分光儀的調(diào)整與使用

1、分光儀的調(diào)整與使用 n實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解分光儀的構(gòu)造和原理，學(xué)會(huì)調(diào)整分了解分光儀的構(gòu)造和原理，學(xué)會(huì)調(diào)整分 光儀。光儀。 . 測(cè)定三棱鏡的頂角測(cè)定三棱鏡的頂角 . 觀察色散現(xiàn)象，測(cè)定玻璃三棱鏡對(duì)汞燈觀察色散現(xiàn)象，測(cè)定玻璃三棱鏡對(duì)汞燈 綠光的折射率。綠光的折射率。 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 分光儀的四個(gè)主要部件： 1平行光管平行光管 作用：產(chǎn)生平行光。 在其圓柱形筒的一端裝有一個(gè)可 伸縮的套筒，套筒末端有一狹縫，筒的 另一端裝有消色差透鏡組。伸縮狹縫裝 置，使其恰位于透鏡的焦平面上時(shí)，平 行光管就出射平行光。 2望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡 望遠(yuǎn)鏡用于觀察及定位被測(cè)光線。 它是由物鏡、自準(zhǔn)目鏡和測(cè)量用十字刻度 線

2、所組成的一個(gè)圓筒。 3載物臺(tái)載物臺(tái) 用來(lái)放置待測(cè)件。臺(tái)面下方裝 有三個(gè)調(diào)節(jié)螺絲，用來(lái)調(diào)整臺(tái)面的 傾斜度。 4讀數(shù)裝置讀數(shù)裝置 讀數(shù)裝置由游標(biāo)盤及游標(biāo)和刻 度盤組成，其讀數(shù)方法與游標(biāo)卡尺相 似。 在刻度盤同一直徑的兩端各裝 有一個(gè)游標(biāo)，測(cè)量時(shí)，兩個(gè)游標(biāo)都應(yīng) 讀數(shù)，然后算出每個(gè)游標(biāo)兩次讀數(shù)的 差，再取平均值消除偏心差。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及原理 一、分光儀的調(diào)整一、分光儀的調(diào)整 1.目測(cè)粗調(diào)目測(cè)粗調(diào) 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡下的斜度調(diào)節(jié)螺絲望遠(yuǎn)鏡下的斜度調(diào)節(jié)螺絲和和載物臺(tái)下的三個(gè)調(diào)節(jié)載物臺(tái)下的三個(gè)調(diào)節(jié) 螺絲螺絲，使望遠(yuǎn)鏡和平臺(tái)基本水平。，使望遠(yuǎn)鏡和平臺(tái)基本水平。 2. 2.目鏡的調(diào)焦目鏡的調(diào)焦 目鏡調(diào)焦

3、的目的是使眼睛通過(guò)目目鏡調(diào)焦的目的是使眼睛通過(guò)目 鏡能很清楚地看到目鏡中亮十字、分鏡能很清楚地看到目鏡中亮十字、分 劃板上的雙十字分劃線，且沒有視差。劃板上的雙十字分劃線，且沒有視差。 3 3、望遠(yuǎn)鏡的調(diào)焦、望遠(yuǎn)鏡的調(diào)焦 將平晶放在載物臺(tái)上。放置方法如圖所示，視場(chǎng)中將平晶放在載物臺(tái)上。放置方法如圖所示，視場(chǎng)中 可看到綠十字反射像，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦旋鈕，使綠十字可看到綠十字反射像，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦旋鈕，使綠十字 像清晰。像清晰。 4. 4.調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的光軸垂直于分光儀主軸調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的光軸垂直于分光儀主軸 調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡斜度調(diào)節(jié)旋鈕和載物臺(tái)調(diào)節(jié)螺絲， 使平晶兩反射面反射的綠十字像都在雙十字分劃 線的上十字

4、位置，如圖所示。 調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)方法 各半調(diào)節(jié)法各半調(diào)節(jié)法 h 各半調(diào)節(jié)法各半調(diào)節(jié)法 調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)和載物臺(tái)調(diào)節(jié) 螺絲，使望遠(yuǎn)鏡視野中反光十字架 移動(dòng)到雙十字分劃線上十字位置. 所謂各半調(diào)節(jié)法就是調(diào)節(jié)上述兩個(gè) 位置，各使反光十字架移動(dòng)h/2,使 之移動(dòng)到正確位置。 即調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡使綠十字反射像 移動(dòng)h/2，調(diào)節(jié)載物臺(tái)使綠十字反 射像移動(dòng)h/2。 1. 如果平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)如果平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)180o前后，兩次反射回的十字前后，兩次反射回的十字 像，都成在分劃板上十字線的同一側(cè)（上方或下像，都成在分劃板上十字線的同一側(cè)（上方或下 方），則先調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡下的螺絲。方），則先調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡下的螺絲。 3. 調(diào)節(jié)時(shí)，采用逐次逼

5、近法，每次讓十字像向調(diào)節(jié)時(shí)，采用逐次逼近法，每次讓十字像向 分劃板上十字線靠近一半，轉(zhuǎn)過(guò)分劃板上十字線靠近一半，轉(zhuǎn)過(guò)180o后，再靠近一半，后，再靠近一半， 如此反復(fù)調(diào)節(jié)，可較快的使十字像與分劃板上十字如此反復(fù)調(diào)節(jié)，可較快的使十字像與分劃板上十字 線重合。線重合。 2. 如果兩次的像分別成在分劃板上十字線的上下如果兩次的像分別成在分劃板上十字線的上下 兩側(cè)，則先調(diào)節(jié)平臺(tái)下的螺絲。兩側(cè)，則先調(diào)節(jié)平臺(tái)下的螺絲。 注意：注意： 二、三棱鏡頂角的測(cè)定二、三棱鏡頂角的測(cè)定 原理：原理： 如圖所示，利用望遠(yuǎn)鏡自身產(chǎn)生的平如圖所示，利用望遠(yuǎn)鏡自身產(chǎn)生的平 行光，固定望遠(yuǎn)鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，使載物行光，固定望遠(yuǎn)鏡

6、，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，使載物 臺(tái)上的三棱鏡的臺(tái)上的三棱鏡的ABAB面對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，使面對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，使ABAB面面 反射的十字像與望遠(yuǎn)鏡筒中的雙十字絲上反射的十字像與望遠(yuǎn)鏡筒中的雙十字絲上 交叉點(diǎn)重合，即望遠(yuǎn)鏡光軸與三棱鏡交叉點(diǎn)重合，即望遠(yuǎn)鏡光軸與三棱鏡ABAB面面 垂直，記下兩邊的游標(biāo)讀數(shù)垂直，記下兩邊的游標(biāo)讀數(shù) 。 12 、 然后再轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，使然后再轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，使ACAC面反射的十字像與雙十字絲上交叉面反射的十字像與雙十字絲上交叉 點(diǎn)重合，即望遠(yuǎn)鏡光軸與點(diǎn)重合，即望遠(yuǎn)鏡光軸與ACAC面垂直，記下兩邊游標(biāo)讀數(shù)面垂直，記下兩邊游標(biāo)讀數(shù) 。 / 12 、 設(shè)棱鏡相對(duì)望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過(guò)的角度為設(shè)棱鏡相對(duì)望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過(guò)的

7、角度為 )()( 2 1 )( 2 1 221121 180頂角頂角 游標(biāo)盤讀數(shù)游標(biāo)盤讀數(shù) 167A 1 1 B 11167 BA 平行光射向頂角為平行光射向頂角為A A 的三棱鏡的側(cè)面的三棱鏡的側(cè)面ABAB，經(jīng)過(guò)，經(jīng)過(guò) 折射后由另一側(cè)面折射后由另一側(cè)面ACAC射出，射出， 入射光與折射光的夾角入射光與折射光的夾角 稱稱 為偏向角。根據(jù)圖中的幾何為偏向角。根據(jù)圖中的幾何 關(guān)系與折射定理可得如下關(guān)關(guān)系與折射定理可得如下關(guān) 系系 三、三棱鏡折射率的測(cè)量三、三棱鏡折射率的測(cè)量 2 1 sin )( 2 1 sin min n 原理：原理： 測(cè)量汞燈綠光最小偏向角測(cè)量汞燈綠光最小偏向角 調(diào)節(jié)平行光管

8、取下平面鏡，用鈉燈照 亮狹縫，從望遠(yuǎn)鏡中觀察來(lái) 自平行光管的狹縫像，同時(shí) 調(diào)節(jié)狹縫套筒制動(dòng)螺絲，直 至能在望遠(yuǎn)鏡中看到清晰的 狹縫像為止，然后調(diào)節(jié)縫寬 使望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中的縫寬約為 1mm。 將三棱鏡放在載物臺(tái)上，將平行光管對(duì)準(zhǔn)將三棱鏡放在載物臺(tái)上，將平行光管對(duì)準(zhǔn) 光源，判斷折射光線的出射方向，用眼睛迎著光源，判斷折射光線的出射方向，用眼睛迎著 光線可能的出射方向，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，可以看到光線可能的出射方向，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，可以看到 幾條平行的彩色幾條平行的彩色譜線，觀察三棱鏡色散現(xiàn)象。譜線，觀察三棱鏡色散現(xiàn)象。 測(cè)量綠光的最小偏向角 固定望遠(yuǎn)鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)盤使綠光向偏向角減小固定望遠(yuǎn)鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)盤使綠光向

9、偏向角減小 的方向移動(dòng)，千萬(wàn)別移出視野的方向移動(dòng)，千萬(wàn)別移出視野; ;固定游標(biāo)盤，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)固定游標(biāo)盤，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn) 鏡，使綠光移到視野中央鏡，使綠光移到視野中央; ;再固定望遠(yuǎn)鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)盤，再固定望遠(yuǎn)鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)盤， 重復(fù)上述過(guò)程重復(fù)上述過(guò)程; ;當(dāng)綠光達(dá)到偏向角最小時(shí)固定游標(biāo)盤當(dāng)綠光達(dá)到偏向角最小時(shí)固定游標(biāo)盤. . 轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使綠光和垂直叉絲重合，讀出兩個(gè)游標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使綠光和垂直叉絲重合，讀出兩個(gè)游標(biāo) 處的讀數(shù)，再轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使望遠(yuǎn)鏡和平行光管成一處的讀數(shù)，再轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使望遠(yuǎn)鏡和平行光管成一 直線，使白光和垂直叉絲重合，讀出兩個(gè)游標(biāo)處的讀直線，使白光和垂直叉絲重合，讀出兩個(gè)游標(biāo)處的讀 數(shù)，代入公式，數(shù)，代入公式，求出最小偏向角求出最小偏向角 min min。 。 求出玻璃對(duì)求出玻璃對(duì)汞燈綠光的折射率汞燈綠光的折射率 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 1. 平面鏡及三棱鏡系光學(xué)元件，光學(xué)表面不能用平面鏡及三棱鏡系光學(xué)元