分光仪的调节和使用

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1、5.1分光仪的调节和使用实验目的1．了解分光仪的结构及各组成部件的作用，掌握分光仪的调节和使用方法；2．掌握自准法测量棱镜顶角的方法。仪器用具分光仪、汞灯、平面反射镜、三棱镜。实验原理一.仪器介绍分光仪是用来测量角度的仪器，常用来测量折射率、光波波长、色散率、观测光谱等。1．分光仪的结构分光仪外型如图5.1-1所示，它主要由望远镜（自准直望远镜），平行光管，载物台，游标刻度圆盘等几部分组成。（1）分光仪底座中心处有一沿铅直方向的转轴，称为分光仪的中心转轴。在转轴上套有游标刻度圆盘（包括度盘和游标盘），两个盘可绕中心转轴转动。（2）

2、自准直望远镜自准直望远镜的结构如图5.1-2所示，它由目镜、分划板和物镜等组成。分划板上刻有叉丝线（两条水平线、一条垂直线），在下方紧贴一块45°全反射小棱镜，其表面涂有不透明薄膜，薄膜上刻有一个空心的十字窗口，照明灯光从管侧射入后，可在目镜视场中1可看到叉丝线及十字窗口（如图5.1-2目镜视场）。上叉丝线的交叉点与十字窗口的十字交叉点以中间的水平叉丝线上下对称。目镜视场物镜叉丝线分划板十字窗口目镜小棱镜照明灯泡图5.1-2自准直望远镜结构图松开“目镜筒锁紧螺钉”，可以移动目镜筒（目镜与分划板），改变分划板到物镜之间的距离。转动“

3、目镜视度调节螺母”可改变目镜到分划板之间的距离。望远镜光轴倾斜调节螺丝可改变望远镜光轴的倾斜角度。（3）平行光管会聚透镜光源狭缝图5.1-3平行光管结构图平行光管的结构如图5.1-3所示，它是由一个宽度和位置均可调节的狭缝和一个会聚透镜组成。松开“狭缝筒锁紧螺钉”，可以移动狭缝筒，改变狭缝到会聚透镜之间的距离。当狭缝位于透镜的焦平面上时，凡是从狭缝进入平行光管的光线，通过透镜射出后都成为平行光束。（4）载物台载物台可绕仪器转轴转动，它是为放置棱镜、光栅等被测光学元件而设置的，台下有三个调节螺丝，可调节载物台的倾斜度。松开“游标盘止

4、动螺丝”、锁紧“载物台锁紧螺丝”，载物台可以和游标盘一起绕分光仪的转轴转动。（5）游标刻度圆盘游标刻度圆盘与分光仪的中心转轴垂直（分光仪出厂时已调整好）。由于刻度圆盘的中心与中心转轴的中心制作时不能完全重合，因此在读数时会产生偏心差，如图5.1-4所示，0中心转轴的中心为o，刻度圆盘的中心为o，当两中心重合时，由相差180的两个角游标（游标、游标）读出的转角刻度值相等ABAB；如果o与o不重合，则两个角游标读出的转角刻度值不相等CDCD。但是，由几何关系可知1ABABCD

5、CD22所以在转轴直径位置上设置两个角游标，测量某一转角时，两个角游标同时测出转过的1角度为和，则，这样可以消除仪器的偏心差。2ACBDooABCD图5.1-4图5.1-5游标刻度圆盘由度盘和游标盘组成，度盘最小分度值为30，游标盘最小分度值为1，读数方法与游标卡尺的读数方法相同（度盘上的刻度值+游标上的刻度值）。如图5.1-5读0数为：9247。2．分光仪的调整为了准确测量角度，应调整分光仪达到下列状态：（1）望远镜聚集于无穷远，或称适合于观察平行光。（

6、2）平行光管射出的光是平行光，即狭缝口的位置正好处于平行光管会聚透镜的焦平面处。（3）望远镜和平行光管的主光轴一定要与分光仪中心转轴相互垂直。二.自准法测量棱镜的顶角三棱镜是实验室中重要的分光元件，至少有两个透光的光学表面，称为折射面，其夹角称为三棱镜的顶角。图5.1-6为自准法测量三棱镜顶角的示意图，用已BC调整好的分光仪,使望远镜中的亮十字发出的光线垂直o入射于AB面，测出AB面的法线位置OM，记录两个角游标的读数分别为、；然后使光线垂直入射于AC面，测出AC面的法线位置ON，两个角游标的读数分别为、MN

7、。由两个角游标分别测得法线夹角和，则两法线之间的夹角为A1（5.1-1）2图5.1-6则顶角0180（5.1-2）3实验内容与步骤一．分光仪的调整1．目测粗调目测粗调“望远镜光轴倾斜调节螺丝”、“载物台调平螺丝”、“平行光管光轴倾斜调节螺丝”分别使望远镜筒、载物台面、平行光管镜筒均大致处于水平状态，并与仪器中心转轴基本垂直。2．用自准法调整望远镜聚焦于无穷远（1）接通分光仪电源，在目镜视场中可看到分划板上的叉丝线和被照亮的十字窗口，旋转“目镜视度调节

8、螺母”，改变目镜到分划板之间的距离（目镜对分划板调焦），直到分划板上的叉丝线和十字窗口成像清晰为止。a1平面镜a3a2图5.1-8平面镜在载物台上的位置（2）将平面镜按图5.1-8所示放置在载物台上。这样放置的原因是，若要调节平面镜的仰俯，只需调节