光學(xué)測角儀的調(diào)整與使用

光學(xué)測角儀的調(diào)整與使用姓名：王航 班級：F0703028 學(xué)號：5070309025同組姓名： 指導(dǎo)教師：助教06 實驗日期：2008.5.2618:00【實驗?zāi)康摹苛私夤鈱W(xué)測角儀的主要構(gòu)造，正確掌握調(diào)整光學(xué)測角儀的要求和方法;測定三棱鏡的頂角，觀察三棱鏡對汞燈的色散現(xiàn)象；測定玻璃三棱鏡對各單色光的折射率【實驗原理】三棱鏡頂角的測量（1）自準(zhǔn)法測量三棱鏡的頂角圖二自準(zhǔn)法測三棱鏡頂角圖2是自準(zhǔn)法測量三棱鏡頂角的示意圖.利用望遠(yuǎn)鏡自身產(chǎn)生平行光，固定平臺（或固定望遠(yuǎn)鏡），轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡光軸（或轉(zhuǎn)動小平臺），先使棱鏡AB面反射的十字像落在分劃板上“+”準(zhǔn)線上部的交點上（即望遠(yuǎn)鏡光軸與三棱鏡AB面垂直），記下刻度盤對稱游標(biāo)的方位角讀數(shù)已、02.然后再轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡（或小平臺）使AC面反射的十字像與“+”準(zhǔn)線的上交點重合（即望遠(yuǎn)鏡光軸與AC面垂直），記下讀數(shù)0/和02’（注意色與為同一游標(biāo)上讀得的望遠(yuǎn)鏡方位角，而&與則為另一游標(biāo)上讀得的方位角），兩次讀數(shù)相減即得頂角Q的補(bǔ)角.a=180°—（p,可以證明<P=￥（<P1+<P2）=扌（。1一+。2-。2） ⑴（2）反射法測量三棱鏡的頂角圖3為反射法測量三棱鏡頂角的示意圖.將三棱鏡放在載物臺上，使平行光管射出的光束投射到棱鏡的兩個折射面上，從棱鏡左面反射的光可將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)至1處觀察，使用望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺絲，使“+”準(zhǔn)線的中心垂直線對準(zhǔn)反射狹縫像,從兩個游標(biāo)讀出方位角讀數(shù)0和似，再將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)至I【處觀測從棱鏡左面反射的狹縫像，乂可分別讀得方位角讀數(shù)0'和似'.由圖3可知，三棱鏡的頂角?=7= — +<P2-<P2） ⑵圖三反射法測三棱鏡頂角由各單色光的最小偏向角求折射率：通過光的反射定律和折射定律可以求得折射率刀sin式中八§喰分別為某一單色光的入射角、折射角和最小偏向角，Q則為三棱鏡的頂角.【實驗數(shù)據(jù)記錄、實驗結(jié)果計算】用反射法測量三棱鏡的頂角調(diào)整好儀器后按照試驗要求測量數(shù)據(jù)，所得結(jié)果如下12345601135°02’135°00r135°01r134°57’134°58r135°05r02315°02’315°01r315°02r315°05’315°03r315：040/15°or15°00*1458*15°01f15 03*15°10’0/195°00*194°58r195°02r195°03’195°01r195°02’算得的頂角值a60°(T45"60°(T45"60°(T45"59°59'30"59。59、5”59°5915"于是可得平均值：a=60°08M由貝塞爾公式求出Aa=47”Ab=lf合成不確定度為相對不確定度為*=0.4%最后得a=60°0,8,1±1/16〃

%=2.1%最后得2、測量汞燈各單色光的最小偏向角Smin=[3—00)+3-Bo)]/2以下是對綠光的測量角度綠光狹縫算得的Sndn10323°59’15°10f50 42&144°57f195°9’2053。12f104°35’51°28f&233°11r284°34’3097°29r148°34’51°141&277°27f328°51’于是可得平均值：8lllin=51吩°a=24' %=1'最后得8mjn=51°8±24'=51°8(1±0.78%)由公式得n綠=1.65±0.02=1.65(1±1.2%)該結(jié)果與玻璃對綠光的折射率1.51比較接近，實驗誤差在可以接受的范圍內(nèi)?！緦嶒灲Y(jié)果中的現(xiàn)象或問題進(jìn)行分析、討論】一、誤差分析1、 用反射法測量頂角中，我們需要將三棱鏡的頂角定位于載物平臺的中心，但是試驗的器材上并沒有準(zhǔn)確地將這個中心標(biāo)出，這將造成一定的誤差。具體的定性分析可以參考課后的思考題。2、 測量時，狹縫的寬度也會對測量結(jié)果造成影響。在我此次測量中，由于我本身視力不佳，在試驗中看到的狹縫總是十分模糊，這也造成了一定的影響。

二、試驗感想用反射法測量三棱鏡的頂角中，q=47”，ab=lzo由此分析，此次試驗中主要誤差來源還是儀器的系統(tǒng)誤差。在測量最小偏向角時，我采取了選擇綠光作為測量光線，這是因為黃光實際上有兩條靠得很近的譜線，并不知道那條是準(zhǔn)確的黃光；紫光的亮度太小，在實驗室燈打開的情況下，很難觀測到這條譜線。在實驗中看到：波長越小的光，折射率越大，偏向角也就越大，但是變化還是不會特別大。利用這個實驗和介質(zhì)折射率對于光的波長的關(guān)系可以用于測量未知光的波長或頻率，也是用于探索未知天體的元素的基本方法之一?！靖戒洝克伎碱}1.用反射法測量三棱鏡頂角時，為什么必須將三棱鏡頂角A置于載物臺的中心附近？式作圖說明之?？芍绻斀茿離圓心越遠(yuǎn)，那么在盤上所讀得的角度對有所偏人。所以頂角最好放在載物臺中心的位置。作圖說明，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡未垂直中心軸或雙面反射鏡的反射面法線未垂直中心軸而進(jìn)行調(diào)整時，每轉(zhuǎn)雙面鏡180度一次，準(zhǔn)線與十字反射像可能的相對位置可以看到，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡未垂直中心軸時，旋轉(zhuǎn)180度后，十字的想應(yīng)該在準(zhǔn)線的同側(cè)。

由此可以看出，如果反射面法線未垂直中心軸，那么兩次所得的十字像應(yīng)該在準(zhǔn)線的異側(cè)。若光學(xué)測角儀測量角度的精度是上，試導(dǎo)出測量頂角A,最小偏向角①斷及折射率n的誤差公式，并估算測定n的精度。由<p=|(q)i+q>2)=|(9i—0i+。2—。2)?=7=5(<P1-<P1+<P2-<P2)sin齊sin齊故有:頂角a的誤差公式為：ga=J(i7i，2+i，2+r2+r2)2+a^7最小偏向角弘n的誤差公式為：a5min=J(^l，2+l，2+l，2+l，2)2+5^7折射率n的誤差公式：Gn=7<yi2+<J22其中6TCOS*(A+Sniin)|P3， 6=|8s￡a|5，G3=^J(<5A2+^5min2)【試驗總結(jié)】這個試驗可以說是我所選試驗當(dāng)中最難操作的一個。且不提調(diào)整光學(xué)測角儀中的艱辛，就是找到狹縫這一個簡單的操作在我視力的影響下都十分困難。但是在助教、同學(xué)的