实验目的 :

a . 了解分光计的结构,掌握调节和使用分光计的方法。

b . 用分光计测定三棱镜的顶角。

分光计 :

分光计是分光测角计的简称,是一种精密的测量光线偏转角的仪器,因此又称测角仪。

1.分光计的结构 :

分光计由五大部分构成: 三角底座.望远镜.平行光管. 载物平台和读数盘。（ 如图片 ） 望远镜

平行光管

载物平台

读数盘

三角底座

读数方法

读数盘上角游标的读数方法。

图(a)游标上22与读数盘上刻度重合, 故读数为 。

图（b）游标上14与读

数盘上刻度重合,且零

线已过了半度线，故

读数为 。

偏心差

主刻度盘

游标盘

2.分光计的调整 :

调节分光计的要求是 :使平行光管发出平行光, 望远镜聚焦于无穷远(使分划板落在目镜和物镜的焦平面上),同时使平行光管和望远镜的光轴与仪器中心转轴垂直。

（1）目测粗调；

（2）细调望远镜；

（3）调节望远镜光轴与仪器转轴垂直，同时载物台平面与仪器转轴垂直；

（4）调节平行光管出射平行光，平行光管的光轴与望远镜光轴重合；

各半调节法调整望远镜

双面反射镜的位置

平行光管的调节

实验内容 :

1. 按调节分光计的要求调好分光计。

2. 用反射法测量三棱镜的顶角A 。

a. 将三棱镜置于载物平台的偏后位

置处,让顶角A 的角分线大致对齐

平行光管的光轴。（如右图）

b. 平行光管发出的平行光同时照射在三棱镜的两个棱面 AB .

AC上, 转动望远镜测定两反射光的传播方向; 若两方向的

望远镜左位置

夹角为 ， 则 。

左游标读数

右游标读数

望远镜右位置

左游标读数

右游标读数

反射法角度计算原理图

注意事项

调节望远镜光轴与载物平台中心转轴垂直时，应转动载物平台而不是平面镜 读数盘存在偏心差，一定要读取两个数据

误差计算和结果表示

回答思考题2、3

预习下次实验：刚体转动惯量的测量＿单角度设置法

 

第二篇：大学物理实验系列——分光计的调整与使用参考答案

用分光计测量三棱镜折射率

实验数据处理

1.顶角及不确定度的计算

(1)自准法:  ， 

(2)反射法：

2.最小偏向角及最小偏向角的不确定度的计算

（1）最小偏向角的计算公式：

（2）最小偏向角的不确定度计算公式：

仪器误差Δθ= 2′=5.82×10^-4(rad)

u(A) =2′=5.82×10^-4(rad)        u(δ_min) =1′=2.91×10^-4(rad)

A=    ° ′±2′               δ_min =    ° ′±1′

3.折射率以及折射率的不确定度的计算

(1)折射率的计算公式

(2)折射率的不确定度计算公式

式中的角度的不确定度应取弧度为单位

n±u (n)=         ±     

思考题及参考答案

1.望远镜光轴与分光计的中心轴相垂直，应该在望远镜中看到什么现象？利用哪些螺钉调节？

光学平行平板或三棱镜两个光学面反射的十字像，都能与望远镜分划板叉丝刻线上交点重合。用望远镜筒倾角调平螺钉和载物台调平螺钉进行调节。

2.平行光管能够发出平行光，应该在望远镜中看到什么现象？如何调节？

看到清晰的狭缝像。前后移动狭缝筒。

3.调节三棱镜两个光学面的法线垂直于分光计中心轴时，三棱镜如何在载物台上摆放？说明理由。

三棱镜的摆放如右图所示，以达到调整一个光学面的法线方向时，尽量不对另一个光学面的倾斜度产生影响。调节螺钉2，改变光学面AB的法线方向，对光学面AC的法线方向无影响；调节螺钉3，可改变光学面AC的法线方向而不会对光学面AB的倾斜度产生影响。

4.调节望远镜光轴与分光计的中心轴相垂直时，如果只对一个光学面观察到反射的十字像，如何调节？

如图所示，当望远镜光轴和载物台都倾斜，但望远镜的光轴垂直或大致垂直于光学平行平板的镜面时，从望远镜中可观察到反射的十字像。将光学平行平板随载物台转过180⁰后，望远镜的光轴与光学平行平板的镜面不再有垂直或大致垂直的关系，反射的十字像则可能无法进入望远镜。因此，只能观察到一个光学面反射的十字像。

根据望远镜光轴和载物台的倾斜方向，可分析判断反射的未进入望远镜的十字像，是在望远镜筒外的上方还是下方。由此，可决定进一步的调节方向，或者重新进行粗调。

5.为什么采用双游标读数？两个游标有什么关系？

为消除度盘与分光计中心转轴之间的偏心差。两个游标相隔180⁰。

6.三棱镜光谱的特点是什么？

棱镜的折射率与入射光的波长有关。以一定的入射角入射的复色光经三棱镜后，不同波长的出射光线的偏向角不同，因而形成色散光谱。入射角相同时，波长短的偏向角大，相应地折射率也大。即黄光的偏向角比绿光的小，绿光的又比蓝紫光的偏向角小。