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：分光计

用分光计测光栅波长

一、选择题：

1、属于分光计调节完毕的标准的是：（）

（1）、望远镜能接收平行光；

（2）、平行光管能发出平行光；、（3）、望远镜的主光轴和平行光管的主光轴达到同轴等高并与载物台的法线方向垂直；

（4）、载物台达到水平。

A、（1）（2）（3）（4）；B、（1）（2）（3）；

C、（1）（2）（4）；D、（1）（3）（4）

2、为使望远镜能接收平行光，需要用（）调节望远镜。

A、自准法；B、各半调节法；

C、调节望远镜水平度调节螺钉；D、调节目镜调节手柄。

3、为能清晰观察到两横一竖的背景叉丝，应调节（）

A、目镜调节手柄；B、前后移动叉丝套筒；

C、望远镜水平度调节螺钉；D、双面反射镜的位置。

4、为能清晰观察到“十”字光斑的像，需调节（）

A、目镜调节手柄；B、前后移动叉丝套筒；

C、望远镜水平度调节螺钉；D、双面反射镜的位置。

5、为能清晰观察到狭缝像，需调节（）

A、目镜调节手柄；B、前后移动叉丝套筒；

C、平行光管水平度调节螺钉；D、前后移动狭缝。

6、为使得望远镜主轴垂直于分光计主轴，需采用（）消除高差。

A、自准法B、各半调节法

C、调节望远镜水平度调节螺钉D、调节载物台水平度调节螺钉

7、各半调节法消除高差时，应分别调节以下哪两个螺钉各消去h/2的高差（）

（1）望远镜水平度调节螺钉；（2）载物台水平度调节螺钉；（3）平行光管水平度调节螺钉；

（4）目镜固紧螺钉；（5）狭缝固紧螺钉。

A、（1）（2）B、（1）（3）

C、（2）（3）D、（4）（5）

8、分光计读书盘上设两个副标尺的作用为：（）

A、一次可以读两个读书；B、相互校验估读数；

C、厂家设计，没什么作用；D、方便读数。

二、填空题：

1、光栅衍射时，汞灯第一级光谱各色光的颜色为。

2、光栅衍射时，汞灯光谱中央明条纹的颜色为。

三、简答题：

1、分光计调节完毕的标准是那些？

2、自准法调节望远镜的目的是什么？

第三篇：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。

第四篇：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。

第五篇：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。