分光计的调节和色散曲线的测定实验报告

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1、4.3分光计的调节和色散曲线的测定生医5朱仁骏2005013032组号：122006年12月12日一、实验目的(1)了解分光计的原理与构造，学会调节分光计；(2)用最小偏向角法测定玻璃折射率；(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分光计上装有能产生平行光的平行光管，能接受平行光的望远镜，以及能承载光学元件的小平台；这三者的方位都能利用各自的调节螺钉作适当的调整。为了测出角度，还配有可与望远镜连结在一起的刻度盘。1.望远镜分光计采用的是自准望远镜，中间的套筒装有一块

2、分划板，上有双十字叉丝，分划板下方与小棱镜的一个直角面紧贴着，这个直角面上有十字透光叉丝。小灯照亮十字透光叉丝，如果叉丝平面正好处于物镜的焦平面上，而且前方有一平面镜，则从叉丝发出的光经过物镜后成一平行光束，再被平面镜反射回来，成像在其焦平面上。此时从目镜可以同时看到双十字叉丝和十字叉丝的反射像，而且两者无视差。由于分划板双十字叉丝下[1]横线在望远镜的中心轴线上，上轴线与十字横线处于相对于轴线对称的位臵上，故而当望远镜光轴与平面镜法线平行时，在目镜看到的十字叉丝的中点应与双十字叉丝的上交点互相重合。

3、2.平行光管平行光管由狭缝和透镜组成。将狭缝调到透镜的焦平面上，则从狭缝发出的光经透镜后称为平行光。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°，游标的最小分度为1′。(2)用最小偏向角法测玻璃的折射率一束平行的单色光入?射到三棱镜的??面，经折射后由另一面??射出，如图1???′??′所示。入射光和??面法线的夹角?称为入射角，出射光和??图1单色光

4、经三棱镜折射??面法线的夹角?′称为出射角，入射光和出射光的夹角?称为偏向角。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，[2]称为最小偏向角?。由图1可知，光线偏向角?=?−?+?′−?′，当?=?′时，由折射定律有?=?′，此时?=?，所以?=2?−?又因为?+?′=?，所以??=2可解出?+??=2由折射定律，有?+????????2?==????????2故而只要测出三棱镜的顶角?和最小偏向角?，即可计算出棱镜对该波长的单色光的折射率。(3)色散及色散曲线的拟合折射率?

5、随波长?而变的现象称为色散，对一种玻璃材料所作出的折射率和波长的关系曲线称为它的色散曲线。一般的透明材料，折射率随波长的减小而增大。不同的材料色散曲线不同，一般用平均色散??−??或色散本领??−???=??−1来表示某种玻璃色散的程度。其中??、??和??分别表示玻璃对夫琅和费谱线中?线、?线和?线的折射率。[3]??=656.3??，??=589.3??、??=486.1??。实验中用经验公式?2=?+??2+??−2+??−4+??−6+??−8012345研究可见光范围内玻璃材料的折射率与波长

6、之间的关系。通过对(?,?)的七组以上实验结果进行处理，设?=?2,?=?2,?=?−2,?=?−4,?=?−6,?=?−8，利用12345计算机进行多元线性回归拟合色散曲线，得到经验公式。(4)三棱镜顶角的测量原理1.自准法测三棱镜顶角。只要测出三棱镜的两个光学面的法线之间??的夹角?，即可求得顶角?=180°−?。如图图2自准法测三棱镜顶角2所示。2.平行光法测三棱镜顶角。一束平行光被三棱镜的两个光学面反射后，只要测出两束反射光之间的夹角?即可求1得顶角?=?，如图32所示。放臵三棱镜应使?三棱镜

7、定点靠近小平台中心，否则反射光将?不能进入望远镜中。图3平行光法测三棱镜顶角[4]三、实验仪器分光计、平面反射镜、玻璃三棱镜、氦光谱管四、实验步骤(1)分光计的调节先进行粗调，调节望远镜和平行光管的光轴，尽量使它们与刻度盘平行，调节小平台尽量使它与刻度盘平行（即与主轴垂直）。粗调完毕后进行细调1.调节望远镜先调节目镜与叉丝的距离，看清双十字叉丝。再将平面镜放在小平台上，调节望远镜至适合观察平行光，并调节望远镜光轴垂直于分光计主轴。平面镜不妨以图4的方法放臵小平面镜，先在望调水平远镜中寻找由镜面反射螺钉

8、图4平面镜在小平台上的位臵回来的十字叉丝光斑，找到后稍微调节叉丝套筒，改变叉丝到物镜间的距离，使十字叉丝和分划板双十字叉丝无视差，此时望远镜已适合观察平行光。此时定义小平台最靠近望远镜的螺钉为调水平螺钉。然后大致记下此时十字叉丝的像相对于双十字叉丝[5]上交点的位臵，再将小平台旋转180°，如果十字叉丝的相对位臵上移了，则将调水平螺钉旋高，使十字叉丝的像大约下降其升高距离的一半，反之亦然。再将小平台旋转180°，此时十字叉丝像的相对位臵应该基本不变了。反