分光计的调节实验报告.docx
- 文档编号:11109978
- 上传时间:2023-02-25
- 格式:DOCX
- 页数:6
- 大小:21.85KB
分光计的调节实验报告.docx
《分光计的调节实验报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《分光计的调节实验报告.docx(6页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
分光计的调节实验报告
分光计的调节实验报告
篇一:
大学物理实验分光计实验报告分光计法测光栅常数3.7分光计的调节及光栅常数的测定分光计又称光学测角仪,是一种分光测角光学实验仪器。
它常用来测量折射率、色散率、光波波长、光栅常数和观测光谱等。
分光计是一种具有代表性的基本光学仪器,学好分光计的调整和使用,可为今后使用其他精密光学仪器打下良好基础。
3.7.1分光计的调节实验目的了解分光计的结构和基本原理,学习调整和使用方法。
分光计的结构和原理分光计主要由五个部分构成:
底座、平行光管、自准直望远镜、载物台和读数装置。
不同型号分光计的光学原理基本相同。
JJY型分光计如图3-7-1所示。
图3-7-1JJY型分光计1.狭缝装置2.狭缝装置锁紧螺钉3.平行光管4.元件夹5.望远镜6.目镜锁紧螺钉7.阿贝式自准直目镜8.狭缝宽度调节旋钮9.平行光管光轴高低调节螺钉10.平行光管光轴水平调节螺钉11.游标盘止动螺钉12.游标盘微调螺钉13.载物台调平螺钉(3只)14.度盘15.游标盘16.度盘止动螺钉17.底座18.望远镜止动螺钉19.载物台止动螺钉20.望远镜微调螺钉21.望远镜光轴水平调节螺钉22.望远镜光轴高低调节螺钉23.目镜视度调节手轮1.底座分光计底座(17)中心固定有一中心轴,望远镜、度盘和游标盘套在中心轴上,可绕中心轴旋转。
2.平行光管平行光管安装在固定立柱上,它的作用是产生平行光。
平行光管由狭缝和透镜组成,如图3-7-2。
狭缝宽度可调(范围0.02~2mm),透镜与狭缝间距可以通过伸缩狭缝筒进行调节。
当狭缝位于透镜焦平面上时,由狭缝经过透镜出射的光为平行光。
图3-7-2平行光管3.自准直望远镜阿贝式自准直望远镜安装在支臂上,支臂与转座固定在一起并套装在度盘上。
它用来观察和确定光线行进方向。
自准直望远镜由物镜、目镜、分划板等组成(如图3-7-3),三者间距可调。
其中,分划板上刻有“”形叉丝;分划板下方与一块45o全反射小棱镜的直角面相贴,直角面上涂有不透明薄膜,薄膜上划有一个“十”形透光的窗口,当小电珠光从管侧经另一直角面入射到棱镜上,即照亮“十”字窗口。
调节目镜,使目镜视场中出现清晰的“”形叉丝。
在物镜前方放置一平面镜,然后调节物镜,使分划板位于物境焦平”形叉丝和绿色“十”字面上,那么从棱镜“十”字口发出的绿光经物镜后成为平行光射向前方平面境,其反射光又经物镜成像于分划板上。
这时,从目镜中可以看到清晰的“向一致,则绿色“十”字像位于分划板“像。
此时望远镜已调焦至无穷远,适合观察平行光了。
如果平面境的法线与望远镜光轴方”形叉丝的上横线上,如图3-7-3中的视场。
图3-7-3阿贝式自准直望远镜的构造1.平面镜2.物镜3.分化板4.小电珠5.小棱镜6.目镜7.目镜视场8.绿十字反射镜4.载物台载物台套装在游标盘上,可以绕中心轴转动,它用来放置光学元件。
载物台的高低、水平状态可调。
5.读数装置读数装置由度盘和游标盘组成。
度盘圆周被分为720份,分度值为30′,30′以下需用游标来读数。
游标盘采用相隔180o的双窗口读数;游标上的30格与度盘上的29格角度相等,故游标的最小分度值为1′,图3-7-4所示的位置应读作113o45′。
图3-7-4角游标的读法采用双游标读数,是为了消除度盘中心与仪器中心轴不重合而引起的偏心差。
测量时记录下两个窗口读数然后取平均值即可。
如图3-7-5所示,当度盘中心O′与分光计中心轴O不重合时,转过角度?
所对应游标数P?
O?
和PQ均不等于OO′重合时转过?
角所对应正?
?
N?
和M?
N(M?
?
N?
?
M?
N),但根据平面几何知识很容易证明:
确读数M1?
?
Q)?
M?
?
N?
?
M?
N,采用双游标可使偏心差得以消除。
(P?
Q?
?
P2图3-7-5偏心差图示实验步骤在进行分光计的调节前,首先应明确对分光计的调节要求:
①望远镜适合观察平行光,或称望远镜聚焦于无穷远;②平行光管能发射平行光;③望远镜和平行光管的光轴均与分光计中心轴正交。
然后对照仪器熟悉结构和各调节螺钉的作用。
一、目测粗调用眼睛直接观察,调节望远镜和平行光管的光轴高低调节螺钉(22和9),使两者的光轴尽量呈水平状态;调节载物台下三只调平螺钉13,使载物台呈水平状态。
粗调完成得好,可以减少后面细调的盲目性,使实验顺利进行。
二、细调1.调节望远镜合适观察平行光
(1)目镜的调焦。
调节目镜视度调节手轮23,使视场中能看到分划板上清晰的“形叉丝像。
(2)接通望远镜灯源,把平面镜按图3-7-6所示位置放在载物台上,缓慢转动载物台,从望远镜中可见一光斑,若找不到说明粗调未调好,这时可用眼睛观察平面镜,找到反射光束,调节载物台和望远镜光轴位置,使望远镜能接收到反射光束,从目镜视场中看到光斑。
”图3-7-6平台镜在载物台上的位置(3)望远镜的调焦。
松开目镜锁紧螺钉6,前后移动目镜筒,当光斑变为清晰的绿“十”字像,并且与分划板“”形叉丝无视差时,望远镜已调焦至无穷远,适合观察平行光了。
2.调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴转动载物台180o,观察视场中有无绿“十”字像,若没有则应适当调节载物台水平和望远镜光轴的高低,直至任意转动载物台180o均能在望远镜中看到经平面镜正、反两面反射的绿“十”字像。
从前面分光计的调节原理知道,当望远镜光轴垂直于分光计中心轴时,经平面镜正、反两面反射的“十”字像均应重合在分划板“”叉丝的上的横丝上(如图3-7-7所示)。
”形叉丝上横丝距离减在一般情况下,视场中看到两面绿“十”字像并不重合,需要继续仔细配合调节载物台和望远镜。
可先调载物台调平螺钉(a2或a3)使绿“十”字像到“少一半;再调望远镜光轴的俯仰调节螺钉使绿“十”字像与上横丝重合。
然后转动载物台180o,重复上面调节步骤,反复几次即可调好。
此后望远镜光轴高低调节螺钉不可再动。
图3-7-73.调节载物平台法线与分光计中心轴平行将平面镜相对载物台转动90o,然后转动载物台90o,调平台调平螺钉a1使平面镜反射的绿“十”字像与“”形叉丝上横形重合。
4.调节平行光管能发射平行光关闭望远镜灯源,点燃光源使光照亮平行光管狭缝。
用已调好的望远镜对准平行光管观察,松开狭缝装置锁紧螺钉2,前后移动狭缝套筒,使望远镜中看到清晰的狭缝像,并且与叉丝无视差,此时平行光管发出平行光;调节狭缝宽度调节手轮8,从望远镜中观察到缝宽约1mm左右。
5.调节平行光管光轴垂直于分光计中心轴松开狭缝装置锁紧螺钉2,转动狭缝成水平状态,调节平行光管光轴高低调节螺钉9,使望远镜中看到狭缝像的缝宽被分划板中央横丝上下平分(如图3-7-8所示),再转动狭缝90o成竖直状态,狭缝被中央横丝上下平分。
此时,平行光管光轴与分光计中心轴垂直。
在调节过程中应始终保持狭缝像清晰。
篇二:
大物实验报告——分光计的调整与使用分光计的调整与使用实验目的
(1)了解分光计的结构以及双游标读数消除误差的原理。
(2)掌握分光计的调整要求、使用方法与技巧。
(3)学会测量三棱镜的顶角。
(4)推导分光束法,自准直法测量三棱镜顶角的公式。
实验原理1.分光束法测三棱镜的顶角?
如图3.11.10所示,此时光束同时照在棱镜的两个侧面上,分别测出光线左向反射线角位置?
L及右向反射线角位置?
R,则由图3.11.10可证?
?
|?
L?
?
R|(3.11.1)12(a)(b)图3.11.10为了消除分光计刻度盘的偏心误差(见“附消除偏心差的原理”),测量每个角度时,在刻度盘的两个角游标Ⅰ,Ⅱ上都要读数,然后取平均值,于是?
?
1?
|?
LI?
?
RI|?
|?
LII?
?
RII|?
(3.11.2)42.自准直法测三棱镜的顶角?
?
如图3.11.11所示,A?
180?
?
?
?
180?
?
|?
LI?
?
RI|?
|?
LII?
?
RII|(3.11.3)23.最小偏向角?
?
的测定及折射率计算图?
4.11.12?
所示为一束单色平行光入射三棱镜时的主截面图。
光线通过棱镜时,将连续发生两次折射,出射光线和入射光线之间的交角?
?
称为偏向角。
i1为入射角,i1?
为出射角,?
?
为棱镜的顶角。
当i1改变时,?
?
随之改变。
可以证明,当i1=i1?
时,偏向角?
?
有最小值?
min,此时入射角i1=(?
min+?
?
)/2,折射角i2=?
/2,由折射定律nsini2=sini1,可得三棱镜的折射率为sin?
min?
sin(3.11.4)2因此,对于具有棱柱形的透明物体,只要测出最小偏向角?
min及入射面出射面之间的夹角?
?
,就可由式(4.11.4)计算出棱镜对该种光的折射率。
应当注意,通常所说的某物质折射率n,是对钠黄光(波长?
?
为5?
893?
?
)而言。
图3.11.11图3.11.12用分光计可以精确地测得棱镜的?
min和?
,从而求得该棱镜的折射率。
实验内容1.用分光束法测三棱镜的顶角?
将三棱镜待测顶角?
?
的顶点置于载物台中心(为什么?
不妨自己试试其他位置),并对准平行光管(见图3.11.13),每个角度测5次,每次Ⅰ(左),Ⅱ(右)角游标都需同时读数,数据记录到表3.11.1中,并按公式(3.11.2)计算角度?
。
(a)(b)图3.11.13表3.11.12.自准直法测三棱镜的顶角?
测顶角?
?
的另一个方法是自准直法,即转动望远镜分别使其与棱镜的光学面垂直,记其在这两个位置之间的转角为?
。
3.测三棱镜的最小偏向角?
min将三棱镜置于载物台上(见图3.11.14),应注意调整载物台使高度适当。
转动载物台,寻找最小偏向角。
可以先用目测找到出射光线,然后转动载物台,使偏向角变小,直至载物台转动方向不变,偏向角却开始变大为止。
这时再用望远镜精确地测定这个光线偏折方向发生改变时图3.11.14的临界角度?
,此角度与光线无偏折(无棱镜)时的角位置?
0之差即为棱镜的最小偏向角?
min。
为了消除偏心误差,测量每个角度时,在刻度盘的两个角游标Ⅰ、Ⅱ上都要读数,然后取平均值,即12?
?
与?
0都要测5次。
数据记录表如表3.11.2所示。
?
min?
|(?
I?
?
0I)?
(?
II?
?
0II)|表3.11.24.测量结果三棱镜的折射率为sin?
min?
sin2式中min?
|(I?
0I)?
(II?
0II)|min思考题121?
[|LI?
RI|?
|LII?
RII|]4
(1)分光束法测?
?
时:
①狭缝宽度对结果是否有影响?
试分析之。
②若被测顶角不放于载物台中心又会如何?
(2)测顶角?
?
的另一个方法是自准直法,即转动望远镜分别使其与棱镜的光学面垂直,记其在这两个位置之间的转角为?
,问:
①如何判断望远镜与光学面垂直?
②推导出由转角?
?
计算顶角?
?
的公式。
③三棱镜应如何放置于分光计载物台上?
(3)请证明由棱镜最小偏向角求折射率n的公式。
(4)分光计调整的基本要求是:
、都垂直于。
(5)在分光计的调整中,转动载物台时,反射回来的亮十字总在中间十字丝(横丝)附近移动,说明光轴与。
(6)用自准直法调整望远镜时,若亮十字的反射像正好位于分划板中心,则必定是由于:
①分划板中心正好和物镜焦点重合;②分划板中心正好在物镜焦平面上;③望远镜光轴垂直于反射平面;④以上?
①,②,③?
都不对。
(7)分光计调整时,调节可用渐近法。
(8)简述渐近法调整时的步骤。
(9)能否用三棱镜代替平面镜进行分光计的调节?
为什么?
能否调节到棱镜的三个折射面均垂直于望远镜光轴?
(10)用自准直原理调节望远镜时,如何判断叉丝及其反射像与物镜的焦平面是否严格地共面?
如何判断叉丝是位于物镜焦平面的外侧还是内侧?
(11)弄清分光计要设置两个角游标读数的缘由。
篇三:
南昌大学物理实验报告分光计的调节与使用学生姓名:
王威学号:
6102114075专业班级:
电子142班试验时间:
16时00分第10周星期三座位号:
36教师编号:
成绩:
分光计的调整及光栅常数的测量一实验目的1了解分光计的结构,掌握调节分光计的方法。
2观察光栅的衍射光谱,理解光栅衍射基本规律。
3学会测定光栅的光栅常数.二实验仪器分光计、光栅、低压汞灯电源、平面镜等三实验原理衍射光栅、光栅常数图40-1中a为光栅刻痕(不透明)宽度,b为透明狭缝宽度。
d=a+b为相邻两狭缝上相应两点之间的距离,称为光栅常数。
它是光栅基本参数之一。
图40-1图40-2光栅衍射原理图图40-1中a为光栅刻痕(不透明)宽度,b为透明狭缝宽度。
d=a+b为相邻两狭缝上相应两点之间的距离,称为光栅常数。
它是光栅基本参数之一。
2.光栅方程、光栅光谱由图40-1得到相邻两缝对应点射出的光束的光程差为:
?
?
(a?
b)sin?
?
dsin?
式中光栅狭缝与刻痕宽度之和d=a+b为光栅常数,若在光栅片上每厘米刻有n条刻痕,则光栅常数(a?
b)?
cm。
?
为衍射角。
当衍射角?
满足光栅方程:
dsin?
?
k?
(k=0,±1,±2?
)(40-1)1n学生姓名:
王威学号:
6102114075专业班级:
电子142班试验时间:
16时00分第10周星期三座位号:
36教师编号:
成绩:
时,光会加强。
式中?
为单色光波长,k是明条纹级数。
如果光源中包含几种不同波长的复色光,除零级以外,同一级谱线将有不同的衍射角?
。
因此,在透镜焦平面上将出现按波长次序排列的谱线,称为光栅光谱。
相同k值谱线组成的光谱为同一级光谱,于是就有一级光谱、二级光谱?
?
之分。
图40-3为低压汞灯的衍射光谱示意图,它每一级光谱中有4条特征谱线:
紫色?
1=435.8nm,图40-3绿色?
2=546.1nm,黄色两条?
3=577.0nm和?
4=579.1nm。
四实验步骤1调节分光计
(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。
学生姓名:
王威学号:
6102114075专业班级:
电子142班试验时间:
16时00分第10周星期三座位号:
36教师编号:
成绩:
光栅常数与光波波长的测量
(1)以绿色光谱线的波长?
=546.07nm为已知。
测出其第一级(k=1)光谱的衍射角?
。
为了消除分光计的偏心差,应同时读出分光计左、右两游标的读数。
对k=+1时,记下S1、S2;对k=-1时,记下S1′、S2′。
则所测得的?
为:
?
?
S1?
]?
?
[S2?
S1?
S214重复测量4次,计算d值及其不确定度u(d)。
五数据表格与数据记录绿光由公式?
?
1S2?
S1?
S2?
S1分别求出?
,填入表格中。
4由公式dsin?
?
k?
求得学生姓名:
王威学号:
6102114075专业班级:
电子142班试验时间:
16时00分第10周星期三座位号:
36教师编号:
成绩:
?
546.07?
10?
9?
546.07?
10?
9d1?
?
?
660.222nmd2?
?
?
659.983nmsin?
10.8271sin?
20.8274?
546.07?
10?
9d3?
?
?
659.425nmsin?
30.8281?
546.07?
10?
9d4?
?
?
659.382nmsin?
40.8269?
546.07?
10?
9d5?
?
?
659.863nmsin?
50.8263?
546.07?
10?
9d6?
?
?
659.863nmsin?
60.8263d?
d1?
d2?
?
?
?
?
?
d6?
659.790nm6Ud?
?
(d?
d)6?
52?
0.1051nm六小结与讨论
(1)做此实验观察了光栅的衍射光谱,理解了光栅衍射的基本规律,进一步熟悉了分光计的调节与使用,测定了光栅常数。
达到了实验的预期要求。
(2)讨论:
对于同一光源,分别利用光栅分光和棱镜分光有什么不同?
光栅分光:
光波将在每个狭缝处发生衍射,经过所有狭缝衍射的光波又彼此发生干涉,这种由衍射光形成的干涉条纹是定域于无穷远处的。
光栅在使用面积一定的情况下,狭缝数越多,分辨率越高;对于光栅常数一定的光栅,有效使用面积越大,分辨率越高。
棱镜分光:
棱镜也是分光系统中的一个组成部件,因棱镜色散力随波长不同而变化,所在宽入射角宽波段偏振分光棱镜。
棱镜分辨率随波长变化而变化,在短波部分分辨率较大,即棱镜分光具有“非匀排性”,色谱的光谱为“非匀排光谱”。
这是棱镜分光最大的不足。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 分光计 调节 实验 报告