【话题作文】
第一篇:《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】
1．了解分光计的结构,掌握调节和使用分光计的方法。
2．了解测定棱镜顶角的方法。
3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。
【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。
1．分光计的底座要求平稳而坚实。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。
2．平行光管固定在底座的立柱上，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，狭缝的宽度根据需要可在0.02～2ｍｍ范围内调节。
3．望远镜安装在支臂上，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。
4．分光计上控制望远镜和刻度盘转动的有三套结构，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。
5．载物平台是一个用以放置平面镜、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。
6．望远镜和载物平台的相对方位可由刻度盘上的读数确定。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，由主刻度盘和游标盘绕中心转轴旋转时形成的。对每一具体的分光计，读值平面都是固定的，且和中心主轴垂直。
观察平面：由望远镜光轴绕仪器中心转轴旋转时所形成的。只有当望远镜光轴与转轴垂直时，观察面才是一个平面，否则，将形成一个以望远镜光轴为母线的圆锥面。
待测光路平面：由平行光管的光轴和经过待测光学元件（棱镜、光栅等）作用后，所反射、折射和衍射的光线所共同确定的。调节载物平台下方的三个调节螺钉，可以将待测光路平面调节到所需方位。
按调节要求，应将此三个平面调节成相互平行，否则，测得角度将与实际角度0
有些差异，即引入系统误差。
1．调节望远镜和载物平台
（1）目镜调焦
这是为了使眼睛通过目镜能清楚地看到图5-11-3所示分划板上的刻线。调接方法是把目镜调焦手轮轻轻旋出，或旋进，从目镜中观看，直到分划板刻线清晰为止。
（2）调节望远镜对平行光聚焦
实质是将分划板调到物镜焦平面上，调整
方法如下：
1）把目镜照明，将双面平面镜放到载物台
上，为了调节方便，平面境与载物台下三个调
节螺钉的相对位置如图5-11-5所示。
2）粗调望远镜光轴与镜面垂直 目测将望
远镜调成水平、载物台水平，使镜面大致与望
远镜垂直。
3）观察与调节镜面反射像 固定望远镜，
转动游标盘，于是载物台跟着一起转动。转动
平面镜使其正好对着望远镜时，在目镜中应看到一个绿色十字随着镜面转动而动，这就是亮十字的反射像。如果像有些模糊，只要沿轴向移动目镜筒，直到像清晰、无视差，再旋紧螺钉，此时望远镜已聚焦平行光。
（3）调整望远镜光轴与
仪器主轴垂直
当镜面与望远镜光轴垂
直时，它的反射像应落在目
镜分划板上与下方十字窗对
称的十字线中心，如图
5-11-3所示。平面镜绕轴转
180后，如果另一镜面的反
射像也落在此处，这表明镜
面平行仪器主轴。当然，此
时与镜面垂直的望远镜光轴
也与仪器主轴垂直。
在调整过程中出现的某
些现象是何原因？调整什么？应如何调整，这是要分0图5-11-5
载物台上双面镜放置的俯视
图5-11-6 载物台倾角没调好的表现及调整原理
析清楚的。例如，是调载物台？还是调望远镜？调到什么程度？下面简述之。
1）载物台倾角没调好的表现及调整
假设望远镜光轴已垂直仪器主轴，但载物台倾角没调好，如图5-11-6所示。平面镜A面反射光偏上，载物台转180后，B面反射光偏下，在目镜中看到的现象是A面反射像在B面反射像的
上方。显然，调整方法是把B
面像（或A面像）向上（或向
下）调到两像点距离的一半，
这一步要反复进行，最后使镜
面A和B的像落在分划板上同
一高度。
2）望远镜光轴没调好的表
现及调整
假设载物台已调好，但望
远镜光轴不垂直仪器主轴，如
图5-11-7所示。在图(a)中，
无论平面镜A面还是B面，反
射光都偏上，反射像落在分划
板上十字线的上方。在图(b)
中，镜面反射光都偏下，反射
像都落在分划板上十字线的下
方。显然，调整方法是只要调整望远镜仰角调节螺钉（12），把像调到上十字线上即可，如图（c）。
3）载物台和望远镜光轴都没调好的表现及调整
表现是两镜面反射像一上一下。先调载物台螺钉，使两镜面反射像像点等高（但像点没落在上十字线上），然后，调整望远镜仰角调节螺钉（12），把像调到上十字线上。
2．调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴
实质是将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦平面上，物镜将出射平行光。 调整方法是：取下平面镜，关掉目镜照明光源，狭缝对准照明光源，使望远镜转向平行光管方向，在目镜中观察狭缝的像，
沿轴向移动狭缝套筒，直到像清晰。这表明
光管已发出平行光。
再将狭缝转向横向（水平），调节螺钉
（25），将狭缝的像调到中心横线上，如图
图5-11-8 平行光管光轴与望远镜光轴共线
图5-11-7 望远镜光轴没调好的表现及调整原理
第二篇:《实验05 分光计的调节三棱镜折射率测定》
实验6 分光计的调节三棱镜折射率测定
分光计是一种精确测量角度的光学仪器。利用它不但能测出反射角、透明介质的折射角、光栅的衍射角、棱镜的顶角、劈尖的角度，从而确定与这些角度有关的物理量，如折射率、光波波长、色散率、光栅常数等，而且它的结构和调节方法与其它一些光学仪器（如摄谱仪、单色仪等）相类似。因此，有必要掌握分光计的调整和使用方法。
当光从一种介质进入另一种介质时，光线将产生偏折，这就是光的折射。当一束平行光通过棱镜玻璃时，光也发生折射。对同一波长的光，不同的棱镜材料折射率不同，同一种棱镜材料，对于不同波长的入射光其折射率也不相同，如果入射光为多种波长的光组成的复合光，在棱镜后面的观察屏上将观察到折射光谱，即观察到色散现象。
本实验通过观察汞光谱线通过三棱镜后的折射光谱，了解光的色散现象，并用最小偏向角法测定三棱镜的折射率。
【实验目的】
1.
2.
3.
4.
5. 了解分光计的主要构造及各部分的作用。 掌握分光计的调节要求和使用方法。 观察光的色散现象。 学习三棱镜顶角的测量方法。 学习用最小偏向角法测定棱镜材料的折射率。
【仪器用具】
JJY型分光计、汞灯及电源、三棱镜、平面反射镜
【实验原理】
1. 用最小偏向角法测三棱镜的折射率n
如图10-1所示，有一折射率为n的三棱镜，一束平行的单色光以入射角i1（入射光与AB面法线的夹角）入射到三棱镜的AB面上，经两次折射后由另一面AC射出，出射角（出射光与AC面法线的夹角）为i2，入射光与出射光之间的夹角称为偏向角，理论上可以证明，当入射角i1等于出射角i2时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角min。
图6-1 三棱镜的折射
由图6-1a可知：
(i1r1)(i2r2)
光线从空气入射到棱镜，又从棱镜出射到空气，由折射定律，有：
sini1nsinr1
nsinr2sini2
当i1i2时，由式（6-2）和式（6-3）得到r1r2，于是，式（6-1）可写成：
min2(i1r1)
又因为
r1r22r1D(A)A
即
r1A
2
由式（6-4）、式（6-5）有：
iAmin12
将上式代入式（6-2）并考虑到式（6-5），得： （6-1） （6-2） （6-3） （6-4） （6-5）
nsini1sinr1sinAmin Asin2（10-6）
从式（6-6）可知，只要测出三棱镜顶角A和最小偏向角min，就可以计算出棱镜玻璃对该波长的单色光的折射率n。
当入射光不是单色光时，虽然各种波长的光的入射角都相同，但出射角并不相同，表明折射率也不相同。对于一般的透明材料来说，折射率随波长的减小而增大，通常，手册中给出的材料的折射率如果未作特别标明的话，一般都是指该材料对波长为589.3nm的钠黄光而言的。
2. 用反射法测定三棱镜顶角的原理
图6-2所示为反射法测三棱镜顶角的光路图。一束平行光入射到三棱镜上，被三棱镜的两个光学面反射，由几何关系和光的反射定律得到，两个光学面的反射光之间的夹角122A，其中A是三棱镜的顶角。即只要测出12，就可以得顶角：
A12
2 （6
-7）
图6-2 反射法测三棱镜顶角
3. 自准直望远镜的原理
用分光计测量角度，是根据光的反射和折射定律测量入射光和出射光的方位角而实现的。要达到测量的目的，分光计必须满足以下三个要求：① 入射光和出射光（如反射光、折射光等）均为平行光；② 入射光与出射光所构成的平面与仪器转轴垂直（即与刻度盘平面平行）。
为此，分光计上装有能产生平行光的平行光管，能接收平行光的望远镜，以及能承载光学元件的载物平台，这三者的方位都能利用各自的调节螺钉作适当的调整。为了测出角
度，还配有读数用的刻度盘和游标盘。它们构成了分光计的主要部件。
分光计的望远镜使用的是阿贝式自准直望远镜，所谓自准直就是利用光学成像原理使物和像都处在同一个平面上的方法，自准直望远镜是利用无限远的物经平面镜反射仍成像在无限远这个成像原理实现自准直
的。图6-3为阿贝式自准直望远镜的
结构图，其主要部件为一包括目镜和
双十字分划板等光学部件的自准直
目镜，要实现自准直，须先将贴着分
划板的绿十字透光窗照亮，使其成为
一发光的物体，调节目镜，使它处在
图6-3 自准直望远镜的结构 目镜的焦平面上以便于观察，然后调
节它的位置，使它处在物镜的焦平面1-平面镜；
2-物镜；3-双十字分划板；4-入射光；5-绿十字透光窗；6-绿色棱镜；
7-目镜；8-绿十字反射像 上时，经望远镜出射后成平行光，被
平面镜反射后该平行光又射回望远
镜(对于望远镜来说该平行光如同来自无限远的物)，成像在分划板上(对于平面镜来说如同来自无限远的物被反射后仍成像在无限远)，这样，像和物就处在同一平面上了，望远镜就能适合平行光了。{分光计的调整和三棱镜折射率的测定,反射光夹角,游标}.
【仪器介绍】
1. JJY型分光计的构造
图6-4 JJY型分光计的结构示意图
1-平行光管狭缝锁紧螺钉；2-平行光管狭缝装置；3-平行光管狭缝调节螺钉；4-平行光管倾斜度调节螺钉；5-平行光管水平方向调节螺钉；6-平行光管，7-载物台锁紧螺钉；8-载物台；9-载物台调平螺钉；10-望远镜；11-望远镜目镜锁紧螺钉；12-望远镜目镜调焦螺旋；13-小电珠；14-望远镜倾斜度调节螺钉；15-望远镜水平方向调节螺钉(背面)；16-游标盘；17-转座水平方向微调螺钉(背面)；18-游
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