分光计的调节和色散曲线的测定-实验报告

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1、分光计的调节和色散曲线的测定实验报告双33A组2号水工7-班----200701024-2008年12月3日-1-一．实验目的1.了解分光计的原理与构造，学会调节分光计；2.用最小偏向角发测定玻璃折射率；3.掌握三棱镜顶角的两种测量方法。二．实验原理1.分光计的结构及调节原理(1)望远镜分光计中采用的是自准望远镜。它由物镜、叉丝分划板和目镜组成，分别装在三个套臂上，彼此可以相对滑动以便调节。中间的一个套筒里装有一块分划板其上刻有“”形叉丝，分划板下方紧贴着一个侧面是等腰直角三角形的小棱镜，小棱镜与分划板贴合的

2、面上刻了一个空心十字形，绿色小灯从小棱镜另一个直角面射入，从空心十字形中射出（透出的就是一个绿色十字形）。如果叉丝平面刚好在物镜的焦平面上，则从小灯射出的绿光经过棱镜的全反射后，从物镜（凸透镜）中会射出平行光。在物镜前方放一面反射镜，将绿光反射回来，则反射光（仍为平行光）进入物镜后还将汇聚在焦平面——即叉丝平面上。此时通过目镜就能观察到叉丝平面上清晰的“”形和绿色十字，且不会有视差。这就是用自准法调节望远镜适合于观察平行光的原理。如果望远镜光轴与平面镜的法线平行，在目镜里看到的绿色十字形应该与“”形叉丝的上交点重

3、合。叉丝分划板小棱镜(2)平行光管平行光管由狭缝和透镜组成。狭缝和透镜之间距离可以通过伸缩狭缝套筒来调节。只要将狭缝调到透镜的焦平面上，则从狭缝发出的光经透镜后就成为平行光。狭缝的刀口是经过精密研磨支撑的，为避免损伤狭缝，只有在望远镜中看到狭缝像的情况下才能调节狭缝的宽度。(3)刻度盘分光计的刻度盘垂直于分光计主轴并且可绕主轴转动。为消除刻度盘的偏心差，采用两个相差180°的窗口读数。刻度盘的分度值为0.5°，0.5°以下则需用游标来读数。游标上的30格与刻度盘上的29格相等，故游标的最小分度值为1′。2.用最小

4、偏向角法测玻璃的折射率一束平行单色光入射到三棱镜的AB面，经折射后由另一面AC射出，如图所示。入射光和出射光的夹角∆成为偏向角。可以证明，当入射角?等于出射角?′时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角?。从图可以看出，Δ=?−?+(?′−?′)。当?=?′时，由折射定律有?=?′。这时用?替代Δ得：?=2(?−?)。又因为?+?′=2?=?−?=?−?−?=?，所以?=?/2。联立两式得：-2-?+??=2由折射定律有：?+δsin?sin2?==sin??sin2由上式可知，只要测出三棱镜顶角?和最

5、小偏向角?，就可以计算出棱镜玻璃对该波长的单色光的折射率?。3.色散及色散曲线的拟合当入射光不是单色光时，虽然入射角对各种波长的光都相同，但出射角并不相同，表明折射率也不相同。对于一般的透明材料来说，折射率随波长的减小而增大。如?

6、线、?线和?线的折射率。这三条线的波长分别是??=656.3nm、??=589.3nm、??=486.1nm。用经验公式来表示可见光范围内玻璃材料的折射率与波长之间的关系时，较方便适用的公式是：?2=?+??2+??−2+??−4+??−6+??−8012345各种牌号玻璃经验公式系数?0~?5有专门的光学玻璃手册给出。实验研究时可以通过对?,?的七组以上实验结果进行处理，设?=?2，?=?2，?=?−2，?=?−4，?=?−6，?=?−8，把一元高次方程拟12345合转化为?~?1,?2,?3,?4,?5,?6

7、的多元线性回归问题，并利用计算机来处理数据，拟合色散曲线，得到经验公式。需要说明的一点是，各种不同的光学仪器对色散的要求也是不同的。例如照相机、显微镜的镜头要求色散小，则色差小。而摄谱仪和单色仪中棱镜则要求色散大，使各种波长的光能够分得开，以提高仪器分辨本领。4.三棱镜顶角的测量原理(1)用自准法测定三棱镜顶角。只要测出三棱镜两个光学面的法线之间的夹角?，即可求得顶角?=180°−?。(2)用平行光法测定三棱镜顶角。一束平行光被三棱镜的两个光学面反射后，只要测出两束反射1光之间的夹角?即可求得顶角?=?。放置三

8、棱镜时，应使三棱镜顶点靠近小平台中心。否2则反射光将不能进入望远镜中。-3-三．实验仪器实验仪器有分光计、平面反射镜、玻璃三棱镜、氦光谱管及其电源。氦光谱管是将稀薄的氦气（He，气压为600Pa~700P）封闭在玻璃管内制成。管的两端各装一个电极，两电极间加高电压后产生放电并发光，通过三棱镜分光可得氦的线光谱。波长/nm447.1471.3492.2501.6587.66