實(shí)驗(yàn)十三分光計(jì)的調(diào)節(jié)與棱鏡角的測(cè)量

實(shí)驗(yàn)十三分光計(jì)的調(diào)節(jié)與棱鏡角的測(cè)量第1頁(yè)/共11頁(yè)實(shí)驗(yàn)十三分光計(jì)的調(diào)節(jié)與棱鏡角的測(cè)量

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．了解分光計(jì)的結(jié)構(gòu)，掌握調(diào)節(jié)和使用分光計(jì)的方法。2．掌握測(cè)定棱鏡角的兩種方法?！緝x器及用具】

分光計(jì)，低壓汞燈，三棱鏡等。第2頁(yè)/共11頁(yè)分光計(jì)的結(jié)構(gòu)

分光計(jì)主要由底座、望遠(yuǎn)鏡、準(zhǔn)直管、載物臺(tái)和刻度盤等幾部分組成，每部分均有特定的調(diào)節(jié)螺釘，如圖所示。

第3頁(yè)/共11頁(yè)

分光計(jì)的調(diào)整調(diào)節(jié)要求分光計(jì)是在平行光中觀察有關(guān)現(xiàn)象和測(cè)量角度，因此要求：（1）分光計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)（準(zhǔn)直管和望遠(yuǎn)鏡）要適應(yīng)平行光。（2）從讀數(shù)度盤上讀出的角度要符合觀察現(xiàn)象中的實(shí)際角度。第4頁(yè)/共11頁(yè)③待測(cè)光路平面由準(zhǔn)直管的光軸和經(jīng)過(guò)待測(cè)光學(xué)元件（棱鏡、光柵等）作用后，反射、折射和衍射的光線所共同確定的。調(diào)節(jié)載物臺(tái)下方的三個(gè)調(diào)節(jié)螺釘，可以將待測(cè)光路平面調(diào)節(jié)到所需的方位。按調(diào)節(jié)要求，應(yīng)將此三個(gè)平面調(diào)節(jié)成相互平行，否則，測(cè)得角度將與實(shí)際角度有些誤差，即引入系統(tǒng)誤差。

用分光計(jì)進(jìn)行觀察時(shí)，其觀察系統(tǒng)基本上由下述三個(gè)平面構(gòu)成，如圖4—1—3所示。①讀值平面這是讀取數(shù)據(jù)的平面，由主刻度盤和游標(biāo)內(nèi)盤繞中心轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的。對(duì)每一具體的分光計(jì)，讀值平面都是固定的，且和中心主軸垂直。②觀察平面由望遠(yuǎn)鏡光軸繞儀器中心轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的。只有當(dāng)望遠(yuǎn)鏡光軸與轉(zhuǎn)軸垂直時(shí)，觀察面才是一個(gè)平面，否則，將形成一個(gè)以望遠(yuǎn)鏡光軸為母線的圓錐面。第5頁(yè)/共11頁(yè)粗調(diào)

①旋轉(zhuǎn)接目鏡手輪（即調(diào)節(jié)目鏡與叉絲之間的距離），看清測(cè)量十字叉絲。

②將載物臺(tái)平面和望遠(yuǎn)鏡光軸盡量調(diào)成水平（目測(cè)）。

③用望遠(yuǎn)鏡觀察盡量遠(yuǎn)處的物體，前后調(diào)節(jié)調(diào)焦旋鈕（即調(diào)節(jié)物鏡與叉絲之間的距離），使遠(yuǎn)處物體的像和目鏡中的十字叉絲同時(shí)清楚。

在分光計(jì)調(diào)節(jié)中，粗調(diào)很重要，如果粗調(diào)不認(rèn)真，可能給細(xì)調(diào)造成困難。第6頁(yè)/共11頁(yè)

細(xì)調(diào)

將分光計(jì)附件—三棱鏡如圖所示放在載物臺(tái)上（注意放置方位，主要由一個(gè)螺釘控制一個(gè)反射面的傾斜）。①應(yīng)用自準(zhǔn)直原理調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡適應(yīng)平行光。點(diǎn)亮“小十字叉絲”照明小燈，將望遠(yuǎn)鏡垂直對(duì)準(zhǔn)三棱鏡的一個(gè)反射面，如果從望遠(yuǎn)鏡中看不到綠色“小十字叉絲”的反射像，就要慢慢左右轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)去找（粗調(diào)認(rèn)真，均不難找到反射像），如果仍然找不到反射像時(shí)，就要稍許調(diào)節(jié)一下控制該反射面的螺釘，再慢慢左右轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)去找。看到“小十字叉絲”反射像后，再調(diào)節(jié)調(diào)焦旋鈕前后微調(diào)目鏡鏡筒，使小十字叉絲反射像清晰且和測(cè)量用十字叉絲間無(wú)視差。這樣，望遠(yuǎn)鏡就已適合平行光，以后不許再改變望遠(yuǎn)鏡的調(diào)焦?fàn)顟B(tài)。第7頁(yè)/共11頁(yè)

注意：時(shí)常發(fā)現(xiàn)從棱鏡面（或平面鏡）的第一面見到了綠色小十字像，而在另一面則找不到，這可能是粗調(diào)不細(xì)致，經(jīng)第一面調(diào)節(jié)后，望遠(yuǎn)鏡光軸和載物臺(tái)平面均顯著不水平，這時(shí)要重作粗調(diào)。如果望遠(yuǎn)鏡光軸及載物臺(tái)平面無(wú)明顯傾斜，這時(shí)往往是小十字像在調(diào)節(jié)叉絲上方視場(chǎng)之外，可適當(dāng)調(diào)望遠(yuǎn)鏡傾斜（使目鏡一側(cè)升高些）去找。反復(fù)進(jìn)行以上的調(diào)整，直至不論轉(zhuǎn)到哪一反射面，小十字叉絲像均能和調(diào)整叉絲重合，則望遠(yuǎn)鏡光軸與中心轉(zhuǎn)軸已垂直。此調(diào)節(jié)法稱為逐次逼近法或各半調(diào)節(jié)法。②用逐次逼近法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸與中心轉(zhuǎn)軸垂直（即將觀察面調(diào)成平面，觀察平面與讀數(shù)平面平行）。由棱鏡面反射的小十字叉絲像和調(diào)整叉絲如果不重合，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡傾斜和調(diào)節(jié)載物臺(tái)螺釘各調(diào)節(jié)一半使二者重合，轉(zhuǎn)載物臺(tái)，使另一棱鏡面對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，左右慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，看到反射的小十字叉絲反射的像，如果它與調(diào)整叉絲不重合，再同上由望遠(yuǎn)鏡和螺釘各調(diào)節(jié)一半使其重合。

第8頁(yè)/共11頁(yè)準(zhǔn)直管的水平調(diào)節(jié)

調(diào)節(jié)準(zhǔn)直管使其產(chǎn)生平行光，并使其光軸與望遠(yuǎn)鏡的光軸重合。關(guān)閉望遠(yuǎn)鏡叉絲照明燈，用光源照亮準(zhǔn)直管狹縫。轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)直管。將狹縫寬度適當(dāng)調(diào)窄，前后移動(dòng)狹縫，使從望遠(yuǎn)鏡看到清晰的狹縫像，并且狹縫像和測(cè)量叉絲之間無(wú)視差。這時(shí)狹縫已位于準(zhǔn)直管準(zhǔn)直物鏡的焦面上，即從準(zhǔn)直管出射平行光束。

調(diào)節(jié)準(zhǔn)直管傾斜，使狹縫像的中心位于望遠(yuǎn)鏡測(cè)量叉絲的交點(diǎn)上，這時(shí)準(zhǔn)直管和望遠(yuǎn)鏡的光軸平行，并近似重合。

第9頁(yè)/共11頁(yè)棱鏡角的測(cè)定

同一游標(biāo)兩次讀數(shù)之差等于棱鏡角的補(bǔ)角：即棱鏡角：（重復(fù)測(cè)量幾次，計(jì)算棱鏡角的平均值和標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

自準(zhǔn)直法將待測(cè)棱鏡置于棱鏡臺(tái)上。點(diǎn)亮小燈照明目鏡中的叉絲，旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)在適當(dāng)位置，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)棱鏡的一個(gè)折射面，用自準(zhǔn)直法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的光軸與此折射面嚴(yán)格垂直，即使小十字叉絲的反射像和測(cè)量叉絲完全重合，如