分光计的调整和光栅常数的测定
分光计调整及光栅常数测量(精编文档).doc
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南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验.
实验名称：分光计调整及光栅常数测量.
学院：信息工程学院专业班级：通信152
学生姓名：宋县锋.
学号：6102215068 序号：23 .
实验地点：
311 .
实验时间：第12周星期3下午 3.45开始.
三、实验仪器：
分光计、光源、光栅、自准镜
四、实验内容和步骤：
.分光计调整
（1）熟悉分光计各调节螺钉作用后，目视粗调载物台、望远镜及平行光管基本水平。
（2）用自准直法将望远镜调焦到无穷远
（3）载物台转轴与望远镜光轴垂直的调节
在望远镜视场中能够看到平面反射镜两面反射回的像。
规律：
平面反射镜两面反射回的像都在视场上方（或下方）时，只需调节望远镜的俯仰调节螺钉。
平面反射镜两面反射回的像一面在视场上方另一面在视场下方时，只需调节载物台的水平调节螺钉。
注意：认定上、下方的像之间的距离后，将在视场上方的像下调1/2距离，或将在视场下方的像上调1/2距离。
调节平行光管
打开光源放在狭缝前，望远镜对准平行光管。
左右移动目镜，观测不同颜色，记录数据。
五、实验数据与处理：=
λ绿光546.07nm =
λ黄光（光1=589.59nm；光2=589.0nm）
初始左右
白0°180°
紫344°50′164°45′
绿341°10′161°8′
黄1 340°11′160°11′
黄2 339°15′159°12′。
南昌大学物理实验报告-分光计调整及光栅常数测量
2 243 ゜ 3'
63 ゜ 1'
南昌大学物理实验报告 姓名：罗程 学号：5902616003 序号：17 班级：能动 161 班 实验名称：分光计调整及光栅常数测量 实验目的: 1.加深对光栅分光原理的理解。 2.用透射光栅测定光栅常量； 3.熟悉分光计的使用方法。 实验仪器：望远镜，载栅其衍射的明条纹满足光栅方程 d sin k （k=0,1,2…）
3.测光栅常量 d,已知绿光λ=546.07nm
衍射光谱级数（K）
左侧衍射光角坐标 左
-1
1
265 ゜ 39' 249 ゜ 51'
-2 275 ゜ 18'
右侧衍射光角坐标 右
85 ゜ 36' 69 ゜ 50'
95 ゜ 16'
2 k左 -k左 - k左
15 ゜ 48'
32 ゜ 15'
16 ゜ 7.5' 3.932
注意事项： 1.测量中光栅位置不可移动，测量中应记下中央明条纹的位置； 2.光学仪器镜头及光栅不可用手摸，轻放轻拿；
3.若度盘 0 刻线过游标 0 刻线，θ=（360 ゜+小）- 大 。
4.游标盘左右读数可消除偏心差， （1 - 2）/ 2 。
原始数据如下：
2 k右 -k右 - k右
15 ゜ 46'
32 ゜ 15'
2 k (2 k左 2 k右）/ 2
15 ゜ 47'
32 ゜ 15'
k 2 k / 2
d
k sin
（mm）
d (d1 d2 ) / 2 (mm)
7.5 ゜ 23.5' 3.977 3.9545
分光镜的调整和光栅常数的测量实验报告
南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：分光计的调节和光栅常数的测量学院：信息工程学院专业班级：计算机科学与技术学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1.了解分光计的基本结构和原理；2.掌握分光计的调整要求和调整方法；3.调整分光计，使其达到最佳工作状态，可进行精密测量；4.用调整好的分光计测三棱镜的顶角；5.观察光栅衍射现象，理解光栅衍射基本规律；学会用分光计测光栅常数。
二、实验原理：①分光计的调节和使用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。
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。
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“”形叉丝和绿色“十”字像。
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向一致，则绿色“十”字像位于分划板“”形叉丝的上横线上，如图3-7-3中的视场。
分光计调整及光栅常数测量实验报告南昌大学
南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：光栅衍射实验学院：机电工程学院专业班级：能源与动力工程162班学生姓名：韩杰学号：5902616051实验地点：基础实验大楼座位号：cos ln 1sin tan ln 1m m m m d dϕλϕϕϕλ∂==∂∂=∂2221()()tan λϕλϕ∆∆=+∆m md d 由以上推导可知，测量d 时，在m ϕ∆一定的情况下，m ϕ越大d 的偏差越小。
但是m ϕ大时光谱级次高，谱线难以观察。
所以要各方面要综合考虑。
而对λ的测量，也是m ϕ越大不确定度越小。
综上，在可以看清谱线的情况下，应该尽量选择级次高的光谱观察，以减小误差。
6.2 求绿线的d 和λ并计算不确定度 1）二级光谱下：由sin mm d λϕ=，代入数据m ϕ=19，可得d =3349.1nm又由mm m m m m d d d d ϕϕϕϕϕϕtan ln )()ln (22∆=∆∂∂=∆∂∂=∆，m ϕ∆=2’得d ∆=3349.1*[2π/(60*180)]/tan(19)=0.6nmd =(3349.1±5.7)nm而实验前已知光栅为300线每毫米，可见测量结果与实际较吻合。
再用d 求其他光的λ：sin /m d m λϕ=2221()()tan λϕλϕ∆∆=+∆m md d对波长较长的黄光：ϕm =20 o 15＇,d=3349nm 代入，可得λ=579.6nm ，λ∆=1.4nm可以看到，三级谱线下测量后计算的结果教二级谱线下的结果其偏差都更小，与理论推断吻合。
6.3 在i=15 o 时，测定波长较短的黄线的波长。
由，m=2，可得：在同侧：λ=577.9nm在异侧：λ=575.9nm6.4 最小偏向角法求波长较长的黄线的波长由公式：,3,2,1,0,2sin2±±±==m m d λδ代入数据：m=2,δ= 39o 51＇代入，得λ=579.4nm与实际值吻合良好。
分光计调节和使用光栅常量测定
分光计调节和使用光栅常量测定分光计是一种用于测量和分析光的仪器，它可以将光束分解成不同波长的组成部分，从而提供光的光谱信息。
分光计具有调节和使用光栅常量测定的功能，这使得它能够更精确地测量和分析光的特性。
分光计的调节是一个关键步骤，它可以确保所测量的光具有适当的强度和波长范围。
分光计的调节通常包括以下几个步骤：1.调节波长：分光计可以调节光的波长范围，这通常通过旋转一个波长选择旋钮来实现。
在调节波长时，需要根据所需要测量的光的波长范围来选择合适的波长。
2.调节入射光强度：分光计具有调节光的强度的功能。
在调节入射光强度时，需要确保所测量的光具有适当的强度，而不会过强或过弱。
3.调节光束宽度：分光计的光束宽度可以通过调节光圈大小和准直器来调节。
光束宽度的调节通常通过旋转一个光束宽度调节旋钮来实现。
使用光栅常量测定是分光计的重要应用之一、光栅常量是光栅片的一个重要参数，它描述了光栅的光栅面积、刻痕数和波长之间的关系。
光栅常量的测定通常使用分光计的光栅扫描和分析功能。
光栅扫描是光栅常量测定的关键步骤之一、在光栅扫描过程中，光栅片会旋转，并且光栅片前面的光束会通过光栅片。
通过对扫描过程中的光束进行分析，可以确定光栅的光栅常量。
分光计的光谱分析功能可以用来测量扫描过程中的光的强度和波长。
通过测量光束强度和波长之间的关系，可以确定光栅的光栅常量。
光栅常量的测定通常需要使用一些标准光源进行校准，以提高测量结果的准确性。
光栅常量的测定可以应用于许多领域，例如光学仪器校准、光谱分析和光学元件研究等。
通过测量光栅常量，可以了解光栅的特性，并为精确的光学测量和分析提供基础。
总之，分光计的调节和使用光栅常量测定是分光计的重要功能之一、通过调节分光计的波长、入射光强度和光束宽度，可以确保测量到的光具有适当的特性。
使用光栅常量测定可以确定光栅的光栅常量，并为光学测量和分析提供准确的基础。
分光计调整和光栅常数测量实验报告
分光计调整和光栅常数测量实验报告一、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、观察光栅衍射现象，测量光栅常数。
二、实验原理1、分光计的原理分光计是一种能精确测量角度的光学仪器。
它由望远镜、平行光管、载物台和读数装置等部分组成。
通过调节分光计，使望远镜和平行光管的光轴都与仪器的中心转轴垂直，从而能够准确测量光线的偏转角度。
2、光栅衍射原理光栅是由大量等宽、等间距的平行狭缝组成的光学元件。
当一束平行光垂直照射在光栅上时，会产生衍射现象。
根据光栅方程：＄d\sin\theta ＝ k\lambda$（其中$d$为光栅常数，＄＼theta$为衍射角，＄k$为衍射级数，＄＼lambda$为入射光波长），在已知入射光波长的情况下，通过测量衍射角$＼theta$，可以计算出光栅常数$d$。
三、实验仪器分光计、光栅、汞灯、平面反射镜四、实验步骤1、分光计的调整粗调：将望远镜、平行光管和载物台大致调水平。
望远镜的调节：调节目镜，使分划板清晰；将平面反射镜放在载物台上，通过调节望远镜的俯仰和水平调节螺丝，使反射回来的十字像清晰且与分划板上的十字叉丝重合。
平行光管的调节：打开平行光管的狭缝，调节平行光管的俯仰和水平调节螺丝，使狭缝像清晰且与望远镜分划板的竖线平行。
载物台的调节：使载物台平面与分光计的中心转轴垂直。
2、光栅的放置将光栅放在载物台上，使光栅平面与平行光管的光轴垂直。
3、测量光栅常数用汞灯作为光源，照亮平行光管的狭缝。
转动望远镜，观察光栅衍射光谱。
找到中央明条纹（零级条纹）和左右两侧的一级、二级等衍射条纹。
分别测量各级衍射条纹对应的角度。
为了减小误差，采用左右游标读数法，即分别读取左右游标对应的角度值，然后取平均值。
五、实验数据记录与处理1、分光计游标读数左游标读数右游标读数2、各级衍射条纹的角度测量一级衍射条纹（左）一级衍射条纹（右）二级衍射条纹（左）二级衍射条纹（右）3、数据处理根据光栅方程计算光栅常数。
分光计的调节和使用 光栅常量的测定
大学物理实验报告（分光计的调节和使用）一、实验目的：1.了解分光计的基本结构和原理；2.掌握分光计的调整要求和调整方法；3.调整分光计，使其达到最佳工作状态，可进行精密测量；4.用调整好的分光计测三棱镜的顶角；5.观察光栅衍射现象，理解光栅衍射基本规律；6.学会用分光计测光栅常数。
二、实验原理：①分光计的调节和使用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。
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。
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“”形叉丝和绿色“十”字像。
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向一致，则绿色“十”字像位于分划板“”形叉丝的上横线上，如图3-7-3中的视场。
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。
分光计的调节及光栅常数的测量
南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验
实验名称：分光计的调节与光栅系数的测量学院：
专业班级：
学生姓名：学号：
实验地点：311 座位号：9
实验时间：
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1 4.调整平行光管
1）目测粗调至平行光轴大致与望远镜光轴相一致
2）打开狭缝，从望远镜中观察，同时调节目镜，直到看见清晰的狭缝像为止，然后调节缝宽，使望远镜视场中缝宽约为1mm 。
3）调节平行光管的倾斜度，达到右图的状态，此时平行光管与望远镜的光轴在同一水平面内，并与分光计中心轴垂直。
4）消除视差，稍微移动望远镜的目镜套筒及转动目镜，最后达到移动头部时，准线与像无相对移动为止
5.光栅和棱镜一样，是重要的分光原件，已广泛应用在单色仪、摄谱仪等光学仪器中，实际上平面平面透射光栅是一组数目极多的等宽等间距的平行狭缝，如下图所示
狭缝光源S 位于透镜1L 的物方焦平面上，G 为光栅，光栅上相邻狭缝间距d ，狭缝缝宽a ，缝间 不透光部分宽为b ，b a d +=称为光栅常量。
本实验所用的全息光栅，则是用全息技术将一系列致密的、等距的干涉条纹在涂有乳胶的玻璃片上感光，经处理后，感光的部分成为不透明的条纹，而未感光的部分成透光的狭缝。
每相邻狭缝间的距离d 就
是光栅常量d ，如右图所示。
自1L 射出的平行光垂直照射在光栅G 上，透镜2L 将与光栅法线成θ角的衍射光汇聚于其像方焦面上的θP 点，产生衍射亮条纹的条件是 λθk d =sin
上式称为光栅方程，式中θ是衍射角，λ是光波波长，k 是条纹级数（0=k ，1±，2±，…），衍。
分光计的调整与光栅常数测量
实验3.7 分光计的调节与使用实验简介实验目的实验仪器实验原理调节要点实验目的•掌握分光计的测量原理及调节方法•用反射法测定三棱镜的顶角•用最小偏向角法测定三棱镜材料的折射率实验仪器•本次实验用到的仪器有分光计、平面镜、三棱镜和钠光源。
•分光计（又名分光测角仪）是用来精确测量角度的仪器。
分光计是光学实验的基本仪器之一，通过角度的测量可以计算媒质折射率、光波波长等相关的物理量，检验棱镜的棱角是否合格、玻璃砖的两个表面是否平行等。
1.分光计的结构2.分光计的调节测量前应调节分光计，达到：•望远镜聚焦到无穷远，望远镜的光轴对准仪器的中心转轴并与中心转轴垂直。
•平行光管出射平行光，且光轴与望远镜的光轴共轴。
•待测光学元件的表面与中心转轴平行。
1) 目视粗调⑤调节望远镜俯仰调节螺钉平行光管俯仰调节螺钉望远镜支架平行光管水平调节螺钉望远镜水平调节螺钉④松开望远镜锁紧螺钉③松开游标盘锁紧螺钉锁紧载物台升降锁紧螺钉②调节载物盘水平调节螺钉①移动底座载物盘水平、望远镜俯仰调节的特例平面镜两侧面的反射像分别位于和时，只需调节望远镜的俯仰调节螺钉d d平面镜两侧面的反射像同时位于或时，只需调节载物盘的水平调节螺钉d d⑵2) 用自准直法将望远镜调焦到无穷远叉丝像分划板视场透光窗反射像旋转目镜调节鼓轮⑴伸缩目镜筒⑶观察不到反射像的原因•目镜中观察到的叉丝和透光窗中黑色十字的像模糊。
（转动目镜调节鼓轮）•望远镜没有聚焦于无穷远。
（松开目镜筒锁紧螺钉，前后移动目镜筒）•平面反射镜的镜面与望远镜的光轴不垂直。
俯视侧视转动载物台或望远镜调节望远镜俯仰或载物盘水平调节螺钉3) 调节望远镜光轴与中心转轴垂直①放置平面镜②拨动游标盘③调节载物盘水平调节螺钉或望远镜俯仰调节螺钉载物盘水平、望远镜俯仰的各半调节d调节载物盘水平调节螺钉d/2调节望远镜俯仰调节螺钉4) 调节平行光管•平行光管由狭缝和准直透镜组成。
狭缝锁紧螺钉俯仰调节螺钉松开狭缝锁紧螺钉前后移动狭缝①转动狭缝调节平行光管俯仰调节螺钉②转动狭缝锁住狭缝锁紧螺钉③3.分光计的测量原理δ ＝(∣α2-α1∣+∣β2-β1∣)/2δ平行光管α2β2望远镜平行光管α1β1望远镜读数方法游标窗口游标盘主刻度盘233º13΄偏心差主刻度盘游标盘实验衍射光栅实验简介实验目的实验仪器实验原理实验内容数据处理注意事项实验简介光栅是由大量相互平行、等宽等间距的狭缝（或刻痕）组成，我们所用光栅是对母光栅进行全息照相所得的干板。
分光计的调整及光栅衍射实验
一、实验名称：分光计的调整与光栅常数的测量二、实验目的：分光计的调整与使用、衍射光栅测定光栅常数。
三、实验原理：光栅上的刻痕起着不透光的作用，当一束单色光垂直照射在光栅上时，各狭缝的光线因衍射而向各方向传播，经透镜会聚相i CA BG互产生干涉，并在透镜的焦平面上形成一系列明暗条纹。
如图 1 所示，设光栅常数d=AB的光栅G，有一束平行光与光栅的法线成i 角的方向，入射到光栅上产生衍射。
从 B 点作 BC垂直于入射光CA，再作 BD垂直于衍射光AD，AD与光栅法线所成的夹角为。
如果在这方向上由于光振动的加强而在 F 处产生了一个明条纹，其光程差CA+AD必等于波长的整数倍，即：F 图 1光栅的衍射d sin sin i m（ 1）式中，为入射光的波长。
当入射光和衍射光都在光栅法线同侧时，（1）式括号内取正号，在光栅法线两侧时，（ 1）式括号内取负号。
如果入射光垂直入射到光栅上，即i=0 ，则（1）式变成：d sin m m（ 2）这里， m=0，±1，±2，±3，⋯，m为衍射级次，m第m级谱线的衍射角。
平行光望远镜物镜黄绿黄绿紫紫中央明纹图 2 衍射光谱的偏向角示意图图 3光栅衍射光谱四、实验仪器：1、分光计图 4 JJY型分光计的结构示意图1- 平行光管狭缝锁紧螺钉；2- 平行光管狭缝装置；3- 平行光管狭缝调节螺钉；4- 平行光管倾斜度调节螺钉；5- 平行光管水平方向调节螺钉；6- 平行光管，7- 载物台锁紧螺钉；8- 载物台；9- 载物台调平螺钉；10- 望远镜；11- 望远镜目镜锁紧螺钉；12- 望远镜目镜调焦螺旋；13- 小电珠； 14- 望远镜倾斜度调节螺钉；15- 望远镜水平方向调节螺钉( 背面 ) ；16- 游标盘；17- 转座水平方向微调螺钉( 背面 ) ；18- 游标； 19- 刻度盘； 20- 底座； 21- 转座与刻度盘锁定螺钉；22- 转座；23- 望远镜止动螺钉( 背面 ) ； 24- 游标盘微动螺钉；25- 游标盘止动螺钉分光计的结构示意图图 5分光计的读数盘刻度盘为 334030’稍多一点，游标盘上的第 17 格恰好与刻度盘上的刻度对齐，因此读数为 334030’+17’ =334047’。
分光计调整及光栅常数测量实验报告
则
则 的不确定度为
结果表示为
六、误差分析
1.当平行光未能严格垂直入射光栅时，将产生误差，用对称测盘法只能消除一阶误差，仍存在二阶误差.
2.光栅光谱、绿十字像、调整叉丝 没有做到三线合一
3.读数时产生的误差
4.分辨两条靠近的黄色谱线很困难,由此可能造成误差
5.仪器本身精度问题带来的误差
七、实验数据
图2
三、实验仪器
分光计、平面镜、汞灯、衍射光栅。
四、实验内容和步骤
1.分光计的调整
目测粗调。根据眼睛的粗略估计，调节望远镜和平行管上的高低倾斜调节螺丝，使望远镜和平行管光轴大致垂直于中心轴；调节载物台下的三个水平调节螺丝，使载物台面大致呈水平状态。
点亮钠光灯，待发光稳定后，调节目镜与分划板之间的距离，看清的准线和带有绿色的十字。将直准镜放在载物台上，使准镜的两反射面与望远镜大致垂直。缓慢转动载物台，使得从望远镜的目镜中观察到亮的十字像。再调准线与目镜的距离，使得目镜中既能看清准线又能看清亮十字像。
光栅和棱镜一样，是重要的分光元件，已广泛应用在单色仪、摄谱仪等光学仪器中。光栅是一组数目极多的等宽、等间距的平行狭缝，如下图中的 ，用刻线机在透明玻璃片上刻出痕宽为b(不透光部分)、缝宽为 (透光部分)的N条平行狭缝，就构成了一个笼透射光栅,d=a+b即为光栅常数。本实验所用的全息光栅，则是用当全息技术使一列极密、等距的干涉条纹涂有乳胶的玻璃片上感光，经处理里后，感光的部分成为不透明的条纹;而未感光的部分成透光的狭缝。
实验分光计的调整及光栅常数的测定
实验分光计的调整及光栅常数的测定实验四分光计的调整及光栅常数的测定分光计作为基本的光学仪器之⼀，它是精确测定光线偏转⾓的仪器，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的有关常数（如折射率、光栅常数、光波波长等），或研究物质的光学特性（如光谱分析）。
应⽤分光计必须经过⼀系列仔细的调整，才能得到准确的结果。
因此，在学习使⽤过程中，要做到严谨、细致，才能正确掌握。
【实验⽬的】1．了解分光计构造的基本原理。
2．学习分光计的调整技术，掌握分光计的正确使⽤⽅法。
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，分光计就是⽤来测量⼊射光与出射光之间偏离⾓度的⼀种仪器。
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的法线都与分光计的刻度盘平⾏。
为此，分光计上装有能造成平⾏光的平⾏光管、观察平⾏光的望远镜及放置光学元件的载物台，它们都装有调节⽔平的螺钉。
为了读出测量时望远镜转过的⾓度，配有与望远镜连接在⼀起的刻度盘，如图4-1所⽰。
各部分别介绍如下：⑴读数装置。
在底座19的中央固定⼀中⼼轴，度盘22和游标盘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；度盘上的刻线把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，对望远镜的两个位置中每⼀位置都读出两个数值，然后对同侧的差值读数取平均值，这样可以消除因偏⼼引起的误差（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，平⾏光管的光轴位置可以通过⽴柱上的调节螺钉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，转动装有狭缝的内套筒使狭缝成严格的垂直状，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。
分光计调整及光栅常数测量实验报告
分光计调整及光栅常数测量实验报告实验目的：调整分光计，测量光栅的常数。
实验原理：1.分光计调整原理：分光计是一种用于测量光的波长和频率的仪器。
分光计主要由鲍尔根定律原理来进行调整，即光栅平面上任意一个入射光束与平面波的等位面平行，即入射光束垂直于光栅平面。
2.光栅常数测量原理：光栅是指一种平行等间距排列的透明或不透明条纹，常用于分光仪器中。
测量光栅常数的常用方法是根据光栅方程，即nλ=d·sinθ，其中n 为光的次级衍射，λ为光的波长，d为光栅常数，θ为入射角度。
实验步骤：分为调整分光计和测量光栅常数两个部分。
调整分光计的步骤如下：1.设置光源并调整亮度，确保光源充分明亮。
2.调整分光计的单色仪，使之接收到一条稳定的单一波长的光。
3.调整分光计的望远镜，使其与单色仪中的光完全重合。
4.调整接收屏，确保光栅上的光平行。
测量光栅常数的步骤如下：1.将光源对准分光计，确保光线垂直照射到光栅上。
2.调整入射角度，使得光栅衍射的主极大完全重合。
3.记下入射角度和衍射角度。
4.根据光栅方程，计算光栅常数。
实验结果：1.调整分光计的结果：经过调整，分光计能够准确地接收到一条稳定的单一波长的光，并且光线重合完全。
2.测量光栅常数的结果：入射角度为θ1，衍射角度为θ2，根据光栅方程计算得到光栅常数为d。
实验讨论：1.调整分光计部分：调整分光计时，要确保光源充分明亮，以确保接收到的光线稳定。
同时，要仔细调整望远镜和接收屏，以确保光线能够完全重合。
2.测量光栅常数部分：在测量光栅常数时，要注意调整入射角度，使得光栅衍射的主极大完全重合，以确保测量结果的准确性。
实验结论：通过调整分光计和测量光栅常数的实验，我们成功地调整了分光计，并测量到了光栅的常数。
大物实验报告分光计的调整及光栅常数的测量.pdf
南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：分光计的调节与使用学院：机电工程学院班级：车辆工程151班学生姓名：吴倩萍学生学号：5902415034实验地点：基础实验大楼B311实验时间：第九周星期三下午3：45开始一、实验目的：1.了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法2.测定两窄缝间的间距二、实验仪器：分光计、钠灯、双面反射镜三、实验原理：1.分光计的调节原理2.利用光干涉原理分光计结构示意图分光计主要由三部分：望远镜，平行光管和主体（底座、度盘和载物台）组成，每部分都有特定的调节螺丝。
附件有小灯泡，小灯泡的低压电源以及看刻度盘的放大镜。
自准望远镜四、实验内容和步骤：【调节步骤】1.目测粗调：根据眼睛的粗略估计，调节望远镜和平行光管上的高低倾斜调节螺丝使载物台大致呈水平状态。
2.用自准法调节望远镜：(1)点亮照明小灯，调节目镜与分划板的距离，看清分划板上的“准线”和带有绿色的小十字窗口（目镜对风滑板调焦）。
(2)将准直镜放在载物台上（如下图），使准直镜的两反射面与望远镜大致垂直。
轻缓转动载物台，从侧面观察，判断从准直镜正、反两面反射的亮十字光线能否进入望远镜。
(3)从望远镜的目镜中观察到亮的十字架象，前后移动目镜对望远镜调焦，使亮十字像成清晰像。
再准线与目镜间距离，使目镜中既能看清准线，又能看清十字像。
注意准线与亮十字像之间有无视差，如有视差，则需反复调节，予以消除。
此时分划板平面，目镜焦平面、物镜焦平面重合在一起，望远镜已经聚焦无穷远，能接受平行光。
3.调整望远镜光轴与风光中心垂直准直镜仍然竖直放置于载物台上，转动载物台，使望远镜分别对准准直镜的反射镜。
利用自准法可以分物台平面，使望远镜先对准准直镜的一个表面，若从望远镜中看到准线与十字反射像不重合，它们的交点在高低方位相差一段距离δ，此时调节望远镜倾斜度，使差距缩小一半；再调节载物台螺丝，消除另一半距离使准线与十字反射像重合。
分光计调整及光栅常数测量实验报告南昌大学
＇＇ ＇ ＇
l n d l n m l n si n m
ln d cosm 1
m
sin m tan m
d d
(
ln d m
)2
(m
)2
ln d m
m
m tan m
（2） 的不确定度
d si n m / m
l n l n d l n( si n m) l n m
l n cos m 1
另外再调载物台使之大致呈水平状态。（2）点亮照明小 灯，调节并看清准线和带有绿色小十字窗口。（3）调节并 使载物台上的准直镜正反两面都进入望远镜，并且成清晰
的像。（4）采取逐步逼近各半调节法使从准直镜上发射 所成的十字叉丝像与准直线重合。（5）目测使平行光管 光轴与望远镜光轴重合，打开狭缝并在望远镜中成清晰的 大约 1mm 宽的狭缝像。（6）使狭缝像分别水平或垂直并 调节使狭缝像中心与十字叉丝中点想重合。调节过程中要 注意已经调节好的要固定好，以免带入新的误差，另外注 意逐步逼近各半调节法的使用。 2.光栅方程和色散率的表达式中各量的物理意义及适用条件? 答：（1）在光栅方程 中λ为实验中所测光的波长，如本实 验中绿光的波长。K 为衍射光谱级数φ为衍射角，d 为光 栅常数即光栅相临两刻蚊间长度。实用条件取决与级数的 选取应与实验相一致。 （2）色散率的表达式 中相应量与光栅方程中具有相同含义。 3.当平行光管的狭缝很宽时，对测量有什么影响? 答：造成测量误差偏大，降低实验准确度。不过，可采取分别 测狭缝两边后求两者平均以降低误差。 4.若在望远镜中观察到的谱线是倾斜的，则应如何调整? 答：证明狭缝没有调与准线重合有一定的倾斜，拿开光栅调节 狭缝与准线重合。 5.为何作自准调节时,要以视场中的上十字叉丝为准，而调节平 行光管时，却要以中间的大十字叉丝为准? 答：因为在自准调节时照明小灯在大十字叉丝下面，另外要保
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实验4-11 分光计的调整及光栅常数测定分光计作为基本的光学仪器之一，它是精确测定光线偏转角的仪器，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的有关常数（如折射率、光栅常数、光波波长等），或研究物质的光学特性（如光谱分析）。
应用分光计必须经过一系列仔细的调整，才能得到准确的结果。
因此，在学习使用过程中，要做到严谨、细致，才能正确掌握。
【实验目的】1． 了解分光计的基本构造，学会调整分光计。
2． 观察光栅衍射现象，学会用分光计测光栅常数。
【实验原理】光栅是利用衍射原理使光发生色散的光学元件，其由大量等宽、等间距、相互平行的狭缝（或刻痕）组成。
光栅分为透射式和反射式两类，并有平面、凹面之分。
根据夫琅和费衍射理论，当波长为λ的单色平行光垂直照射到光栅上时，经每一狭缝的光都要产生衍射，由于各缝发出的衍射光都是相干光，彼此要产生干涉，于是在透镜L 的焦平面上，就会形成一系列被相当宽的暗区隔开的又细又亮的明条纹，称为谱线（见图4-11-1）。
各明条纹所对应的衍射角φ应满足下列条件λφk b a =+sin )( ( ,2,1,0±±=k ) （4-11-1）式中a 为狭缝宽度，b 为缝间距离，（b a +）称为光栅常数，k 为光谱线的级次。
对应于k =0的明条纹为中央明条纹，也称为零级谱线。
若入射光为复色光，则各波长的零级谱线均在同一位置，其它级次的谱线位于零级谱线的两侧，且同级谱线按不同波长，从短波向长波散开，即衍射角逐渐增大，形成光栅光谱。
由式（4-11-1）可以看出，如果已知入射光波长，只要测出其k 级谱线相应的衍射角φ就可以计算出光栅常数。
【实验仪器】分光计、平面反射镜、光栅、汞灯图4-11-1光栅【实验内容与要求】1．调整分光计（1）调整望远镜使之聚焦于无穷远，适于接收平行光。
（2）调整望远镜光轴与仪器转轴垂直。
（3）调整平行光管使之产生平行光，光轴垂直于转轴。
（4）调整狭缝宽度适当（约1mm ），且与望远镜中分划板竖线平行，水平线位于狭缝像中点，并消除视差，如图4-11-8所示。
以上调整方法详见附录分光计的调整部分。
2．放置光栅后的调节（1）取下平面镜，按图4-11-9放置光栅。
使光栅平面垂直于载物台下的两个调节螺丝a 、b 的连线，且使光栅面对着望远镜。
（2）转动载物台，从望远镜中能观察到由光栅面反射回来的绿“+”字像，调节载物台下螺丝a 或b ，使绿“+”字像处于标准位置，如图4-11-8所示。
图4-11-2 图4-11-3（3）紧固载物台和度盘制动螺丝。
旋转望远镜，观察中央明纹两侧的光谱线是否等高。
若不等高，如图4-11-10所示，调载物台调节螺丝c ，直到两边等高为止。
必须注意，谱线等高调好后还需要返回检查光栅平面是否仍平行于转轴，即观察由光栅平面反射回来的绿“+”字像是否仍处于图4-11-8所示的位置。
若有改变，则必须再调节，直到谱线等高和光栅平面平行于转轴两个要求均得到满足为止。
3．测量光栅常数（1）以汞灯为光源，测±1级绿色谱线（λ= 546.07nm ）的衍射角，即转动望远镜，使分划板的竖线分别对准±1级绿色谱线，并记录分光计两个窗口的相应读数。
（2）重复测量5次。
计算光栅常数并用不确定度评定测量结果。
计算衍射角的公式为][411111--'-'+-=θθθθϕ (4-11-2) 式中的11θθ'和为由分光计两个窗口测得的+1级光谱所对应角度的平均值；11--'θθ和为由两个窗口测得的-1级光谱所对应角度的平均值。
【注意事项】1．分光计为精密仪器，各活动部分均应小心操作。
当轻轻推动可转动部件而无法转动时，切记不能强制使其转动，应分析原因后再进行调节。
旋转各旋钮时动作应轻缓。
2．严禁用手触摸光栅及望远镜、平行光管上各透镜的表面，如发现严重玷污，可报告老师进行处理。
3．调节狭缝宽度时应用光源照明，千万不能使其闭合，以免使狭缝受到严重损坏。
4．在测量时，为了使分划板刻线精确对准光谱线（明纹），当转动望远镜基本对准谱光谱线 排列方向图4-11--4平行光管 狭缝像 +字准线像 望远镜光栅线位置后，必须锁定望远镜与刻度盘，利用微动螺丝使之对准。
【思考题】1． 分光计的调整应满足哪些要求？2．为什么当绿色“+”字像对准上叉丝中心时，望远镜光轴必和平面镜垂直？（作光路图说明）附 录一、分光计的构造分光计主要由：底座、平行光管、望远镜、载物平台和读数圆盘（包括度盘和游标盘）五部分组成。
图1-11-2所示是FGY —01型分光计的结构图。
1．圆盘底座它位于分光计的下部，其中心有一竖轴，望远镜和读数盘均可绕该轴转动。
1-平行光管 2-望远镜 3-载物平台 4-狭缝调节螺丝 5-狭缝体固定螺丝 6-平行光管调节螺丝 7-平行光管锁紧螺丝 8-平台升降固定螺母 9-平台台面调节螺丝（3只） 10-平台锁紧螺丝 11、12-压紧螺栓 13-目镜筒锁紧螺丝 14-目镜 15-灯座 16-望远镜调焦螺母 17-望远镜锁紧螺丝 18-望远镜调节螺丝 19-望远镜和游标盘微动螺丝 20-双芯插孔 21-望远镜和游标盘锁紧螺丝 22-度盘锁紧螺丝 23-度盘微动螺丝 24-读数窗（左右各一个） 25-电源开关图4-11-52．平行光管平行光管由透镜和狭缝组成，结构如图4-11-3所示。
它的作用是产生平行光。
平行光管安装在固定于底座的立柱上，狭缝与透镜之间的距离可以通过伸缩狭缝套管来调 节。
只要将狭缝调到透镜的焦平面上，则从狭缝发出的光经透镜后即成为平行光。
14 6 526 3 10724 2511 1227 213 149 8192021 17181522123 16注意：狭缝的刀口是经过精密研磨制成的，为避免损伤狭缝只有在望远镜中看到狭缝像的情况下才能调节狭缝的宽度。
3．望远镜望远镜是用来接收平行光的。
分光计中采用的是自准直望远镜。
它由物镜、目镜和分划板三部分组成。
常用的自准目镜有高斯目镜和阿贝目镜两种。
FGY-01型分光计的望远镜装有阿贝目镜，它由两个镜片组合而成，如图4-11-4所示。
当分划板处于目镜和物镜的共焦面上时，从物镜入射的平行光会聚于分划板上，又经目镜平行射出，这时称望远镜聚焦于无穷远。
望远镜工作时应调整到此状态。
FGY-01型分光计所用的自准直望远镜在目镜和分划板之间，紧靠分划板的下端装有一块全反射小三棱镜，分划板的下部被三棱镜遮挡。
三棱镜紧靠分划板的那一面刻有一“+”字通光窗口。
目镜筒下侧开有一小孔，照明小灯的光经滤光片后自该小孔进入，经全反射小棱镜反射后，沿望远镜光轴方向照亮分划板。
被照亮的分划板相当于一个光源。
利用此光源，就可将物镜和目镜调节到与分划板共焦面的状态。
首先，如果分划板处于目镜的焦平面上，通过目镜就能观察到分划板清晰的像。
其次，改变物镜与分划板的距离，使分划板同时位于物镜的焦平面上，从“+”字窗口发出的光经物镜后成为一束平行光。
如果前方有一平面镜将这束平行光反射回来，再经物镜将成像在位于其焦平面的分划板上，那么从目镜中就可以同时看到分划板与窗口的“+”字形反射像，并且不应该有视差。
这时，物镜与目镜达到了共焦面状态，这就是用自准法调节望远镜使之适合接收平行光的原理。
4．载物平台载物平台用来放置待测物体，它套在转轴上可以单独绕轴旋转。
台面上有夹持待测物的压紧螺栓，下面有三个调节螺丝用来调节载物平台的平直度。
5．读数圆盘读数圆盘是用来指示望远镜或载物平台旋转角的，由度盘和游标盘组成。
盘平面垂直于转轴，并可绕轴转动。
度盘刻有1080条等分刻度线，每小格为02 。
游标盘的角宽度为13°，图4-11-6狭镜物镜平行光管系统图4-11-7三棱镜 目镜头平面镜反射像分划板照明灯泡有40条等分刻线，每小格为30″。
（有些分光计度盘为720分格，游标是30分格，每小格为1′）。
在度盘和游标下面装有照明小灯，光线能透过度盘和游标盘的刻线（透光线）。
当两盘的刻线相重合时，度盘刻线和游标刻线连成一条亮线，其它刻线因相互遮挡而较暗。
读数方法是以游标盘的0线为准，在度盘上读出度值和分值A ；再找游标盘上刚好与度盘的刻线对齐的亮线（若有两条亮线，可取其中间值），根据亮线从游标盘上读出分值和秒值B ，A 和B 之和即为读数值。
读数示例见图4-11-5。
为了消除因度盘和游标盘不同轴而引起的偏心误差，分光计上设置了两个读数窗口，其读数差为180º。
测量转角时，应从两个窗口同时读数，并按下式求平均值2121[21θθθθϕ'-'+-= (4-11-3) 式中11,θθ'为从两个窗口读得的起始值，22,θθ'为转动后读得的值，ϕ为望远镜实际转过的角度。
注意：在测量一个转角时，若某一窗口的先后两次读数中，后一个读数为沿角度增加方向而过度盘上的“360°”的一个读数，如329°10′30″和5°10′30″，则后一读数应加上360°，即应读为329°10′30″和365°10′30″。
反之，若后一读数为沿角度减小的方向转过度盘上的“360º”的读数时，如25°10′45″和353°10′30″则应将前一读数加上360°，变为385°10′45″和353°10′30″。
二、分光计的调整为了精确测量角度，必须使待测角平面平行于读数圆盘平面。
由于制造仪器时已使读数圆盘平面垂直于中心转轴，因而也必须使待测角平面垂直于中心转轴。
为满足此要求，测量前必须对分光计进行调节，以达到三个要求：（1）望远镜聚焦于无穷远。
（2）平行光管出射平行光。
（3）经过待测光学元件的光线（如入射、折射、反射、衍射光线等）构成的平面应与仪器的中心转轴垂直，即要求平行光管、望远镜光轴垂直于转轴；待测元件的光学面应平图4-11-8行于转轴。
为保证这些要求得到满足，必须对分光计进行下述调节。
其中尤以望远镜的调节最为重要，其它调节均以望远镜为准。
具体的调整方法为：1．目测粗调将望远镜转至正对平行光管的位置，旋开螺丝7、17，调节螺丝6、18使望远镜与平行光管大致位于同一水平线上。
调节螺丝9，使载物平台与转轴大致垂直。
接通电源点燃汞灯。
2．精细调节（1）调节望远镜使之聚焦于无穷远。
a. 目镜调焦接通望远镜照明小灯电源，从望远镜中可看到分划板和位于下方的绿色“+”窗口。
旋转目镜，直到使分划板上叉丝成像清晰，且无视差（即眼睛左右移动时叉丝的像不发生明显的移动）为止。
此时分划板已处于目镜的焦平面上。