分光计的调节.ppt

分光计的调节及棱镜折射率的测定绪言：绪言：分光计是一种常用的光学仪器，实际上就是一分光计是一种常用的光学仪器，实际上就是一种能精密测量角度的光学仪器。在几何光学实验中，种能精密测量角度的光学仪器。在几何光学实验中，主要用来测定棱镜的顶角、光束的偏向角、折射率主要用来测定棱镜的顶角、光束的偏向角、折射率等；而在物理光学实验中，如果加上分光元件（棱等；而在物理光学实验中，如果加上分光元件（棱镜、光栅）即可做为分光仪器，用来观察光谱，测镜、光栅）即可做为分光仪器，用来观察光谱，测量光谱线的波长、光栅常数，等等。还可以和偏振量光谱线的波长、光栅常数，等等。还可以和偏振片、波片配合，作光的偏振实验。片、波片配合，作光的偏振实验。分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会对它的调节和使用方法，中有一定的代表性，学会对它的调节和使用方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。返回返回 实验目的实验目的 实验原理及仪器实验原理及仪器 实验内容实验内容 数据处理数据处理 思思 考考 题题 注意事项注意事项目目 录录实验目的实验目的1、了解分光仪的结构,掌握分光仪的调节 和使用方法；2、掌握测定棱镜顶角的方法；3、学会用最小偏向角测定棱镜的折射率。分光计的调节及棱镜折射率的测定实验仪器与用具实验仪器与用具 分光计、三棱镜、钠光灯。分光计、三棱镜、钠光灯。平平行行光光管管自自准准望望远远镜镜三棱镜三棱镜载物台载物台载物台载物台刻度圆盘刻度圆盘刻度圆盘刻度圆盘游标游标实验原理及仪器实验原理及仪器分光计的调节及棱镜折射率的测定平面反射镜平面反射镜自准望远镜自准望远镜分划板（叉丝）分划板（叉丝）灯灯物镜物镜目镜目镜 自准望远镜由自准望远镜由物镜、目镜、分划板（叉丝）、物镜、目镜、分划板（叉丝）、平面反射镜、光源组成。当物镜和目镜的焦平面平面反射镜、光源组成。当物镜和目镜的焦平面与分划板重合时，从目镜中可同时观察到分划板和它与分划板重合时，从目镜中可同时观察到分划板和它的反射象，且无视差。此时望远镜适合于观察无穷远的反射象，且无视差。此时望远镜适合于观察无穷远。分划板分划板平行光管平行光管狭缝象狭缝象 平行光管主要由双胶合物镜、狭缝平行光管主要由双胶合物镜、狭缝组成，当狭缝位于物镜的焦平面上时，组成，当狭缝位于物镜的焦平面上时，从狭缝射出的光线经物镜后就成为平行从狭缝射出的光线经物镜后就成为平行光线，由望远镜目镜可清晰地看到狭缝光线，由望远镜目镜可清晰地看到狭缝象。象。物镜物镜狭缝狭缝钠灯钠灯22 30+9 =2239 读读数数盘盘的的读读数数实验原理及仪器实验原理及仪器分光计的调节及棱镜折射率的测定1、分光计的调节、分光计的调节实验内容实验内容2、分光计的使用、分光计的使用分光计的调节及棱镜折射率的测定 分光计的调节分光计的调节 调节要求 分光计是在平行光中观察有关现象和测量角度，因此要求：（1）分光计的光学系统（平行光管和望远镜）要适应平行光。（2）从度盘上读出的角度要符合观测现象中的实际角度。用分光计进行观测时，其观测系统基本上由下述三个平面构成：读值平面：这是读取数据得平面，由主刻度盘和游标内盘绕中心转轴旋转是形成，与中心主轴垂直。观察面：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。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的，调节载物台下方的三个调节螺钉，可以将待测光路平面调节到所需的方位。按调节要求，应将此三个平面调节成相互平行，否则，测得角度将与实际角度有差异，即引入系统误差。1、粗调望远镜处于水平状态、粗调望远镜处于水平状态 转动望远镜使它与平行光管成 90度角，眼睛距望远镜50cm左右，粗测望远镜是否处于水平状态，如果不水平，可调整望远望远镜水平调节螺钉镜水平调节螺钉，使之处于水平状态。分光计的调节分光计的调节调节方法调节方法分光计的调节及棱镜折射率的测定2、粗调载物台水平、粗调载物台水平 （1）将载物台上三条120度等分线与载物台下三个水平调节螺钉对齐，再将平面反光镜按图放置到载物台上。分光计的调节分光计的调节分光计的调节及棱镜折射率的测定（2）松开载物台套筒上高低调节锁定螺钉锁定螺钉，调节载物台的高度满足反射镜中心与望远镜轴线等高等高。（3）松开游标盘止动螺钉止动螺钉（位于分光计背后），缓慢转动游标盘游标盘（连同载物台），观察载物台是否处于水平状态。否则，要分别细心调节载物台下三个螺钉，用眼睛粗测，满足水平状态为止。游标盘游标盘止动螺钉止动螺钉锁定螺钉锁定螺钉分光计的调节分光计的调节分光计的调节及棱镜折射率的测定3、调节望远镜聚焦于无穷远、调节望远镜聚焦于无穷远 （1）点亮目镜照明小灯，然后缓慢转动目镜调焦手轮，直到能够清晰地看到分划板上的黑十字叉丝。目镜调焦手轮目镜调焦手轮分光计的调节分光计的调节分光计的调节及棱镜折射率的测定（2）将平面镜贴住望远镜物镜镜头，松开望远镜套筒锁定螺钉望远镜套筒锁定螺钉，前后伸缩望远镜套筒，直到能够看到清晰的绿色亮“十”字像，如图所示，然后重新锁紧望远镜套筒锁定螺钉。此时，望远镜聚焦于无穷远。望远镜套筒锁定望远镜套筒锁定螺钉螺钉分光计的调节分光计的调节分光计的调节及棱镜折射率的测定4、调节望远镜主轴垂直于仪器转轴、调节望远镜主轴垂直于仪器转轴 （1）轻缓转动游标盘，使镜面旋转一个小角度小角度，从望远镜外侧外侧用眼睛观察从平面镜反射回的望远镜镜圈的像及绿十字像。适当调节望远镜和载物平台的倾斜度，使绿十字反射像和 望远镜处于同一高度同一高度。转动载物平台，从目镜中找出反射回来的绿十字像。（图中人眼高度比望远镜低，（图中人眼高度比望远镜低，因此反射像偏低，须抬高靠因此反射像偏低，须抬高靠近自己一侧的载物平台或降近自己一侧的载物平台或降低望远镜筒，才能在望远镜低望远镜筒，才能在望远镜目镜中观察到反射像）目镜中观察到反射像）分光计的调节分光计的调节分光计的调节及棱镜折射率的测定（2）用“各半调节法”（1/2调节法），将绿十字像调至分划板的上交叉点上交叉点上。假设反射镜（A面）反射回来的绿十字在目镜视场中的位置如图a所示，它与分划板上交叉丝相距h。则调节望远镜水平调节螺钉使亮“十”字像上升h/2，如图b，再调节载物台下三个螺钉中离操作者最近的一个螺钉，使绿十字像上升h/2至分划板上交叉点上，如图c所示。转动游标盘（连同载物台），寻找反射镜另一面（B面）反射回来的绿十字，用同样的方法将绿十字像调至分划板的上交叉点上。如此反复调节两面的绿十字像，直到反射镜A、B两面反射回来的绿十字像都能与分划板的上交叉点重合，则望远镜主轴垂直于分光计的旋转主轴。h/2habc分光计的调节分光计的调节分光计的调节及棱镜折射率的测定（3）将平面镜转过90,如图所示放置。转动游标盘（连载物台），使平面镜某一面（A面或B面）正对望远镜，在中找出绿十字像，然后单独调节载单独调节载物台下的水平调节螺钉物台下的水平调节螺钉a，使平面镜反射回来的绿十字像位于分划板上交叉点上。这样载物台平面法线基本上与分光计旋转主轴重合。注意：注意：1、平面镜须拿起拿起以后转过90放置，不得在载物平台上转动。2、若在平面镜中找不到反射回来的绿十字像，只须耐心调节载调节载物台下的水平调节螺钉物台下的水平调节螺钉a即可即可。分光计的调节分光计的调节分光计的调节及棱镜折射率的测定（4）转动游标盘（连载物平台），从目镜中观察绿十字像是否沿叉丝水平线平行移动，若不平行，则须松开望远镜套筒锁定螺钉，转动分划板套筒使其平行。注意：注意：不要破坏望远镜已调好的焦距。分光计的调节分光计的调节分光计的调节及棱镜折射率的测定5、平行光管的调节、平行光管的调节（1）调节平行光管发出平行光。点亮汞光灯，转动望远镜正对平行光管，松开平行光管狭缝套筒锁定螺钉，前后缓慢伸缩平行光管狭缝套筒，直至在目镜中看到的狭缝像最清晰，则此时平行光管发出平行光。狭缝套筒锁定狭缝套筒锁定螺钉螺钉分光计的调节分光计的调节分光计的调节及棱镜折射率的测定（2）调节平行光管狭缝宽度。通过狭缝宽度调节手轮调整平行光管的狭缝宽度，一般调节到1mm左右。狭缝宽度调节狭缝宽度调节手轮手轮分光计的调节分光计的调节分光计的调节及棱镜折射率的测定（3）松开狭缝套筒锁定螺钉，缓慢转动狭缝套筒，直至视场中的狭缝像与分划板中铅垂准线重合为止。分光计的调节分光计的调节分光计的调节及棱镜折射率的测定（4）调节平行光管主轴处于水平状态。调节平行光管水平调节螺钉，直至狭缝像被分划板中央水平准线平分为止。至此，分光计已调整在良好的工作状态下，可以进行各项测量了。水平调节螺钉水平调节螺钉分光计的调节分光计的调节分光计的调节及棱镜折射率的测定1、三棱镜顶角的测量、三棱镜顶角的测量三棱镜放置要求：三棱镜放置要求：待测顶角在载物平台的中心，磨面待测顶角在载物平台的中心，磨面与平行光管垂直。与平行光管垂直。分光计的使用分光计的使用反射法反射法分光计的调节及棱镜折射率的测定1、三棱镜顶角的测量、三棱镜顶角的测量三棱镜放置要求：三棱镜放置要求：待测顶角在载物平台的中心，磨面待测顶角在载物平台的中心，磨面与平行光管垂直。与平行光管垂直。分光计的使用分光计的使用反射法反射法分光计的调节及棱镜折射率的测定自准直法自准直法三棱镜放置要求：三棱镜放置要求：待测顶角在载物平台的中心，磨面待测顶角在载物平台的中心，磨面正对着平行光管，并与平行光管垂直。正对着平行光管，并与平行光管垂直。分光计的使用分光计的使用分光计的调节及棱镜折射率的测定1、放置并调整待测三棱镜把三棱镜放到载物台上，使螺钉 、连线垂直于三棱镜的光学平面AB。这样放置三棱镜，使得在调节平面AC时，不改变平面AB的状态；同理，在调节AB时也不会影响平面AC。2、测量三棱镜的顶角A（锁紧游标盘的止动螺丝）（1）松开望远镜止动螺丝，将望远镜对向平面 AC，调节螺丝B1（见讲义），使平面AC反射的绿十字像与分划板上十字叉丝的竖线重合。（用微调螺钉）记录此时两游标的读数 ，（2）转动望远镜对向平面AB，只调节螺丝B2使平面AB反射的绿十字像与分划板上十字叉丝的竖线重合。记录此时两游标的读数 。则三棱镜的顶角A=，其中 2、测量最小偏向角、测量最小偏向角分光计的使用分光计的使用分光计的调节及棱镜折射率的测定具体测量方法为（见上图）（1）找到谱线：松开游标盘的止动螺丝，转动载物台，使三棱镜的AB平面与平行光管光轴有一定夹角，用眼睛迎着出射光方向看AC面里的黄色谱线，将望远镜转到眼睛和谱线之间，从望远镜即看到谱线。（2）找到最小偏向角：转动载物台，使谱线向入射光方向靠近，即偏向角减小（见上图）。当载物台转到某一位置时，再继续按原方向转动载物台，谱线将反向移动。谱线反转处即最小偏向角位置。（3）对准最小偏向角：在谱线反转的位置锁定载物台，转动望远镜将竖直叉丝对向谱线，锁定望远镜止动螺丝，用微调螺丝（望远镜和平行光管)反复调节，确认分划板竖直叉丝对准最小偏向角时的谱线，记下两游标读数 。（4）记录入射光方向：取下三棱镜，转动望远镜，使望远镜直接对准平行光管，利用望远镜微调螺丝使分划板竖直叉丝与狭缝的像对准，记下两游标读数 。最小偏向角为 1.1.三棱镜顶角的测量三棱镜顶角的测量数据处理数据处理反射法反射法分光计的调节及棱镜折射率的测定5432 1T T2 2T T1 1自准直法自准直法数据处理数据处理分光计的调节及棱镜折射率的测定合成不确定度：实 验 结 果：数据处理数据处理分光计的调节及棱镜折射率的测定2.2.最小偏向角的测量最小偏向角的测量数据处理数据处理分光计的调节及棱镜折射率的测定5432 1T T2 2T T1 1数据处理数据处理思考题思考题1、分光计游标盘上为什么要设置两个游标？两个游标应如何利用？2、为什么不宜选用三棱镜来调节分光计?分光计的调节及棱镜折射率的测定注意事项注意事项1.分光计调节或使用中，若平行光管发出的光不清晰，只能通过调节平行 光管来调整，不能通过调节望远镜筒来获得；2.调节和测量中，转动望远镜时，不得拉 着镜筒转动，须拉着支架（三角形部支架（三角形部 分）分）转动，以免拉断连接望远镜筒的弹 簧片；支架支架3.调节中，游标盘的止动螺钉须松开，测 量时再锁定，不得在锁定的情况下强行 转动游标盘；4.放置或移动三棱镜和光栅时，不得用 手接触其光学表面。分光计的调节及棱镜折射率的测定