分光计的调节与使用实验报告

分光计的调节与使用实验报告
一、实验目的
1、了解分光计的结构，掌握分光计的调节和使用方法。

2、利用分光计测量三棱镜的顶角和最小偏向角。

3、通过实验数据计算三棱镜材料的折射率。

二、实验仪器
分光计、三棱镜、钠光灯、平面反射镜。

三、实验原理
1、分光计的结构和原理
分光计主要由望远镜、平行光管、载物台、读数圆盘等部分组成。

望远镜用于观察和瞄准目标，平行光管产生平行光，载物台放置待测物体，读数圆盘用于测量角度。

分光计的读数系统是由主刻度盘和游标盘组成，主刻度盘上刻有 0°到 360°的刻度，游标盘上刻有 30 个小格，精度为 1'。

读取角度时，要分别读取主刻度盘和游标盘的读数，然后相加得到最终的角度值。

2、三棱镜顶角的测量
测量三棱镜顶角的方法有自准法和反射法。

自准法是利用望远镜自身产生平行光，经三棱镜的两个面反射后，再次回到望远镜中，通过
测量望远镜转过的角度来计算顶角。

反射法是将平行光照射在三棱镜
的两个面上，分别测量反射光的角度，然后通过几何关系计算顶角。

3、最小偏向角的测量
当光线以一定的入射角入射到三棱镜的一个面上，经过两次折射后，出射光线相对于入射光线的偏向角会随着入射角的变化而变化。

当偏
向角达到最小值时，入射角和出射角相等，此时的偏向角称为最小偏
向角。

通过测量入射光和出射光的角度，可以计算出最小偏向角。

然后根
据折射率的定义和相关公式，可以计算出三棱镜材料的折射率。

四、实验步骤
1、分光计的调节
（1）粗调
将望远镜、平行光管和载物台大致调至水平，使它们的中心轴线大
致重合。

（2）望远镜的调节
①目镜调焦：使目镜中的十字叉丝清晰。

②物镜调焦：将平面反射镜放在载物台上，使反射镜的一个面与望远镜光轴大致垂直。

通过望远镜观察反射镜，调节望远镜的物镜，使
反射回来的十字叉丝清晰。

③望远镜的自准直调节：旋转载物台，使反射镜的另一个面也能反射回清晰的十字叉丝，此时望远镜已调至自准直状态。

（3）平行光管的调节
①调节平行光管的俯仰，使平行光管的光轴与望远镜的光轴大致平行。

②调节平行光管的狭缝宽度，使狭缝成像清晰。

③调节平行光管的焦距，使狭缝位于平行光管物镜的焦平面上，此时从平行光管射出的光为平行光。

（4）载物台的调节
调节载物台的三个螺丝，使载物台水平。

2、三棱镜顶角的测量
（1）自准法测量顶角
将三棱镜放在载物台上，使三棱镜的一个折射面与望远镜光轴大致垂直。

通过望远镜观察三棱镜的另一个折射面反射回来的十字叉丝，记录望远镜的读数。

然后旋转载物台 180°，再次观察反射回来的十字叉丝，记录望远镜的读数。

两次读数之差的一半即为三棱镜的顶角。

（2）反射法测量顶角
将三棱镜放在载物台上，使平行光管射出的平行光照射在三棱镜的两个折射面上。

分别通过望远镜观察两个折射面反射回来的光线，记录其角度。

根据几何关系计算出顶角。

3、最小偏向角的测量
（1）找到最小偏向角的位置
旋转载物台，改变入射角，观察出射光线的位置。

当出射光线的移动方向发生改变时，即为最小偏向角的位置。

（2）测量最小偏向角
分别测量入射光和出射光的角度，计算出最小偏向角。

4、重复测量
多次测量顶角和最小偏向角，取平均值以减小误差。

五、实验数据及处理
1、顶角的测量
自准法测量
第一次测量：望远镜读数为_____，旋转 180°后读数为_____，顶角为_____。

第二次测量：望远镜读数为_____，旋转 180°后读数为_____，顶角为_____。

第三次测量：望远镜读数为_____，旋转 180°后读数为_____，顶角为_____。

平均值：顶角＝＿____。

反射法测量
第一次测量：反射光角度为_____，顶角为_____。

第二次测量：反射光角度为_____，顶角为_____。

第三次测量：反射光角度为_____，顶角为_____。

平均值：顶角＝＿____。

2、最小偏向角的测量
第一次测量：入射光角度为_____，出射光角度为_____，最小偏向角为_____。

第二次测量：入射光角度为_____，出射光角度为_____，最小偏向角为_____。

第三次测量：入射光角度为_____，出射光角度为_____，最小偏向角为_____。

平均值：最小偏向角＝＿____。

3、折射率的计算
根据折射率的公式：＄n ＝＼frac{＼sin\frac{A ＋＼delta_{min}｝｛2}｝｛＼sin\frac{A}｛2}｝＄，其中 A 为顶角，＄＼delta_{min}＄为最小偏向角，计算出三棱镜材料的折射率。

六、误差分析
1、仪器误差
分光计的刻度盘和游标盘存在一定的误差，可能导致角度测量的不准确。

2、调节误差
在分光计的调节过程中，如果没有调节到位，会影响实验结果的准确性。

例如，望远镜没有调至自准直状态，平行光管没有射出平行光等。

3、读数误差
读取角度时，由于人的视觉误差和读数的不仔细，可能会导致读数的错误。

4、系统误差
实验中可能存在一些无法消除的系统误差，如三棱镜的加工精度、光线的散射等。

七、注意事项
1、调节分光计时要小心谨慎，避免用力过猛损坏仪器。

2、测量过程中要保持仪器的稳定，避免震动和移动。

3、读数时要仔细，确保读数的准确性。

4、实验结束后，要将仪器整理好，放回原处。

八、实验总结
通过本次实验，我们熟悉了分光计的结构和调节方法，掌握了利用
分光计测量三棱镜顶角和最小偏向角的实验技能，并通过实验数据计
算出了三棱镜材料的折射率。

在实验过程中，我们遇到了一些问题，
如分光计的调节比较困难、读数容易出错等。

通过不断地尝试和改进，我们最终完成了实验，并对误差进行了分析。

本次实验提高了我们的
动手能力和数据处理能力，为今后的学习和实验打下了良好的基础。