分光计测量

第一篇：分光计测量

分光计及三棱镜顶角的测定

教学指导书 p215页

预习提纲：

1、实验任务：

（1）、了解分光计的结构、自准法成像的基本原理、学习调整分光计；

（2）、掌握利用分光计测量三棱镜顶角的方法；

（3）、数据处理及正确的结果表达式的书写；

（4）、撰写合格的实验报告。

2、实验原理：

（1）自准法成像及三棱镜顶角的测定实验原理？

（2）分光计的调整方法及主要原理、三棱镜顶角测定的方法及主要原理？

（3）公式：2,121, 推导原理及应测量的物理量。4

3、操作规范和安全注意：

（1）粗调：目测不准确，建议载物台螺钉用数螺纹的方法。

（2）找到一个绿“+”字像后，另一个绿“+”字像难找，建议掌握实验原理和合理的方法。

（3）实验操作不规范，建议教师详细讲解和规范操作演示。

（4）读数及数据正确记录较难；

（5）清楚实验步骤的先后顺序；

（6）作为基础实验，仪器调节和实验规范操作及合格实验报告的撰写难度都较大。

（7）学生寻找绿“+”字像耗时较大，读数时需教师检查和指导，整个实验时间超过三个学时。

4、数据处理：

（1）如何设计表格及必要数据的具体计算过程；

（2）为什么有时取三位有效数？

5、如何进行结果讨论和误差分析：

（1）按结果评价、可能产生误差的原因进行分析；

（2）百分差一般在5%以内。

十、实验报告批改要求：（5分制）

1、实验报告预习完整、科学；-------20%

2、原始数据记录正确、科学；-------15%

3、必要的原始数据处理过程；-------15%

4、结果讨论及误差分析；-------30%

5、实验项目独立操作、按时完成；-------20%

6、对误差进行定量分析的；实验项目有好的改正建议；实验报告整体书写规范、整洁的可适当加分。

第二篇：实验报告分光计

实验四

分光计得调整及光栅常数得测定 分光计作为基本得光学仪器之一,它就是精确测定光线偏转角得仪器,也称之为测角仪。光学中很多基本量(如反射角、折射角、衍射角等)都可以由它直接测量。因此，可以应用它测定物质得有关常数(如折射率、光栅常数、光波波长等),或研究物质得光学特性(如光谱分析)。应用分光计必须经过一系列仔细得调整，才能得到准确得结果。因此,在学习使用过程中,要做到严谨、细致,才能正确掌握。

【实验目得】

１。了解分光计构造得基本原理。

2．学习分光计得调整技术,掌握分光计得正确使用方法.３。利用分光计测定光栅常数。

【实验原理】

1．分光计 光线入射到光学元件上,由于反射或折射等作用,使光线产生偏离，分光计就就是用来测量入射光与出射光之间偏离角度得一种仪器。要测定此角，必须满足两个条件: ⑴ 入射光与出射光均为平行光； ⑵ 入射光、出射光以及反射面或折射面得法线都与分光计得刻度盘平行.为此,分光计上装有能造成平行光得平行光管、观察平行光得望远镜及放置光学元件得载物台,它们都装有调节水平得螺钉。为了读出测量时望远镜转过得角度,配有与望远镜连接在一起得刻度盘，如图4—1所示。各部分别介绍如下：

⑴ 读数装置。在底座１9得中央固定一中心轴,度盘２２与游标盘21套在中心轴上，可以绕中心轴旋转;度盘下端有轴承支撑,使旋转轻便灵活;度盘上得刻线把360°圆周角分成720等份，每份为30′。同一直径方向两端各有一个游标读数装置,测量时,对望远镜得两个位置中每一位置都读出两个数值,然后对同侧得差值读数取平均值,这样可以消除因偏心引起得误差（见本实验参考资料)。

⑵平行光管。立柱2３固定在底座上，平行光管３安装在立柱上,平行光管得光轴位置可以通过立柱上得调节螺钉26、２7分别进行左右、水平微调,平行光管有一狭缝装置1。旋松螺钉２,转动装有狭缝得内套筒使狭缝成严格得垂直状，前后移动内套筒,使狭缝严格地处在透镜焦平面上,则平行光管发出狭缝平行光。

狭缝得宽度可在0、02～2、0０mm内由螺钉28调节，一般在教师指导下调节.图４-２

望远镜结构

图4—3

分划板视场 ⑶ 望远镜。阿贝自准直望远镜8安装在支臂１４上,支臂与转座20固定在一起并套在度盘上。当松开制动螺钉16时，转座与度盘可以相对转动，当旋紧此制动螺钉,转座与度盘一起旋转.旋紧制动架18与底座上得制动螺钉17时，借助于此制动架末端上得调节螺钉１５可以对望远镜进行左右转动微调.望远镜得光轴位置,可以通过螺钉12、1３分别进行水平、左右微调.阿贝自准直望远镜内部结构如图12—２所示，从目镜所见分划板视场如图4—3.旋目镜调焦手轮11，使目镜中能十分清晰地瞧到分划板上得分划线.旋松螺钉9，转动目镜组１0使分划线成水平状。前后移动目镜组，使分划板处在物镜得焦平面上,则亮十字经物镜发出得光为平行光，当它被反射回望远镜时，将在分划板上成清晰得亮十字像,且与实物亮十字无视差。

⑷ 载物台。载物台5套在游标盘上,可绕中心轴旋转，旋紧载物台锁紧螺钉7与制动架4与游标盘得制动螺钉２5时,借助于立柱２３得调节螺钉24可以对载物台进行微调。放松载物台锁紧螺钉时,载物台可根据需要升高或降低。调到所需位置后,再把锁紧螺钉锁紧.载物台有三只调平螺钉6,可用来调节载物台面,使之与旋转主轴垂直。

⑸ 照明.外接6、3V电源，插头插图 图 4-1

JJY 型 型 1´ 分光计

图 图 4-4

衍射光栅

分划线 十字叉丝

在底座得插座上，经导电环通到转座得插座上,望远镜系统得照明器插头与之相接,这样可以避免望远镜系统旋转时电线拖动。

２。光栅 光栅就是由许多等宽度a（透光部分）、等间距b(不透光部分)得平行缝组成得一种分光元件。当波长为λ得单色光垂直照射在光栅面上时，则透过各狭缝得光线因衍射将向各方向传播，经透镜会聚后相互干涉,并在透镜焦平面上形成一系列间距不同得明条纹。根据夫琅与费衍射理论,衍射光谱中明条纹得位置由下式决定：

(a+ｂ）sinφ k =kλ（k=0,±1,±2,…）

(4-1)式中a+ｂ =d称为光栅常数，k为光谱级数，φ k 为第k级谱线得衍射角。见图4—4，k=０对应于φ=0，称为中央明条纹,其它级数得谱线对称分布在零级谱线得两侧。

如果入射光不就是单色光,则由式(4-1）可知，λ不同,φ k 也各不相同，于就是将复色光分解。而在中央k＝ 0,φ k =0处，各色光仍然重叠在一起，组成中央明条纹。在中央明条纹两侧对称地分布k=1，２,…级光谱线,各级谱线都按波长由小到大，依次排列成一组彩色谱线,如图４—5所示。

根据式（４-1)，如能测出各种波长谱线得衍射角φ k，则从已知波长λ得大小，可以算出光栅常数d；反之,已知光栅常数d,则可以算出波长λ． 【实验仪器】

分光计,钠光灯，双平面镜，光栅。

【注意事项】

1.移动望远镜时，只能推动立柱1４,不允许搬动镜筒及目镜。

2。取放双面镜及光栅时只能拿边缘，不许触摸表面，且严防失手摔碎;不许擦拭光栅.３.狭缝宽度要在教师指导下缓慢调节。

【实验步骤】

1。首先,检查仪器及用具就是否齐全、完好,然后将钠灯电源插头插于墙上,打开钠光灯预热。打开6V变压器开关。

2。目镜得调焦:转动接目镜调焦手轮11直至视场中分划线清晰。

３。望远镜调焦:取出双平面镜,扣在望远镜８得前端,即使平面镜平面与望远镜光轴垂直.从目镜中观察,可以瞧到一亮斑，旋松螺钉9,前后微动目镜组,对望远镜进行调焦,使亮斑成为清晰得十字像,旋紧螺钉9。

图 图 4-5

光栅衍射谱

4。调整望远镜光轴、载物台平面垂直于旋转主轴:① 粗调:调节载物台a、b、c三只螺钉使两圆盘夹缝处螺钉螺纹数大致相等（６个螺纹数最佳）;调节目镜下方螺钉12使望远镜大致水平。②细调：把双平面镜按图１２——６所示方位放置于载物台上，左手使灰台板左右小角度转动,使平面镜平面与望远镜光轴有横向垂直机会，眼瞧目镜,同时用右手调节望远镜水平调节螺钉1２(寻找纵向垂直机会)至视场中出现亮十字像,并调１2使十字像处于图4—3所示位置（实际操作中可简化为十字像横与分划线重与)．转动灰台板使双平面镜转到反面，用手小角度左右转动,寻找反面垂直机会,若无十字像出现,立即把平面镜转回正面。观察望远镜状态,瞧目镜一端就是向上还就是向下倾斜？ 判断后,调节螺钉12校正望远镜水平,此时，视场中十字像偏离了分划线（注意:上—--—不可出视场;下－—-—不过横叉丝)，调节载物台螺钉a,使亮十字像回到分划线,经过一次或多次判断、调节，反面视场中定会瞧到十字像。但此时反面十字像横与分划线不重与。调节螺钉12使十字像向分划线趋近一半,再调节载物台螺钉b使二者重合（以下称‘一半一半’法);转回正面，十字像横与分划线又不重与了,调螺钉12使十字像向分划线趋近一半，再调节螺钉a使二者重合。这样反复多次‘一半一半’地调节,就会使得两面得十字像横均与分划线重合，望远镜光轴与旋转主轴垂直了,但此时载物台平面不一定与旋转主轴垂直,这就是由于两条直线确定一个平面.以上仅调了一条直线,即ａ、b螺钉顶端所在得直线。这时可把双面镜按图4-—7所示放置，调节螺钉ｃ(此时不能再动螺钉ａ、b、12）使双面镜正面对应十字像横与分划线重合,这时载物台平面与旋转主轴垂直了。

图4-6

双面镜初放置

图4—７

双面镜转置 5。调节分划板成水平与竖直

当载物台连同双平面镜相对望远镜旋转时观察，如果分划线与亮十字得移动方向不平行,就要转动目镜组,使亮十字得移动方向与分划线平行.注意，此时不可破坏望远镜得调焦，然后将目镜得锁紧螺钉旋紧。

6.平行光管得调焦

首先关掉望远镜目镜照明器上得光源,拿走载物台上得双平面镜。打开狭缝28,用漫反射光照明狭缝,前后移动狭缝装置1,使狭缝清晰地成像在望远镜分划板平面上。然后把平行光管光轴左右调整螺钉26调到适中位置,并调节望远镜光轴左右调 整螺钉１３与平行光管水平调整螺钉27，使狭缝位于视场中心。最后，旋转狭缝装置,使狭缝与目镜分划板得叉丝竖线平行,注意不要破坏平行光管得调焦,然后将狭缝装置锁紧螺钉旋紧。

表4－1 次数 目镜竖丝位置 左端刻度盘读数 右端刻度盘读数 φ １左一级 θ 1 θ 2

右一级 θ 1 ´ θ 2 ´ ２ 左一级

右一级

左一级

右一级

７。用钠黄光(λ=589、3ｎm）测衍射角:将平行光管正对钠光灯,并将光栅放在载物台上使其与平行光管光轴垂直，观察其零级及一级衍射条纹,可以瞧到一级衍射条纹就是两条靠得很近得谱线(589、0nm与589、６ｎm）,λ=58９、3nm就是它们得波长得平均值。分别测定左一级、右一级衍射条纹左、右两端刻度盘得读数,重复测量三次,并记录在表4-1中。

图 12—8

角游标读数练习

图１2-９

偏心差原理 如此，得本光栅对钠黄光得一级衍射角为

(４－２)求得此光栅衍射得一级衍射角得三次测量得平均值,取ΔB=１′＝度，求测量结果得不确定度Δφ 1，并由求得光栅常数，由Δφ 1 利用不确定度传递公式

(4—3)求得Δd,则光栅常数ｄ=±Δd。

*注意Δφ要化为弧度。

【思考题】

１、应用分光计进行测量之前,应调节到何种状态? 2、调节分光计得基本步骤就是什么？ 3、按游标原理,读出图4-8中得角度数。

参考资料

消除偏心差得原理 由于刻度盘中心与游标盘中心并不一定重合，真正转过得角度同读出得角度之间会稍有差别，这个差别叫“偏心差”。

如图4-9所示，O与O′分别为刻度盘与游标盘得中心,游标盘转过得角度为φ,但读出得角度,在两个游标上分别为φ １ 与φ 2。

由几何原理可知:，又因为

故

所以实验时,取两个游标读出得角度数值得平均值。

第三篇：分光计的调节和使用

分光计的调节和使用

一、实验目的1．掌握分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法。

2．掌握测定三棱镜顶角的方法。

二、实验要求

1． 掌握分光计的结构原理，掌握分光计的调节方法。

2． 掌握角游标原理和用分光计测角度的方法。

3． 用自准直法和反射法测定三棱镜的顶角。

4． 评价实验结果，写出合格的实验报告。

三、实验原理

分光计由底座、载物平台、望远镜、平行光管和读数圆盘五部分组成。

1.反射法测三棱镜顶角：A11(2121)24

oo其中α、β代表两角游标，角标1、2代表两反射光线，A为三棱镜顶角。2.自准直法测三棱镜顶角：A180180(2121)

其中α、β代表两角游标，角标1、2代表三棱镜两光学表面，A为三棱镜顶角。

四、教学重点和难点

难点：望远镜系统的调节。

重点：望远镜系统的调节。即难点内容亦是重点内容。

五、指导要点

1.认真熟悉分光计各组成部件及各旋钮的作用。

2.注意分光计的初调，是顺利调节好分光计的关键。

3.分光计的精细调节要求满足以下三点：

（1）望远镜聚焦无穷远（自准直调节）；

（2）调节望远镜的光轴和仪器中心转轴相垂直；

（3）平行光管出射平行光，且平行光管光轴垂直于仪器中心转轴。

六、思考与练习

1．分光计精细调节应满足哪几点要求？怎样判断是否调节好？

2．测角θ时，望远镜由α1＝330°00′经0°转到α2＝30°15′，望远镜的α窗口实际所转角度是多少？写出计算θ角的通用式。

第四篇：分光计调节和使用实验报告

报告汇编 Compilation of reports 20XX

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长安大学----分光计实验报告

7 系 系 5 05 级

孙明伟

PB05007213

06.4.9.实验目的：着重训练分光计的调整技术和技巧，并用它来测量三棱镜的顶角和最小偏向角，计算出三棱镜材料的折射率。

实验原理：1）分光计的调节原理。

（此项在实验的步骤中，针对每一步详细说明。）

2）测折射率原理：

实验要求：调整要求：①平行光管发出平行光。当 i 1 ＝i2“ 时，δ为最小,此时21Ai  21 1 1minAi i i     )(21min 1A i   

设棱镜材料折射率为 n，则 2sin sin sin1 1An i n i   

故

2sin2sin2sinsinmin1AAAin 

由此可知，要求得棱镜材料折射率 n，必须测出其顶角Ａ和最小偏向角min。

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②望远镜对平行光聚焦。

③望远镜，平行光管的光轴垂直一起公共轴。

④调节动作要轻柔，锁紧螺钉锁住即可。

⑤狭缝宽度 1mm 左右为宜。

实验器材：分光计，三棱镜，水银灯光源，双面平行面镜。

实验步骤：⒈调整分光计：

（1）

调整望远镜：

ａ目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。

ｂ调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。

ｃ调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时，反射象落在上十字线中心，平面镜旋转 180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。

（2）

调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴：将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光。

2.使三棱镜光学侧面垂直望远镜光轴。

（1）调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，是镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直。

（2）接通目镜照明光源，遮住从平行光管来的光，转动载物台，在望远镜中观察从侧面 AC 和 AB 返回的十字象，只调节台下三螺钉，使其反射象都落在上十子线处。

3.测量顶角 A：转动游标盘，使棱镜 AC 正对望远镜记下游标１的读数1 和游标２的读数2。再转动游标盘，再使 AB 面正

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档 对望远镜，记下游标１的读数1  和游标２的读数2 。同一游标两次读数误差1 1    或2 2   ，即是载物台转过的角度 ，而  是Ａ角的补角，Ａ＝   .重复操作两次，记下数据。

4.测量三棱镜的最小偏向角。

（1）平行光管狭缝对准前方水银灯。

（2）把载物台及望远镜转至（1）处，找出水银灯光谱。

（3）转动载物台，使谱线往偏向角减小的方向移动，望远镜跟踪谱线运动，直到谱线开始逆转为止，固定载物台。谱线对准分划板。

（4）记下读数1 和2 转至（2），记下读数1  和2 ，有

 2 2 1 1 min21          

原始数据如下：

1．顶角的测量及处理：

角度/ / 分组2 3平均值

标准差

1

0°42′ 18°02′ 19°29′

1 

120°44′ 138°04′ 139°30′

2

180°40′ 198°00′ 199°27′

2 

300°45′ 318°05′ 319°31′

报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档 1 1   

120°02′00″ 120°02′00″ 120°01′00″

120°01′40″ 28″ 2 2   

120°05′00″

120°05′00″

120°04′00″

120°04′40″

28″

 2 2 1 121         120°03′30″

120°03′30″

120°02′30″

120°03′10″

28″

综上观之,显然取  =  2 2 1 121         时,其在平均值两侧波动较小,取得的  更符合“真值”.且其标准差

 1312nx xii

经带入,解得:

  28″.A 类不确定度

nu A  16″.取置信概率为 0.95 时,查表得:

t=4.30.因为用刻度盘及游标盘测量角度时,最大允差属于均匀分布, 所以

B 类不确定度

Bu 1′/  3 35″.且

96.1 pk

由于

A=    ,可得:

 A 59°56′50″.所以

       2 2B p A Au k tu   1′37″

2．最小偏向角的测量及处理：

测量次数为一次.1

1 

2

2 

107°55′ 56°37′ 287°53′ 236°33′

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 2 2 1 1 min21           =51°19′00″

B 类不确定度

Bu 1′/  3 35″.即

 =35″

所以，根据合成公式

1sini =0.0003

2sin A =0.0002

则

n =0.0013

 A 59°56′50″

 2 2 1 1 min21           =51°19′00″

2sin2sin2sinsinmin1AAAin =1.6520

综上

n=1.6520  0.0013

p=0.95

实验结论：通过两次实验，对分光计有了一定的了解，掌握了一定的调整技术，对数据的处理更加熟练，同时完成了物理量的测量与数据处理任务，并求出三棱镜的折射率

n=1.6520  0.0013，p=0.95。

第五篇：分光计的实验 网络作业

解：

（2）：测三棱镜的顶角，做光栅的衍射实验，测玻璃砖、三棱镜的折射率

（3）：1.小灯2.分划板套筒 3.目镜4.望远镜镜筒 5.望远镜斜度调节螺丝6.平行光 7.平行光管斜度调节螺丝8.狭缝宽度调节钮 9.游标盘锁紧螺丝 10.游标盘微调螺丝11.游标12.刻度圆盘13.载物台14.载物台水平调节螺丝

（4）：①双面镜反射回来的十字像清晰与叉丝无视差②双面镜正、反两面反射回来的十字像均与上叉丝重合，且转动平台过程中十字 像沿上叉丝移动③狭缝像清晰与叉丝无视差，且其中点与中心叉丝等高。

（5）：一束单色光以 角入射到 面上，经棱镜两次折射后，从 面射出来，出射角1 i AB AC 为。入射光和出射光之间的夹角 称为偏向角。当棱镜顶角 一定时，偏向角 的大小随入 2i ′ δ A δ 射角 的变化而变化。而当 时，为最小。这时的偏向角称为最小偏向角