pán)不均勻，測(cè)量時(shí)將產(chǎn)生一定的系統(tǒng)誤差。為了減少此誤差，需在刻度盤(pán)不同部位進(jìn)行多次測(cè)量，然后取其平均值。測(cè)量方法：每次測(cè)量時(shí)應(yīng)改變初始值，即開(kāi)刻度盤(pán)固緊螺釘，單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，測(cè)量次數(shù)不少于5次。注意：推動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的時(shí)候應(yīng)推動(dòng)望遠(yuǎn)鏡支臂，切勿推動(dòng)望遠(yuǎn)鏡鏡筒，以免破壞望遠(yuǎn)鏡與儀器主軸的垂直關(guān)系，造成角度測(cè)量的超差。實(shí)驗(yàn)3 棱鏡折射率的測(cè)量用最

19、小偏向角法測(cè)棱鏡折射率 旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)，使平行光入射三棱鏡的AB面，用望遠(yuǎn)鏡在AC面觀察折射光線，之后沿某方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，可看到譜線隨平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)向一個(gè)方向移動(dòng)，當(dāng)移到某個(gè)位置時(shí)突然向反方向折回，這一轉(zhuǎn)折位置即該譜線的最小偏向位置。測(cè)量此位置處譜線與入射光線的夾角，此即最小偏向角。用掠入法測(cè)棱鏡折射率移開(kāi)平行光管，在光源方向放置一毛玻璃，旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)使三棱鏡AB面近似與光源平行；然后用望遠(yuǎn)鏡在AC面尋找半明半暗交界線，測(cè)量該交界線與AC面法線的夾角。五、 數(shù)據(jù)處理反射法測(cè)三棱鏡頂角1原始數(shù)據(jù)列表 角度組別 1251º4371º4511º47191º45120

20、º4120º120º22146º32326º3026º30206º28120º2120º2120º25347º30167º3117º34287º31120º4120º120º24227º4347º45107º47287º45119º56120º119º58569º7249º4189º39º4119º56120

21、º119º58注：其中；2 數(shù)據(jù)處理=120º24頂角A=60º12其A類(lèi)不確定度為=0.0163º其B類(lèi)不確定度為0.0096º故=0.0189º又由于A=故可得u(A)=0.0095º從而有A的最終表述為A±u(A)=(60.003±0.006)º最小偏向角法測(cè)棱鏡折射率1.原始數(shù)據(jù)列表 角度 組別1311º42131º43182º452º4651º30.890992327º2147º517º50197

22、º4750º450.8857537º16187º1557º41237º3950º240.87979465º39245º41116º50296º5251º110.893325290º47110º48341º45161º4350º560.88910注：其中2.數(shù)據(jù)處理0.88779rad其A類(lèi)不確定度為0.0023526其B類(lèi)不確定度為0.000167945=0.0023586由上一實(shí)驗(yàn)知A=1.0472；u(A)= 0.0001

23、;故其折射率為n=1.64688=0.0013456故其最終表述為n±u(n)=(1.647±0.001)六、誤差分析此實(shí)驗(yàn)中，誤差主要來(lái)源于以下幾個(gè)方面：第一，是實(shí)驗(yàn)儀器其本身的誤差，如愿盤(pán)刻度不均勻造成的系統(tǒng)誤差；第二，是觀察現(xiàn)象時(shí)由于狹縫有一定的寬度，以及狹縫像的邊緣模糊造成確定角度時(shí)的不準(zhǔn)確；第三，是調(diào)節(jié)平行光管時(shí)，平行光管與平面并非完全垂直造成的誤差。第四，是讀數(shù)時(shí)眼睛可能并非與刻度盤(pán)垂直，造成數(shù)據(jù)的偏差。第五，是在測(cè)三棱鏡頂角的時(shí)候，人可能會(huì)碰到平行光管，使得平行光管的入射光變得不再平行。七、實(shí)驗(yàn)感想作為一個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)，分光儀的精密度非常高，所以在調(diào)節(jié)現(xiàn)象的時(shí)候必須按步驟一步一步的調(diào)節(jié)，如果分光儀的調(diào)節(jié)沒(méi)有能做到特別精確的話，那在以后的測(cè)三棱鏡的頂角，以及測(cè)三棱鏡折射率時(shí)都會(huì)造成誤差特別大，或者調(diào)不出現(xiàn)像。所以在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)一定不能慌張，而應(yīng)當(dāng)按部就班，按照非定的步驟，將每個(gè)細(xì)節(jié)都把握好了，才能保證后