分光计地调整和使用.pdf

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1、3.4常用仪器使用实验3.4.3分光计的调整和使用分光计是一种精确测量光线偏折角度的常用光学实验仪器。光线在传播过程中，遇到不同媒质的分界面（如平面反射镜、三棱镜等光学表面）发生反射和折射，从而改变传播方向，在入射光和反射光或折射光之间有一定的夹角，它们的关系遵循反射定律、折射和衍射定律。借助分光计并利用反射、折射、衍射等物理现象，可完成全偏振角、晶体折射率、光波波长等物理量的测量，其用途十分广泛。近代摄谱仪、单色仪等精密光学仪器也都是在分光计的基础上发展而成的。分光计装置结构精密，调整操作技术较复

2、杂，使用时必须按要求仔细调整，才能获得较高精度的实验结果。本实验以常用的JJY型分光计为例，介绍分光计的结构和调整方法，并使用分光计测量三棱镜的顶角、最小偏向角。此外，学会分光计的调整原理、方法和技巧，有助于调整和使用单色仪、摄谱仪等更复杂的光学仪器。实验目的1．了结分光计的结构，学习正确调整分光计的方法。2．观察三棱镜对白炽灯和汞灯的色散现象。3.测量三棱镜顶角，4．通过测量三棱镜的最小偏向角，测定其对单色光的折射率。仪器结构JJY型分光计的结构简图如图3.4-20所示，它由四部分组成：望远镜、载

3、物平台、平行光管和读数系统。望远镜望远镜用来观察和确定光线进行的方向，它由物镜、目镜组、分划板、照明灯泡等组成。3.4常用仪器使用实验目镜组又由场镜和目镜组成。JJY型分光计的目镜组是阿贝自准式。在场镜前有一刻有两条水平线（下边的一条水平线通过直径）和一条竖直线（与水平线正交并通过直径）的分划板。在分划板靠近场镜的一侧下方贴一全反射小棱镜，小棱镜紧贴分划板的一侧刻有一透光的“十”字窗（十字水平线与分划板上面的水平线对称），棱镜下方照明灯发出的光线照亮十字窗，从目镜中观察到一个明亮的十字，如图3.4-

4、21(a)所示。4678139141011121.小灯；2.分划板套筒；3.目镜；4.望远镜镜筒；5.望远镜斜度调节螺丝；6.平行光管；7.平行光管斜度调节螺丝；8.狭缝宽度调节钮；9.游标盘锁紧螺丝；10.游标盘微调螺丝；11.游标盘；12.刻度圆盘；13.载物台；14.载物台水平调节螺丝图3.4—20分光计的结构若在物镜前放一平面镜，前后调节目镜（连同分划板）与物镜间的距离，根据自准直关系，当分划板位于物镜的焦平面处，亮十字的光经物镜投射到平面镜，反射回来的光经物镜后再在分划板上方成像。若平面镜

5、与望远镜的光轴垂直，则此像的水平线应落在分划板上方的水平线处。如图3.4-21(b)所示。3.4常用仪器使用实验（a）（b）图3.4-21望远镜原理图载物平台载物平台用来放置光学元件，如棱镜、平面镜、a光栅等。如图3.4-22所示，其平面下方有三个调节螺bc丝，可调节平台的水平。松开平台下的固定螺丝，可使平台沿轴升降，以适应高低不同的被测对象。平行光管图3.4-22载物平台平行光管的作用是产生平行光。管的一端装有会聚透镜，另一端装有一套筒，其顶端为一宽度可调的狭缝。改变狭缝和透镜的距离，狭缝图3.4

6、-23平行光管当狭缝位于透镜的焦平面上时，就可使照在狭缝的光经过透镜后成为平行光，射向位于平台上的光学元件。如图3.4-23所示。读数系统读数装置由圆环形刻度盘和与之同心的游标盘组成，见图3.4-24。沿游标盘相距3.4常用仪器使用实验180°对称安置了两个角游标。载物台可与游标盘锁定，望远镜可与刻度盘锁定。望远镜对载物台的转角可借助两个角游标读出。刻度盘分度值为0.5°，小于0.5°的角度可由角游标读出。角游标共有30个分度，因此读数值为1'。角游标原理及读数方法与直游标（卡尺）类似。设置对称的两

7、个游标是为了消除刻度盘几何中心与分光计中心转轴不同心而带来的系统误差（见本节选读内容2）。图3.4-24读数系统仪器调整分光计常用于测量入射光与出射光之间的角度，为了能够准确测得此角度，必须满足两个条件：①入射光与出射光（如反射光、折射光等）均为平行光；②入射光与出射光都与刻度盘平面平行。为此必须对分光计进行调整，使其达到：望远镜聚焦无穷远处（即可适于观察平行光）；望远镜与平行光管等高，并均与分光计的中心转轴相垂直；平行光管射出的是平行光等。下面介绍调整方法：1．粗调根据目测粗略估计，调节望远镜和平

8、行光管的斜度调节螺丝，使其大致呈水平状态；调节载物平台下的三个螺丝使平台也基本水平。打开分光计电源，调节目镜对分划板的距离，看清分划板上的刻线和“十”字窗的亮线。将双面反射镜放到载物平台上，并与望远镜筒基本垂直，由于望远镜视场较小，开始时在望远镜中可能找不到“十”字窗的像。可用眼睛从望远镜旁观察，判断从双面镜反射的十字像是否能进入望远镜。再将平台转过180°，带动平面镜转过同样角度，同样观察到“十”字像。若两次看到的“十”字像偏上或偏下，则适当调节望3.4常用仪器使用