物理实验报告《分光计的调整和三棱镜顶角的测定》

第一篇：物理实验报告《分光计的调整和三棱镜顶角的测定》

【实验目的】 1． 了解分光计的结构，学习分光计的调节和使用方法； 2． 利用分光计测定三棱镜的顶角； 【实验仪器】 分光计，双面平面反射镜，玻璃三棱镜。【实验原理】 如图6所示，设要测三棱镜ab面和ac面所夹的顶角a，只需求出j即可，则a＝1800－j。图6 测三棱镜顶角 【实验内容与步骤】

一、分光计的调整

（一）调整要求： 1．望远镜聚焦平行光，且其光轴与分光计中心轴垂直。2．载物台平面与分光计中心轴垂直。

（二）望远镜调节 1．目镜调焦 目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能很清楚地看到目镜中分划板上的刻线和叉丝，调焦办法：接通仪器电源，把目镜调焦手轮12旋出，然后一边旋进一边从目镜中观察，直到分划板刻线成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破坏时为止。旋转目镜装置11，使分划板刻线水平或垂直。2．望远镜调焦 望远镜调焦的目的是将分划板上十字叉丝调整到焦平面上，也就是望远镜对无穷远聚焦。其方法如下：将双面反射镜紧贴望远镜镜筒，从目镜中观察，找到从双面反射镜反射回来的光斑，前后移动目镜装置11，对望远镜调焦，使绿十字叉丝成像清晰。往复移动目镜装置，使绿十字叉丝像与分划板上十字刻度线无视差，最后锁紧目镜装置锁紧螺丝 10.（三）调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴（各调一半法）调节如图7 所示的载物台调平螺丝 b 和 c 以及望远镜光轴仰角调节螺丝13，使分别从双面反射镜的两个面反射的绿十字叉丝像皆与分划板上方的十字刻度线重合，如图8（a）所示。此时望远镜光轴就垂直于分光计中心轴了。具体调节方法如下：（1）将双面反射镜放在载物台上，使镜面处于任意两个载物台调平螺丝间连线的中垂面，如图7所示。图7 用平面镜调整分光计 由于望远镜视野很小，观察的范围有限，要从望远镜中观察到由双面反射镜反射的光线，应首先保证该反射光线能进入望远镜。因此，应先在望远镜外找到该反射光线。转动载物台，使望远镜光轴与双面反射镜的法线成一小角度，眼睛在望远镜外侧旁观察双面反射镜，找到由双面反射镜反射的绿十字叉丝像，并调节望远镜光轴仰角调节螺丝 13 及载物台调平螺丝 b 和 c，使得从双面反射镜的两个镜面反射的绿十字叉丝像的位置应与望远镜处于同一水平状态。（3）从望远镜中观察。转动载物台，使双面反射镜反射的光线进入望远镜内。此时在望远镜内出现清晰的绿十字叉丝像，但该像一般不在图8（a）所示的准确位置，而与分划板上方的十字刻度线有一定的高度差，如图8（b）所示。调节望远镜光轴仰角调节螺丝13，使高度差 h 减小一半，如图8（c）所示；再调节载物台调平螺丝b 或c，使高度差全部消除，如图8（d）所示。再细微旋转载物台使绿十字叉丝像和分划板上方的十字刻度线完全重合，如图8（a）所示。

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图（8）各调一半法（4）旋转载物台，使双面反射镜转过180°，则望远镜中所看到的绿十字叉丝像可能又不在准确位置，重复（3）所述的各调一半法，使绿十字叉丝像位于望远镜分划板上方的十字刻度线的水平横线上。（5）重复上述步骤（3）（4），使经双面反射镜两个面反射的的绿十字叉丝像均位于望远镜分划板上方的十字刻度线的水平横线上。至此，望远镜的光轴完全与分光计中心轴垂直。此后，望远镜光轴仰角调节螺丝13不能再任意调节！二、三棱镜顶角的测定 1．待测件三棱镜的调整 如图9（a）放置三棱镜于载物台上。转动载物台，调节载物台调平螺丝（此时不能调望远镜），使从棱镜的二个光学面反射的绿十字叉丝像均位于分划板上方的十字刻度线的水平横线上，达到自准。此时三棱镜两个光学表面的法线均与分光计中心轴相垂直。图9 三棱镜的调整 2．自准法测定三棱镜顶角（2）【数据记录及处理】 表2 自准法（或反射法）测顶角数据表格

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第二篇：物理实验报告《分光计的调整和三棱镜顶角的测定》

【实验目的】

1． 了解分光计的结构，学习分光计的调节和使用方法；

2． 利用分光计测定三棱镜的顶角；

【实验仪器】

分光计，双面平面反射镜，玻璃三棱镜。

【实验原理】

如图6所示，设要测三棱镜AB面和AC面所夹的顶角a，只需求出j即可，则a＝1800－j。

图6 测三棱镜顶角

【实验内容与步骤】

一、分光计的调整

（一）调整要求：

1．望远镜聚焦平行光，且其光轴与分光计中心轴垂直。

2．载物台平面与分光计中心轴垂直。

（二）望远镜调节

1．目镜调焦

目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能很清楚地看到目镜中分划板上的刻线和叉丝，调焦办法：接通仪器电源，把目镜调焦手轮12旋出，然后一边旋进一边从目镜中观察，直到分划板刻线成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破坏时为止。旋转目镜装置11，使分划板刻线水平或垂直。

2．望远镜调焦

望远镜调焦的目的是将分划板上十字叉丝调整到焦平面上，也就是望远镜对无穷远聚焦。其方法如下：将双面反射镜紧贴望远镜镜筒，从目镜中观察，找到从双面反射镜反射回来的光斑，前后移动目镜装置11，对望远镜调焦，使绿十字叉丝成像清晰。往复移动目镜装置，使绿十字叉丝像与分划板上十字刻度线无视差，最后锁紧目镜装置锁紧螺丝 10.（三）调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴（各调一半法）

调节如图7 所示的载物台调平螺丝 b 和 c 以及望远镜光轴仰角调节螺丝13，使分别从双面反射镜的两个面反射的绿十字叉丝像皆与分划板上方的十字刻度线重合，如图8（a）所示。此时望远镜光轴就垂直于分光计中心轴了。具体调节方法如下：

（1）将双面反射镜放在载物台上，使镜面处于任意两个载物台调平螺丝间连线的中垂面，如图7所示。

图7 用平面镜调整分光计

（2）目测粗调。用目测法调节载物台调平螺丝7及望远镜、平行光管光轴仰角调节螺丝13、29，使载物台平面及望远镜、平行光管光轴与分光计中心轴大致垂直。

由于望远镜视野很小，观察的范围有限，要从望远镜中观察到由双面反射镜反射的光线，应首先保证该反射光线能进入望远镜。因此，应先在望远镜外找到该反射光线。转动载物台，使望远镜光轴与双面反射镜的法线成一小角度，眼睛在望远镜外侧旁观察双面反射镜，找到由双面反射镜反射的绿十字叉丝像，并调节望远镜光轴仰角调节螺丝 13 及载物台调平螺丝 b 和 c，使得从双面反射镜的两个镜面反射的绿十字叉丝像的位置应与望远镜处于同一水平状态。

（3）从望远镜中观察。转动载物台，使双面反射镜反射的光线进入望远镜内。此时在望远镜内出现清晰的绿十字叉丝像，但该像一般不在图8（a）所示的准确位置，而与分划板上方的十字刻度线有一定的高度差，如图8（b）所示。调节望远镜光轴仰角调节螺丝13，使高度差 h 减小一半，如图8（c）所示；再调节载物台调平螺丝b 或c，使高度差全部消除，如图8（d）所示。再细微旋转载物台使绿十字叉丝像和分划板上方的十字刻度线完全重合，如图8（a）所示。

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图（8）各调一半法

（4）旋转载物台，使双面反射镜转过180°，则望远镜中所看到的绿十字叉丝像可能又不在准确位置，重复（3）所述的各调一半法，使绿十字叉丝像位于望远镜分划板上方的十字刻度线的水平横线上。

（5）重复上述步骤（3）（4），使经双面反射镜两个面反射的的绿十字叉丝像均位于望远镜分划板上方的十字刻度线的水平横线上。

至此，望远镜的光轴完全与分光计中心轴垂直。此后，望远镜光轴仰角调节螺丝13不能再任意调节！二、三棱镜顶角的测定

1．待测件三棱镜的调整

如图9（a）放置三棱镜于载物台上。转动载物台，调节载物台调平螺丝（此时不能调望远镜），使从棱镜的二个光学面反射的绿十字叉丝像均位于分划板上方的十字刻度线的水平横线上，达到自准。此时三棱镜两个光学表面的法线均与分光计中心轴相垂直。

图9 三棱镜的调整

2．自准法测定三棱镜顶角

将三棱镜置于载物台中央，锁紧望远镜支架与刻度盘联结螺丝 22 及载物台锁紧螺丝 8，转动望远镜支架 15，或转动内游标盘 16，使望远镜对准 AB 面，在自准情况（绿十字叉丝像和分划板上方的十字刻度线完全重合）下，从两游标读出角度  和  ；同理转动望远镜对准 AC 面，自准时读角度   和，将结果填入表2中。由图9（b）中的光路和几何关系可知，三棱镜的顶角

（2）

【数据记录及处理】

表2 自准法（或反射法）测顶角数据表格

次数 游标1 游标2

第三篇：《分光计的调节和三棱镜顶角的测定》实验报告

《分光计的调节和三棱镜顶角的测定》实验报告

一 实验预习（20 分)

学生进入实验室前应预习实验，并书写实验预习报告。预习报告应包括：①实验目的，②实验原理，③实验仪器，④实验步骤 ⑤实验数据记录表等五部分。以各项表述是否清楚、完整，版面是否整洁分三段给分。

好 较好 合格 2018 分 1715 分 1412 分 预习报告不合格者，不允许进行实验。该实验应重新预约，待实验室安排时间后进行实验（实。验前还应预习实验）二 实验操作过程（20 分)

学生在教师的指导下进行实验。操作过程分三步，第一步分光计调节，包括 ①目测粗调，②望远镜调焦到无穷远，适合观察平行光，③调节望远镜的光轴和仪器转轴垂直。④调节平行光管发出的平行光与望远镜共轴。⑤调节衍射光栅，使光栅与转轴平行，且光栅平面垂直于平行光管等五部分；第二步实验数据记录；第三步实验仪器整理。以各项是否能够按照实验要求独立、正确完成，数据记录是否准确、正确分三段给分。

好 较好 合格 2018 分 1715 分 1412 分三 实验纪律（10 分)

学生进入实验室，按照学生是否按规定进入实验室，是否按照操作要求使用仪器，是否在实验结束后将仪器整理整齐，是否有大声喧哗、打闹现象。分三段给分。

好 较好 合格 109 分 87 分 65 分 以上三项成绩不足 30 分者，表示实验过程没有完成，应重新预约该实验。实验完成后，学生课后完成一份完整的实验报告。

四、数据记录及处理（35 分）1 数据记录是否与课堂实验记录一致，书写是否准确，分三段给分。

好 较好 合格 109 分 87 分 65 分2 数据记录及处理 学生在数据处理过程中，是否按照要求正确书写中间计算结果、最终实验结果和不确定度的有效数字位数，分三段给分。

好 较好 合格 2523 分 2220 分 1915 分

二、思考题（10 分)

学生在实验结束后，在三道思考题中选择两道，抄写题目并回答。按照问题回答是否准确，有自己的见解，分三段给分。

好 较好 合格 109 分 87 分 65 分

三、格式及版面整洁（5 分)

按照学生实验报告书写是否整洁，分三段给分。

好 较好 合格 5分 4分 3分 《光栅衍射》技能测试评分标准 学生进入实验室，用 15 分钟的时间看书，15 分钟之后将书收起来，开始进行实验测试。测试期间禁止看书。评分标准如下：一 实验操作部分（70 分)

第一步：分光计调节。望远镜调焦到无穷远，适合观察平行光。

①目测粗调。尽量使望远镜的光轴与刻度盘平行，使载物台与刻度盘平行。再接上照明小灯电源，打开开关，在目镜视场中观察，是否能够看到“准线”和带有绿色小十字的窗口。并将双面镜放置在载物台上，分四步给分。

正确 较正确 合格 不合格 5分 4分 3分 20 ②稍微调节叉丝套筒，改变叉丝到物镜间的距离，直至能观察到与黑准线无视差的绿色小十字线像，分四步给分。

正确 较正确 合格 不合格 109 分 87 分 65 分 40 2 调节望远镜光轴垂直于分光计主轴 调节望远镜的光轴和仪器转轴垂直。当平面镜旋转到任意一向，从望远镜目镜观察亮十字线像与黑准线是否仍然重合。分四步给分。

正确 较正确 合格 不合格 1513 分 1210 分 9分 80 3 调节平行光管发出的平行光与望远镜共轴。

启动汞灯光源。使望远镜、平行光管基本水平且在一条直线上。然后前后移动狭缝机构，使望远镜清晰看到与分划板的刻线无视差狭缝的像 转动狭缝机构，并调节平行光管水平度调节螺钉，使平行光管的光轴与望远镜的光轴同轴，且都与仪器主轴垂直。

调节狭缝旋转手轮，使狭缝宽调至约 0.5mm。

正确 较正确 合格 不合格 109 分 87 分 65 分 40 4 调节衍射光栅，使光栅与转轴平行，且光栅平面垂直于平行光管。

将光栅固定于载物台，使望远镜对准狭缝，平行光管和望远镜光轴保持在同一水平线上。以光栅面作为反射面，用自准法仔细调节载物台下方的调平螺钉使十字反射像位于黑准线上方交点。再观察衍射光谱的分布情况，调节载物台下方的调平螺钉使中央明纹两侧谱线在同一水平面上。

正确 较正确 合格 不合格 109 分 87 分 65 分 40 第二步：用光栅测汞光波长。

能够熟练完成光栅常数和汞光波长测量，并且数据采集、记录无误。分四步给分。

正确 较正确 合格 不合格 1513 分 1210 分 9分 80 ⑦仪器整理。是否能够将仪器归位，反射镜和三棱镜等小件物品放回仪器盒，分四步给分。

清晰 较清晰 合格 不合格 5分 4分 3分 20

二、实验报告及数据分析部分（30 分)

1、实验目的、简单原理介绍是否清晰、整齐。分四步给分。

清晰 较清晰 合格 不合格 5分 4分 3分 20

2、是否有准确的实验步骤、数据表格，且清晰、整齐。分四步给分。

正确 较正确 合格 不合格 1513 分 1210 分 9分 80

3、实验数据处理是否正确，是否按照要求正确书写中间计算结果、最终实验结果和不确定度的有效数字位数。分四步给分。

正确 较正确 合格 不合格 109 分 87 分 65 分 40

第四篇：物理实验报告《测定三棱镜折射率》

【实验目的】

利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率；

【实验仪器】

分光计，玻璃三棱镜，钠光灯。

【实验原理】

最小偏向角法是测定三棱镜折射率的基本方法之一，如图10所示，三角形 abc 表示玻璃三棱镜的横截面，ab和

ac是透光的光学表面，又称折射面，其夹角a称为三棱镜的顶角；bc 为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。假设某一波长的光线 ld 入射到棱镜的 ab 面上，经过两次折射后沿 er 方向射出，则入射线 ld 与出射线 er 的夹角

称为偏向角。

图10

三棱镜的折射

由图10中的几何关系，可得偏向角

(3)

因为顶角a满足，则

(4)

对于给定的三棱镜来说，角a是固定的，随

和

而变化。其中

与、、依次相关，因此

实际上是的函数，偏向角

也就仅随

而变化。在实验中可观察到，当

变化时，偏向角

有一极小值，称为最小偏向角。理论上可以证明，当

时，具有最小值。显然这时入射光和出射光的方向相对于三棱镜是对称的，如图11所示。

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图1

1最小偏向角

若用

表示最小偏向角，将

代入(4)式

得

（5）

或

（6）

因为，所以，又因为，则

（7）

根据折射定律

得，（8）

将式（6）、（7）代入式（8）得：

（9）

由式（9）可知，只要测出入射光线的最小偏向角

及三棱镜的顶角，即可求出该三棱镜对该波长入射光的折射率n

.【实验内容与步骤】

1．调节分光计

按实验24一1中的要求与步骤调整好分光计。

2．调整平行光管

(1)去掉双面反射镜，打开钠光灯光源。

(2)打开狭缝，松开狭缝锁紧螺丝3。从望远镜中观察，同时前后移动狭缝装置2，直至狭缝成像清晰为止。然后调整狭缝宽度为1毫米左右（用狭缝宽度调节手轮 1 调节）。

(3)调节平行光管的倾斜度。将狭缝转至水平，调节平行光管光轴仰角调节螺丝29，使狭缝像与望远镜分划板的中心横线重合。然后将狭缝转至竖直方向，使之与分划板十字刻度线的竖线重合，并无视差。最后锁紧狭缝装置锁紧螺丝3。此时平行光管出射平行光，并且平行光管光轴与望远镜光轴重合。至此分光计调整完毕。

3．测三棱镜的折射率

(1)将三棱镜置于载物台上，并使玻璃三棱镜折射面的法线与平行光管轴线夹角约为 60度。

(2)观察偏向角的变化。用光源照亮狭缝，根据折射定律判断折射光的出射方向。先用眼睛（不在望远镜内）在此方向观察，可看到几条平行的彩色谱线，然后慢慢转动载物台，同时注意谱线的移动情况，观察偏向角的变化。顺着偏向角减小的方向，缓慢转动载物台，使偏向角继续减小，直至看到谱线移至某一位置后将反向移动。这说明偏向角存在一个最小值（逆转点）。谱线移动方向发生逆转时的偏向角就是最小偏向角。

按

计算最小偏向角

（取绝对值）。

重复步骤 1~6，可分别测出汞灯光谱中各谱线的最小偏向角。

按式（9）计算出三棱镜对各波长谱线的折射率。计算折射率 n 的数据表格3。

【数据记录及处理】

表3

测量最小偏向角

钠光波长（å）

第五篇：物理实验报告测定三棱镜折射率

物理实验报告测定三棱镜折射率

【实验目的】

利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率；

【实验仪器】

分光计，玻璃三棱镜，钠光灯。

【实验原理】

最小偏向角法是测定三棱镜折射率的基本方法之一，如图10所示，三角形 ABC 表示玻璃三棱镜的横截面，AB和 AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角a称为三棱镜的顶角；BC 为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。假设某一波长的光线 LD 入射到棱镜的 AB 面上，经过两次折射后沿 ER 方向射出，则入射线 LD 与出射线 ER 的夹角称为偏向角。

图10 三棱镜的折射

由图10中的几何关系，可得偏向角

(3)

因为顶角a满足，则

(4)

对于给定的三棱镜来说，角a是固定的，随 和 而变化。其中 与、、依次相关，因此 实际上是 的函数，偏向角 也就仅随 而变化。在实验中可观察到，当 变化时，偏向角 有一极小值，称为最小偏向角。理论上可以证明，当 时，具有最小值。显然这时入射光和出射光的方向相对于三棱镜是对称的，如图11所示。

图11 最小偏向角

若用 表示最小偏向角，将 代入(4)式 得

（5）

或

（6）

因为，所以，又因为，则

（7）

根据折射定律 得，（8）

将式（6）、（7）代入式（8）得：

（9）

由式（9）可知，只要测出入射光线的最小偏向角 及三棱镜的顶角，即可求出该三棱镜对该波长入射光的折射率n.【实验内容与步骤】

1．调节分光计

按实验24一1中的要求与步骤调整好分光计。

2．调整平行光管

(1)去掉双面反射镜，打开钠光灯光源。

(2)打开狭缝，松开狭缝锁紧螺丝3。从望远镜中观察，同时前后移动狭缝装置2，直至狭缝成像清晰为止。然后调整狭缝宽度为1毫米左右（用狭缝宽度调节手轮 1 调节）。

(3)调节平行光管的倾斜度。将狭缝转至水平，调节平行光管光轴仰角调节螺丝29，使狭缝像与望远镜分划板的中心横线重合。然后将狭缝转至竖直方向，使之与分划板十字刻度线的竖线重合，并无视差。最后锁紧狭缝装置锁紧螺丝3。此时平行光管出射平行光，并且平行光管光轴与望远镜光轴重合。至此分光计调整完毕。

3．测三棱镜的折射率

(1)将三棱镜置于载物台上，并使玻璃三棱镜折射面的法线与平行光管轴线夹角约为 60度。

(2)观察偏向角的变化。用光源照亮狭缝，根据折射定律判断折射光的出射方向。先用眼睛（不在望远镜内）在此方向观察，可看到几条平行的彩色谱线，然后慢慢转动载物台，同时注意谱线的移动情况，观察偏向角的变化。顺着偏向角减小的方向，缓慢转动载物台，使偏向角继续减小，直至看到谱线移至某一位置后将反向移动。这说明偏向角存在一个最小值（逆转点）。谱线移动方向发生逆转时的偏向角就是最小偏向角。用望远镜观察谱线。在细心转动载物台时，使望远镜一直跟踪谱线，并注意观察某一波长谱线的移动情况（各波长谱线的逆转点不同）。在该谱线逆转移动时，拧紧游标盘制动螺丝 27，调节游标盘微调螺丝 26，准确找到最小偏向角的位置。测量最小偏向角位置。转动望远镜支架 15，使谱线位于分划板的中央，旋紧望远镜支架制动螺丝 21，调节望远镜微调螺丝 18，使望远镜内的分划板十字刻度线的中央竖线对准该谱线中央，从游标 1 和游标 2 读出该谱线折射光线的角度和。测定入射光方向。移去三棱镜，松开望远镜制动螺丝 21，移动望远镜支架 15，将望远镜对准平行光管，微调望远镜，将狭缝像准确地位于分划板的中央竖直刻度线上，从两游标分别读出入射光线的角度和。按 计算最小偏向角（取绝对值）。重复步骤 1~6，可分别测出汞灯光谱中各谱线的最小偏向角。按式（9）计算出三棱镜对各波长谱线的折射率。计算折射率 n 的数据表格3。

【数据记录及处理】

表3 测量最小偏向角

钠光波长（Å）次数 游标1 游标2