项目 分光计的使用和三棱镜折射率的测定 实验操作 (一)调整分光计 分光计的调整顺序是先调整望远镜系统，然后是平行光管系统。首先，用自准目镜调整望远镜，使其能接收平行光。(1)旋转望远镜前端的自准目镜手轮2，使双十字叉丝刻线位于目镜的焦平面上，此时看到的双十字叉丝最清晰。(2)将双面反射平面镜...
大学物理实验报告-分光计的使用和三棱镜折射率的测定
项目 分光计的使用和三棱镜折射率的测定
实验操作
(一)调整分光计
分光计的调整顺序是先调整望远镜系统，然后是平行光管系统。首先，用自准目镜调整望远镜，使其能接收平行光。
(1)旋转望远镜前端的自准目镜手轮2，使双十字叉丝刻线位于目镜的焦平面上，此时看到的双十字叉丝最清晰。
(2)将双面反射平面镜放置在载物台上，放置时应如图7-6所示，镜面垂直于其中两个螺钉(如L,H)的连线。点亮目镜筒附连的光标灯，就可以从望远镜目镜视场正中下方看到透过三棱镜背面的十字亮光标，转动载物台使双面镜对准望远镜，观察是否可从望远镜中看到经双面镜反射回来的光标像或其亮光斑，并且要求无论双面镜的A面还是B面对准望远镜都能看到它。若看不到或只从其中一面看到，则说明镜面对望远镜的倾斜度不合适，应调节望远镜的光轴高低调节螺钉24或载物台下的螺钉L或H加以改善，见到十字亮光标像后就可着手调节望远镜，使其对焦。松开螺钉3，抽出或推入目镜筒，使光标像清晰且无视差(眼睛左右微微移动，光标像与辅助水平叉线像之间没有相对移动就是无视差)。这样，望远镜就已对焦无穷远，可以接收平行光束了。
2.调节望远镜光轴与分光计中心轴相垂直
平行光管和望远镜的光轴分别代表人射光和出射光的方向，为了测准角度，必须使它们的光轴与刻度盘平行，因刻度盘在制造时已垂直于分光计的中心轴，故需要把它们的光轴调节到与分光计的中心轴相垂直。当光轴调节到与分光计的中心轴相垂直时，十字光标像将落在双十字叉丝刻线的第一条刻线上，即辅助水平叉线上。调节前，先记住亮光标像在望远镜视场中所在的位置：是高于还是低于辅助水平叉线以及离该线的远近。记清后转180°让B面正对望远镜，观察由B面反射回来的亮光标像的位置，与A面反射时的情况进行比较，会碰到如下3种情况。
(1)无论是A面还是B面，十字光标像刚好与辅助水平叉线重合，此为最佳状态，即望远镜光轴与分光计中心垂直，双面反射平面镜也没有倾斜，如图7- 7(a)所示。
(2)无论是A面还是B面，十字光标像均处在辅助水平线的上方或者是下方，并且是同一高度，说明望远镜轴倾斜了，如图7-7(b)所示的两种情况，只需调节望远镜光轴高低调节螺钉24，使两面的光标像同时上下到达辅助水平叉线处。
(3)光标像分居于辅助水平线的上、下方，如图7-7(c)所示，或者同上同下但不在同一高度，可以采用减半渐近调节法，即先调节望远镜光轴高低调节螺钉24，使当前观察到的光标像向辅助水平叉线逼近一半[见图7- 8(a),(b)]，再调节载物台下的L,H中离望远镜较近的那颗螺钉，使光标像与辅助水平叉线完全重合。再将望远镜对准双面镜的另一面，以同样的方法调节反复多次，直到两面的光标像均到达辅助水平叉线处见图7 -8(e)]。
3.调节目镜中的十字刻线成正立
调节垂直刻线与分光计中心轴平行，应在步骤2之后进行。微转载物圆台，观察双面镜反射回来的光标像是否沿辅助水平刻线平行移动，如有交角，如图7- 7(d)所示，就要转动目镜筒进行改善(注意勿破坏已调好的对焦无穷远的状态)。
4.用已调好的望远镜系统调节平行光管系统
如果平行光管射出平行光束，那么狭缝-定在望远镜焦平面上并与十字叉丝刻线像无视差。
调整步骤如下:
(1)从侧视和俯视两个方向用目视法调节平行光管光轴，使其与望远镜光轴大致重合(放在载物台上的双面镜已被拿开)。
(2)用钠光灯放在平行光管前面照亮狭缝，旋松狭缝装置锁紧螺钉9，拉出或缩人狭缝筒，使在望远镜中能清晰地看到狭缝像，这样，从平行光管射出的已是平行光束了。调节平行光管最前面的狭缝装置上的狭缝宽度调节手轮11，使狭缝宽为0.5 mm左右，再细调狭缝筒的前后位置，使狭缝像与望远镜目镜十字叉丝刻线像之间无视差，且十分清晰。若狭缝与十字叉丝刻线不重合(或平行)而有交角，则微转狭缝筒改正。调好后稍旋紧螺钉9锁定狭缝筒。
(3)调节平行光管光轴高低调节螺钉12，使望远镜目镜十字又线的水 平线处于狭缝像的全长的中心处，这样，平行光管的光轴就与望远镜的光轴处于同一平面了。
若要望远镜及平行光轴都通过载物台中心，可分别调节螺钉23和8.至此，分光计的调整工作基本完成。
(二)测量三棱镜的顶角 A
测量三棱镜顶角的方法有自准法和反射法两种。本实验要求用反射法测量。反射法的测量原理如下。
如图7-9(a)所示，一束平行光由顶角方向射人，在两光学面上分成两束反射光。测出两束反射光线之间的夹角φ，则可得顶角A为A=0.5φ
在完成上述调整步骤后，把三棱镜放到图7-9(b)的位置，使三棱镜的毛玻璃面BC靠近载物台边缘，并把角A的平分线大致对准平行光管(此举较重要，否则有一个折射面的反射光不能进人望远镜)。将钠光灯放在平行光管前面把狭缝照亮。望远镜移向平行光管左边，边旋转边仔细寻找折射面AB反射回来的光线(也可以先用肉眼寻找，找到后再转望远镜，这样做更快)。找到后使用望远镜转角微调螺钉旋转望远镜，使其目镜十字叉丝的垂线对准狭缝。我们把此时望远镜的位置称为位置Ⅱ，读出望远镜左边游标指示的角坐标值读数，记为φ2，再读出望远镜右游标的读数，记为φ2’。继而把望远镜转向平行光管的右边，用相同的办法测量由折射面AC反射的狭缝光，此时望远镜的位置为位置I，则望远镜左方的游标读数记为φ1，右方游标的读数记为φ1’。望远镜从位置I到位置II所转过的角度为φ=0.5(φ2+φ2’-φ1-φ1’)
由角度φ与顶角A的关系，得A=0.25(φ2+φ2’-φ1-φ1’)
稍微变动载物台的位置，重复测量三次，即可算出顶角的三个数值，求其平均值。绝对误差取1’
(三)测量最小偏向角
将三棱镜放回载物台上，旋转载物台，使AC面对着人射光，且使光线的人射角约为45，如图7- 10(a)所示。先用肉眼直接观察平行光经棱镜折射后的出射光方向，注意是折射后的出射光方向，而不是直接透射后出射光方向，再使望远镜转至该出射光方向。然后缓慢转动载物台，使从望远镜中看到的光谱线的移动方向是沿着偏向角减小的方向移动的(图中δ减小的方向)。若谱线移出望远镜的视场，则必须转动望远镜以便跟踪到该谱线。当载物台继续转到某位置时，谱线不再向同一方向移动，而是开始向相反的方向移动。即偏向角开始增大谱线移动方向的这个转折位置即是校镜对该谱线的最小偏向角的位置。反复转动载物台，准确确定谱线移动的转折位置。转动望远镜，将双十字文丝的垂线对准谱线。读取望远镜在该位置时两个游标的读数。
将三棱镜转到对称位置如图7-10(b)的状态，使AB面对着人射光，用上述方法测出左方的最小偏向角坐标值（β1，β1’)
），则dmin=0.25(β1+β1’-β2-β2’)
共做3次测量，求平均值`dmin，平均绝对误差取2’。2024-08-15
