实验十二分光计的调节和三棱镜折射率的测定

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1、实验十二分光计的调节和三棱镜折射率的测定【实验目的】1．了解分光计的结构,掌握调节和使用分光计的方法。2．了解测定棱镜顶角的方法。3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。【实验器材】分光计、钠灯、三棱镜、双面平面镜。【实验原理】分光计是一种常用的光学仪器，实际上就是一种精密的测角仪，在几何光学实验中，主要用来测定棱镜角、光束的偏向角等，而在物理光学实验中，加上分光元件（棱镜、光栅）即可作为分光仪器，用来观察、测量光谱线的波长等。下面以学生型分光计（JJY型）为例，说明它的结构、工作原理和调节方法。图5-11-1分光计1-狭缝装置2-狭缝装置锁紧螺钉3-平行光管4-制动架（一）5-载

2、物台6-载物台调节螺钉（3只）7-载物台锁紧螺钉8-望远镜9-目镜锁紧螺钉10-分划板11-目镜调节手轮12-望远镜仰角调节螺钉13-望远镜水平调节螺钉14-望远镜微调螺钉15-转座与刻度盘制动螺钉16-望远镜制动螺钉17-制动架（二）18-底座19-转座20-刻度盘21-游标盘22-游标盘微调螺钉23-游标盘制动螺钉24-平行光管水平调节螺钉25-平行光管仰角调节螺钉26-狭缝宽度调节手轮一、分光计的结构分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分组成，每部分均有特定的调节螺钉，图5-11-1为JJY型分光计的结构外型图。1．分光计的底座要求平稳而坚实。在底座的

3、中央固定着中心轴，望远镜、刻度盘和游标内盘套在中心轴上，可以绕中心轴旋转。2．平行光管固定在底座的立柱上，它是用来产生平行光的。其一端装有消色差的汇聚透镜，另一端装有狭缝的圆筒，狭缝的宽度根据需要可在0.02～2ｍｍ范围内调节。图5-11-2望远镜结构图5-11-3分划板1-物镜2-外管3-分划板4-中管5-目镜系统6-内管7-小灯1-镜面反射像2-上十字线3-十字窗口3．望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起，套在主刻度盘上，它是用来观察目标和确定光线的传播方向。望远镜由目镜系统和物镜组成，为了调节和测量，物镜和目镜之间还装有分划板，它们分别置于内管、外管和中管内，三个管彼此可

4、以相对移动，也可以用螺钉固定，如图5-11-2所示，在中管的分划板下方紧贴一块450全反射小棱镜，棱镜与分划板的粘贴部分涂成黑色，仅留一个绿色的小十字窗口，照明小灯发出的光线从小棱镜的另一直角边入射，从450反射面反射到分划板上，透光部分在分划板上便形成一个明亮的十字窗。4．分光计上控制望远镜和刻度盘转动的有三套结构，正确运用它们对于测量很重要，具体如下：（1）望远镜制动和微动机构，图5-11-1中的16、14；（2）分光计游标盘制动和微动控制机构，图5-11-1中的23、22；（3）望远镜和刻度盘的离合控制机构，图5-11-1中的15。转动望远镜或移动游标位置时，都要先松开相应的

5、制动螺钉；微调望远镜及游标位置时要先拧紧制动螺钉。要改变刻度盘和望远镜的相对位置时，应先松开它们间的离合控制螺钉，调整后再拧紧。一般是将刻度盘的00线置于望远镜下，可以避免在测角度时，00线通过游标引起的计算上的不方便。5．载物平台是一个用以放置平面镜、棱镜、光栅等光学元件的圆形平台，套在游标内盘上，可以绕通过平台中心的铅直轴转动和升降。当平台和游标盘（刻度内盘）一起转动时，控制其转动的方式与望远镜一样，也是粗调和微调两种。平台下有三个调节螺钉，可以改变平台台面与铅直轴的倾斜度。图5-11-4分光计的观测系统6．望远镜和载物平台的相对方位可由刻度盘上的读数确定。主刻度盘上有00～3

6、600的圆刻度，分度值为。为了提高角度测量精密度，在内盘上相隔1800设有两个游标，游标上有30个分格，它和主刻度盘上29个分格相当，因此分度值为。读数方法与游标卡尺的游标原理相同（该处称为角游标）。记录测量数据时，为了消除刻度盘的刻度中心和仪器转动轴之间的偏心差，必须同时读取两个游标的读数。安置游标位置要考虑具体实验情况，主要注意读数方便，且尽可能在测量中刻度盘00线不通过游标。记录与计算角度时，左右游标分别进行，防止混淆算错角度。二、分光计的调节分光计是在平行光中观察有关现象和测量角度，因此应达到以下三个要求：平行光管发出平行光；望远镜能接受平行光；望远镜、平行光管的光轴垂直仪

7、器公共轴。用分光计进行观测时，其观测系统基本上应由以下三个平面构成，如图5-11-4所示。读值平面：这是读取数据的平面，由主刻度盘和游标盘绕中心转轴旋转时形成的。对每一具体的分光计，读值平面都是固定的，且和中心主轴垂直。观察平面：由望远镜光轴绕仪器中心转轴旋转时所形成的。只有当望远镜光轴与转轴垂直时，观察面才是一个平面，否则，将形成一个以望远镜光轴为母线的圆锥面。待测光路平面：由平行光管的光轴和经过待测光学元件（棱镜、光栅等）作用后，所反射、折射和衍射的光线所共同确定