大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分光計(jì)的調(diào)節(jié)與使用.ppt

1、分光計(jì)的調(diào)節(jié)與使用,鄭州大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1、了解分光計(jì)的結(jié)構(gòu)、各部分的作用 及工作原理。 2、掌握分光計(jì)的調(diào)節(jié)要求和調(diào)節(jié)方法。 3、學(xué)會(huì)測(cè)量棱鏡的頂角、棱鏡玻璃的 折射率。,裝置介紹分光計(jì)的結(jié)構(gòu),分光計(jì)主要由四部分組成：平行光管、望遠(yuǎn)鏡、載物臺(tái)和讀數(shù)裝置。,裝置介紹平行光管,平行光管的作用是產(chǎn)生平行光。管的一端裝有一個(gè)可沿管前后移動(dòng)的套筒，套筒末端有一寬度可調(diào)的狹縫；管的另一端裝有會(huì)聚透鏡。沿管前后移動(dòng)狹縫裝置，當(dāng)狹縫恰位于透鏡的焦平面上時(shí)，照射在狹縫上的光經(jīng)過透鏡后成為平行光。,裝置介紹 望遠(yuǎn)鏡,望遠(yuǎn)鏡用于觀察、確定被測(cè)光線方向。它由目鏡、分化板和物鏡組成。照明小燈泡的光自望遠(yuǎn)

2、鏡筒下側(cè)進(jìn)入，經(jīng)小三棱鏡反射后照亮分劃板下半部的十字刻度線（十字叉絲）。目鏡、分化板及物鏡間的距離均可調(diào)節(jié)，當(dāng)調(diào)節(jié)分化板位于物鏡的焦平面時(shí)，十字叉絲發(fā)出的光經(jīng)物鏡后成為平行光。該平行光經(jīng)雙面反射鏡反射后，再經(jīng)物鏡聚焦在分劃板平面，形成十字叉絲的像（綠色）。,裝置介紹 載物臺(tái),載物臺(tái)用于放置待測(cè)物體。臺(tái)下有三個(gè)螺釘用于調(diào)整平臺(tái)水平。,裝置介紹 讀數(shù)裝置,讀數(shù)裝置由刻度圓盤和沿圓盤邊相隔180對(duì)稱安置的兩個(gè)游標(biāo)組成?？潭葓A盤分成360，最小分度為0.5度（30），小于0.5度的利用游標(biāo)讀出。游標(biāo)上有30格讀數(shù)單位為1。兩個(gè)游標(biāo)對(duì)稱放置，是為了消除刻度盤中心與分光計(jì)中心軸線之間的偏心差，測(cè)量時(shí)，要同

3、時(shí)記下兩游標(biāo)所示的讀數(shù)。,分光計(jì)在測(cè)量前，必須經(jīng)過仔細(xì)調(diào)整，要求達(dá)到：望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦無窮遠(yuǎn)；望遠(yuǎn)鏡和平行光管共軸，并均與分光計(jì)中心軸垂直，平行光管出射平行光。 .,目測(cè)粗調(diào)：用眼睛估測(cè)，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡和平行光管下方調(diào)傾螺釘、載物臺(tái)下的三個(gè)調(diào)平螺絲，使望遠(yuǎn)鏡和平行光管光軸、載物臺(tái)平面盡量與刻度盤平行。,裝置調(diào)節(jié),裝置調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡聚焦無窮遠(yuǎn) 1、點(diǎn)亮照明小燈，調(diào)節(jié)目鏡與分劃板間的距離，看清分劃板上的 刻度線和綠色方塊中黑色的小十字（目鏡對(duì)分劃板調(diào)焦）。 2、將雙面鏡放置在載物臺(tái)上，使雙面鏡的鏡面與載物臺(tái)下兩螺 釘 連線垂直;使雙面鏡的反射面與望遠(yuǎn)鏡大致垂直，緩緩地轉(zhuǎn)動(dòng)載 物臺(tái)，從側(cè)面觀察，

4、判斷從雙面鏡正、反兩面反射的十字叉絲 光線能否進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡內(nèi)。 3、從望遠(yuǎn)鏡的目鏡中觀察到 十字叉絲像，前后移動(dòng)目 鏡對(duì)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦，使十字 叉絲成像清晰,如右下圖所 示。,裝置調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié),用二分之一調(diào)節(jié)法調(diào)望遠(yuǎn)鏡的光軸與儀器的主軸垂直 1、轉(zhuǎn)動(dòng)載物平臺(tái)使小十字叉絲的反射像的豎線與分刻板的豎線合。 2、調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的調(diào)傾螺釘，使小十字叉絲的反射像向調(diào)整用叉絲靠 近一半的距離。然后再調(diào)節(jié)載物平臺(tái)下與連線反射鏡面垂直的螺 釘，使小十字叉絲的反射像和調(diào)整用叉絲重合。 3、將載物臺(tái)旋轉(zhuǎn)180，使另外一個(gè)反射面對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，找到小十字 叉絲的反射像后，用二分之一調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)小十字叉絲的反射像和 調(diào)整用叉絲重

5、合。 4、重復(fù)步驟2、3，直到望遠(yuǎn)鏡不論對(duì)準(zhǔn)哪個(gè)反射面，小十字叉絲的 反射像都和調(diào)整 用叉絲重合，則望 遠(yuǎn)鏡的光軸和儀器 的主軸垂直。,裝置調(diào)節(jié)平行光管的調(diào)節(jié),平行光管的光軸與儀器的主軸垂直 1、關(guān)掉目鏡的照明燈電源，打開光源。調(diào)節(jié)狹縫使寬度適 中，讓光照亮狹縫。 2、將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)平行光管，找到狹縫的像后，前后移動(dòng)狹 縫的位置，使從望遠(yuǎn)鏡中看到清晰的狹縫像，此時(shí)平 行光管發(fā)出平行光。 3、轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡和狹縫（注意不能前后移動(dòng)狹縫）的位置， 使狹縫的像與分刻板上的豎線重合，然后固定狹縫和 望遠(yuǎn)鏡的位置。 4、調(diào)節(jié)平行光管的調(diào)傾螺釘，使狹縫的像相對(duì)于測(cè)量用叉 絲對(duì)稱。,實(shí)驗(yàn)原理三棱鏡玻璃的折射率,由

6、光的反射和折射定律可以求得棱鏡折射率n 式中i1、 i2 、min 分別為某一單色光的入射角、折射 角和最小偏向角min，為三棱鏡的頂角。,實(shí)驗(yàn)原理自準(zhǔn)直法測(cè)三棱鏡頂角,下圖為自準(zhǔn)直法測(cè)量三棱鏡頂角的示意圖。讓望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn) 三棱鏡的一個(gè)光學(xué)面，當(dāng)小十字叉絲的反射像和調(diào)整用叉絲重 合時(shí)，從刻度盤上記錄兩游標(biāo)的讀數(shù) 和 ；轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡 （或載物臺(tái)），讓三棱鏡的另外一個(gè)光學(xué)面對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，當(dāng)小 十字叉絲的反射像和調(diào)整用叉絲重合時(shí)，再次記錄兩游標(biāo)的讀 數(shù) 和 。由圖可知，三棱鏡的頂角為 其中,實(shí)驗(yàn)原理三棱鏡的最小偏向角,如圖所示，觀察光線偏向情況，判 斷出射光線的方向。先用眼睛沿光線可 能出射的方向觀察，微

7、微轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)， 當(dāng)觀察到出射的彩色譜線時(shí)，選定一種 譜線，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，注意該譜線出 射光所對(duì)應(yīng)的偏向角的變化，選擇使偏 向角減小的方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，當(dāng)看 到該譜線移至某一位置后反向移動(dòng)，逆 轉(zhuǎn)處即為最小偏向角的位置。則最小偏 向角出射光線與原光路（不放三棱鏡時(shí) 望遠(yuǎn)鏡直接對(duì)準(zhǔn)入射光線的位置）之間 的夾角即為最小偏向角。設(shè)最小偏向位 置時(shí)兩游標(biāo)的讀數(shù)為 、 ，原光 路的為 、 ，則有右式：,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容調(diào)節(jié)分光計(jì)為可工作狀態(tài),調(diào)整好的分光計(jì)只能測(cè)量與刻度盤相平行平面內(nèi)的角度，所以測(cè)量時(shí)必須對(duì)待測(cè)光學(xué)元件進(jìn)行調(diào)節(jié)，使經(jīng)光學(xué)元件（棱鏡、光柵）反射、折射和衍射的光線確定的平面與刻度盤面平行。 注意：

8、這時(shí)只能調(diào)節(jié)載物臺(tái)，不能再調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡、平行光管調(diào)傾螺釘。,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三棱鏡的調(diào)節(jié)及頂角測(cè)量,將三棱鏡如圖示放置在載物臺(tái)上，望遠(yuǎn)鏡分別正對(duì)AB、AC光學(xué)面，分別調(diào)節(jié)載物臺(tái)下螺釘a1 和a3，使兩光學(xué)面反射的十字叉絲像均與調(diào)整用十字叉絲重合。 將望遠(yuǎn)鏡的叉絲（豎線）對(duì)準(zhǔn) 一光學(xué)面反射的叉絲像，記錄 下兩個(gè)游標(biāo)的讀數(shù)；再轉(zhuǎn)動(dòng)望 遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)另一光學(xué)面反射的像， 再次記錄下兩游標(biāo)的讀數(shù)，代 入公式即可求出三棱鏡的頂角。 要求重復(fù)三次測(cè)量。,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容最小偏向角的測(cè)量及折射率的計(jì)算,按照最小偏向角測(cè)量原理中所講先將三棱鏡放置好，再 按照測(cè)量原理中的方法找到最小偏向角的位置，將望遠(yuǎn)鏡的 叉絲對(duì)準(zhǔn)綠色譜線，記錄下兩個(gè)游標(biāo)的讀數(shù)，重復(fù)三次；再 將三棱鏡拿下來，將望遠(yuǎn)鏡直接對(duì)準(zhǔn)原光路的方向，記錄下 兩游標(biāo)的讀數(shù)，重復(fù)三次；代入公式計(jì)算出最小偏向角。要 求自擬數(shù)據(jù)記錄表格。 將測(cè)量得到的角度代入相應(yīng)公式即可計(jì)算出三棱鏡的折 射率，結(jié)果要求用不確定度表示。,注意事項(xiàng),1、在調(diào)節(jié)好望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器中心軸垂直后，不能再 擰望遠(yuǎn)鏡下方調(diào)傾螺釘。 2、測(cè)量角度時(shí)，同一游標(biāo)兩次讀數(shù)的差值為望遠(yuǎn)鏡筒 轉(zhuǎn)過的角度，不要將兩游標(biāo)讀數(shù)弄混。 3、測(cè)量角度時(shí)，注意轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡（游標(biāo)盤）時(shí)，刻度 盤（游標(biāo)盤）是否經(jīng)過游標(biāo)盤（刻度盤）的零點(diǎn)。,思考題,1、調(diào)節(jié)光學(xué)儀器的要