2分光计调整和三棱镜顶角的测量.pdf

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1、2 分光计调整和三棱镜顶角的测量 分光计的调整与三棱镜顶角的测量示范报告 一、实验目的:1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用;2、学习分光计调节的要求和调节方法;3、测量三棱镜顶角;二、仪器与用具:1、分光计:(型号:JJY-型)，最小刻度 1;2、钠灯:(型号:GY-5);3、三棱镜棱角:60?5(材料:重火石玻璃，nD=1.6475);4、双面反射镜，变压器(6.3V/220V)三、预习报告:1、实验原理(力求简要):(1)分光计调整 总要求:望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。分要求:有三个如下:1望远镜调焦到无穷远(接收平行光)、其光轴与分光计中心轴垂直 调整方法:对望

2、远镜的目镜进行调焦，从望远镜中能清晰看到分划板十字准线 对望远镜的物镜进行调焦，用“自准直法”进行，从望远镜中能清晰看到绿“+”字像、且无视差。分别从望远镜看到从小镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板 的调整用线(分划板上方的十字叉线)重合。在望远镜能接收平行光的基础上，根据反射定律，应用“各半调节法”进行调整。2载物台垂直仪器主轴 调整方法:将双面镜旋转 90?，同时旋转载物台 90?，调节一个螺丝，分别从望远镜看 到从双面镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调整用线(分 划板上方的十字叉线)重合。3平行光管出射平行光;调整方法:从望远镜里看到平行光管狭缝清晰像

3、呈现在分划板上且无视差。望远镜对准平行光管(注意:这一步及后面操作绝对不能动望远镜的仰角调节螺丝 以及物镜和目镜的焦距)，从望远镜观察平行光管狭缝的像，调节平行光管透镜的 焦距，使从望远镜清晰看到狭缝的像(一条明亮的细线)呈现在分划板上为止。这 时望远镜接收到的是平行光，也就是说，平行光管出射的是平行光。4平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直 调整方法:o 望远镜看狭缝像与分光板竖直准线重合，狭缝像转 90 后又能与中心水平准线重合。在上一步的基础上，调节平行光管(或望远镜)的水平摆向调节螺丝，使狭缝细 o 线像与十字竖线重合，然后转动狭缝 90，调节平行光管的仰角螺丝，使狭缝细线

4、像 与中心水平线重合。这时平行光管光轴与望远镜光轴共线，也就与分光计中心轴垂直(2)三棱镜的顶角的测量 1方法:反射法测量。2原理:如下图所示:一束平行光由顶角方向射入，在两光学面上分成两束反射光。测出两束反射光线 之间的夹角，则可得到顶角 A 为 ,A=2 3方法:实验时，将待测棱镜放在分光计载物小平台上，使棱镜的折射棱正对平行光管，并接近载物台的中心位置，如图 4-26-2 所示。调节载物台面平面与分光计主轴垂直，旋紧 7、25，锁紧载物台和游标盘，缓慢转动望远镜，用望远镜寻找经过棱镜两反 射面反射回来的狭缝像，使狭缝像与分划板中心竖线重合。记录下望远镜所处位置，分别为?和?时的两刻度盘读

5、数,、,和,、,，则望远镜分别处于?和,右左右左 位置时光轴的夹角为:，,，,，,，右右左左，,4 重复测量五次，按(4-26-1)式求出顶角 A，计算其测量不确定度。4读数时超过 0 点处理:转动望远镜时，如果越过了刻度 0 点，则应按下式计算望远镜 转过的角度 ，O=360,2、实验步骤:(写出实验操作过程中的有效步骤)1将双面镜放在载物台上;三个螺钉高度分别为“h”2望远镜调焦到无穷远(接收平行光)3望远镜光轴与分光计中心轴垂直(自准法)4望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直 3、注意事项:(主要)。1不要用手摸三棱镜棱角、双面反射镜镜面 2读数时每半小格在游标盘上分成 30

6、等份;超过 0?时要加 360?3计算时借位为 60 4钠灯开启后直至结束(中途不要关闭)再关闭。四、数据记录与处理(计算结果有误，数据仅供格式参考)数据表格 测量序号 1 2 3 4 5 窗口示数左 右 左 右 左 右 左 右 左 右,23312:23508:22830:22816:23706:望 5312:5532:4828:4820:5705:K=1 远 镜 位 29301:29530:28817:28801:29710:K=-11302:11502:10821:10803:11712:1 置 12011:12010:12006:12019:12019:,12003:12011:1201

7、3:11955:11954:,偏心误 12011:12005:12015:12016:11955:差修正 ,总不确定度结果 A 类不确定度 B 类不确定度 最佳值,12008:09021200809:,09 结果 相对不确定度 百分差,不确定度最佳值,6004:05600405:,0.14%0.11%使用公式 ，,反射光夹角角度测量公式:或 左左左右右右 1 偏心误差的修正:,，左右 2,顶角计算:,2 处理过程:1 计算反射光的夹角 ,01仪器精度:仪，,:,:,:360+531229301120111 左 1 左 1 左，,:,:,:233121130212010 1 右 1 右 1 右

8、2222,，,，,010102，,右左 11,1 左 1 左 11,，,:，:,:120111201012011，11 右 1 左 22 112222,，,，,()020202，,，1B11 左 1 右 22,:,12011021 同样的方法计算得到,？25,(要写出来的),:12016,:12015,:12016,:119552345 n,i1201112005120151201611955:，:，:，:，:,1i,:12008,n5 _n2,(),ii1,SAx,1n 22222(1201112008)(1200512008)(1201512008)(1201612008)(1195512

9、008):,:，:,:，:,:，:,:，:,:,51,09 ,02(),BB1 2222,，,，,090209AB 总,:,1200809,2 计算顶角 ,12008:,:6004,22,09,05,22,:,600405结果表示:,05,E,，,，,100%100%0.14%相对不确定度:r6004:,本次实验三棱镜顶角参考值(注意每组可能不一样的?),:60000,:,:600460000 百分差:E,，,，,100%100%0.11%p6000:,0 EE,显然:,说明实验结果在本方法测量的误差范围内与标准值相符合的。rp,5%注:本实验百分误差 五、误差分析:分光计属于精密仪器，其操作调节的要求在测量中产生的系统误差不是很大，主要有:(1)载物台倾角对应的顶角系统误差(2)望远镜垂直主轴时的叉丝像位置的系统误差(3)望远镜和主轴的垂直度的系统误差(4)平行光管狭缝较宽引起的误差(5)人眼视觉引起的误差