大学物理实验 分光计的调整和三棱镜折射率的测定.doc

大学物理实验分光计的调整和三棱镜折射率的测定
实验二十分光计的调整和三棱镜折射率的测定
【实验目的】
,掌握调节和使用分光计的方法。
。
。
【实验器材】
分光计、钠灯、三棱镜、双面平面镜。
【实验原理】
分光计是一种常用的光学仪器,实际上就是一种精密的测角仪,在几何光学实验中,主要用来测定棱镜角、光束的偏向角等,而在物理光学实验中,加上分光元件(棱镜、光栅)即可作为分光仪器,用来观察、测量光谱线的波长等。下面以学生型分光计(JJY型)为例,说明它的结构、工作原理和调节方法。
一、分光计的结构分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分组成,
图5-11-1 分光计
1-狭缝装置 2-狭缝装置锁紧螺钉 3-平行光管 4-制动架(一) 5-载物台 6-载物台调节螺钉(3只) 7-载物台锁紧螺钉 8-望远镜 9-目镜锁紧螺钉 10-分划板 11-目镜调节手轮 12-望远镜仰角调节螺钉 13-望远镜水平调节螺钉 14-望远镜微调螺钉 15-转座与刻度盘制动螺钉 16-望远镜制
动螺钉 17-制动架(二) 18-底座 19-转座 20-刻度盘 21-游标盘 22-游标盘微调螺钉 23-游标盘制动螺钉 24-平行光管水平调节螺钉 25-平行光管仰角调节螺钉 26-狭缝宽度调节手轮
每部分均有特定的调节螺钉,图5-11-1为JJY型分光计的结构外型图。
。在底座的中央固定着中心轴,望远镜、刻度盘和游标内盘套在中心轴上,可以绕中心轴旋转。
,它是用来产生平行光的。其一端装有消色差的汇聚透镜,另一端装有狭缝的圆筒,~2mm范围内调节。
,支臂与转座固定在一起,套在主刻度盘上,它是用来观察目标和确定光线的传播方向。望远镜由目镜系统和物镜组成,为了调节和测
图5-11-2 望远镜结构图5-11-3 分划板
1-物镜 2-外管 3-分划板 4-中管 5-目镜系统 6-内管 7-小灯 1-镜面反射像 2-上十
字线 3-十字窗口
量,物镜和目镜之间还装有分划板,它们分别置于内管、外管和中管内,三个管彼此可以相对移动,也可以用螺钉固定,如图5-11-2所示,在中管的分划板下方紧贴一块45全反射小棱镜,棱镜与分划板的粘贴部分涂成黑色,仅留一个绿色的小十字窗口,照明小灯发出的光线从小棱镜的另一直角边入射,从
45反射面反射到分划板上,透光部分在分划板上便形成一个明亮的十字窗。
,正确运用它们对于测量很重要,具体如下:
(1)望远镜制动和微动机构,图5-11-1中的16、14;
(2)分光计游标盘制动和微动控制机构,图5-11-1中的23、22;
(3)望远镜和刻度盘的离合控制机构,图5-11-1中的15。
转动望远镜或移动游标位置时,都要先松开相应的制动螺钉;微调望远镜及游标位置时要先拧紧制动螺钉。
要改变刻度盘和望远镜的相对位置时,应先松开它们间的离合控制螺钉,调整后再拧紧。一般是将刻度盘的0线置于望远镜下,可以避免在测角度时,0线通过游标引起的计算上的不方便。
、棱镜、光栅等光学元件的圆形平台,套0000
图5-11-4 分光计的观测系统
在游标内盘上,可以绕通过平台中心的铅直轴转动和升降。当平台和游标盘(刻度内盘)一起转动时,控制其转动的方式与望远镜一样,也是粗调和微调两种。平台下有三个调节螺钉,可以改变平台台面与铅直轴的倾斜度。
。主刻度盘上有0~360的圆刻度,分度值为30?。为了提高角度测量精密度,在内盘上相隔180设有000
两个游标,游标上有30个分格,它和主刻度盘上29个分格相当,因此分度值为1?。读数方法与游标卡尺的游标原理相同(该处称为角游标)。记录测量数据时,为了消除刻度盘的刻度中心和仪器转动轴之间的偏心差,必须同时读取两个游标的读数。安置游标位置要考虑具体实验情况,主要注意读数方便,且尽可能在测量中刻度盘0线不通过游标。
记录与计算角度时,左右游标分别进行,防止混淆算错角度。
二、分光计的调节
分光计是在平行光中观察有关现象和测量角度,因此应达到以下三个要求:平行光管发出平行光;望远镜能接受平行光;望远镜、平行光管的光轴垂直仪器公共轴。
用分光计进行观测时,其观测系统基本上应由以下三个平面构成,如图5-11-4所示。
读值平面:这是读取数据的平面,