分光计的调节及棱镜折射率的测定
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光学实验
分光计的调节及棱镜 折射率的测定
苏州大学物理实验教学中心
目 录
实验目的 实验原理及仪器 实验内容 数据处理 思 考 题 注意事项
光学实验
苏州大学物理实验教学中心
实验目的
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
1、了解分光仪的结构,掌握分光仪的调节 和使用方法； 2、掌握测定棱镜顶角的方法； 3、学会用最小偏向角测定棱镜的折射率。
望远镜套筒锁定 螺钉
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
分光计的调节及棱镜折射率的测定
4、调节望远镜主轴垂直于仪器转轴 、
（1）轻缓转动游标盘，使镜面旋转一个小角度 ） 小角度，从望远镜外侧 外侧用眼睛观察 小角度 外侧 从平面镜反射回的绿十字像。适当调节望远镜和载物平台的倾斜度，使绿 十字反射像和 望远镜处于同一高度 同一高度。转动载物平台，从目镜中找出反射回 同一高度 来的绿十字像。 （图中人眼高度比望远镜低， 图中人眼高度比望远镜低， 因此反射像偏低， 因此反射像偏低，须抬高靠 近自己一侧的载物平台或降 低望远镜筒， 低望远镜筒，才能在望远镜 目镜中观察到反射像） 目镜中观察到反射像）
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
分光计的调节及棱镜折射率的测定
上交叉点上。 （2）用“各半调节法”（1/2调节法），将绿十字像调至分划板的上交叉点 ） 上交叉点 假设反射镜（A面）反射回来的绿十字在目镜视场中的位置如图a所示， 它与分划板上交叉丝相距h。则调节望远镜水平调节螺钉使亮“十”字像上升 h/2，如图b，再调节载物台下三个螺钉中离操作者最近的一个螺钉，使绿十字 像上升h/2至分划板上交叉点上，如图c所示。 转动游标盘（连同载物台） ，寻找反射镜另一面（B面）反射回来的绿 十字，用同样的方法将绿十字像调至分划板的上交叉点上。 如此反复调节两面 的绿十字像，直到反射镜 A、B两面反射回来的绿十 字像都能与分划板的上交 叉点重合，则望远镜主轴 垂直于分光计的旋转主轴。
止动螺钉
锁定螺钉
止动螺钉（位于分光计背后），缓慢转动游标盘 游标盘（连 （3）松开游标盘止动螺钉 ） 止动螺钉 游标盘 同载物台），观察载物台是否处于水平状态。否则，要分别细心调节载 物台下三个螺钉，用眼睛粗测，满足水平状态为止。
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
3、调节望远镜聚焦于无穷远 、
光学实验
分光计的使用
分光计的调节及棱镜折射率的测定
自准直法
Ti
α = 180 −T2 −T1
o
Ti
'
三棱镜放置要求： 三棱镜放置要求： 待测顶角在载物平台的中心， 待测顶角在载物平台的中心，磨面 正对着平行光管，并与平行光管垂直。 正对着平行光管，并与平行光管垂直。 苏州大学物理实验教学中心
光学实验
支架
苏州大学物理实验教学中心
苏州大学物理实验教学中心
实验原理及仪器
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
苏州大学物理实验教学中心
实验原理及仪器
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
读 数 盘 的 读 数
22° 30'+ 9 ' = 22°39 ' 苏州大学物理实验教学中心
实验内容
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
1、分光计的调节 、 2、分光计的使用 、
5
i
SA =
− A)
2
n (n − 1)
σ仪 =
1′ 3
合成不确定度：
uA = SA + σ 仪
2
2
实 验
结 果：
A = A ± uA
苏州大学物理实验教学中心
数据处理
2.最小偏向角的测量 2.最小偏向角的测量
T1 T2
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
Leabharlann Baidu
ϕ 左 ϕ右
1 2 3 4 5
′ ′ ϕ左 ϕ右
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
1、粗调望远镜处于水平状态 、 转动望远镜使它与平 行光管成 90度角，眼睛 距望远镜50cm左右，粗测 望远镜是否处于水平状态， 如果不水平，可调整望远 望远 镜水平调节螺钉，使之处 镜水平调节螺钉 于水平状态。
分光计的调节及棱镜折射率的测定
望远镜水平调 节螺钉
分光计的调节及棱镜折射率的测定
狭缝套筒锁定 螺钉
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
分光计的调节及棱镜折射率的测定
（2） 调节平行光管狭缝宽度。通过狭缝宽度调节手轮调整 平行光管的狭缝宽度，一般调节到1mm左右。 狭缝宽度调节 手轮
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
分光计的调节及棱镜折射率的测定
自准直法
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
ϕ 左 ϕ右
1 2 3 4 5
T1
′ ′ ϕ左 ϕ右
T2
A
A
1 ′ ′ A = 180 − [(ϕ 右 − ϕ 左 ) + (ϕ 右 − ϕ 左 )] 2
o
苏州大学物理实验教学中心
数据处理
∑ (A
5 i =1
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
A=
∑ Ai
（3） 松开狭缝套筒锁定螺钉，缓慢转动狭缝套筒，直至 视场中的狭缝像与分划板中铅垂准线重合为止。
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
（4）调节平行光管主轴处于 水平状态。调节平行光管水平 调节螺钉，直至狭缝像被分划 板中央水平准线平分为止。至 此，分光计已调整在良好的工 作状态下，可以进行各项测量 了。
A + δm sin 2 n= A sin 2
un =
=
n = n ± un =
苏州大学物理实验教学中心
思考题
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
1、分光计游标盘上为什么要设置两个游标？ 两个游标应如何利用？ 2、为什么不宜选用三棱镜来调节分光计?
苏州大学物理实验教学中心
h/2 h b
a
c 苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
分光计的调节及棱镜折射率的测定
（3）将平面镜转过90°, 如图所示 ） 放置。转动游标盘（连载物台），使 平面镜某一面（A面或B面）正对望远 镜，在中找出绿十字像，然后单独调 单独调 节载物台下的水平调节螺钉a，使平 节载物台下的水平调节螺钉a 面镜反射回来的绿十字像位于分划板 上交叉点上。这样载物台平面法线基 本上与分光计旋转主轴重合。 注意： 注意： 1、平面镜须拿起 拿起以后转过90°放置，不得在载物平台上转动。 拿起 2、若在平面镜中找不到反射回来的绿十字像，只须耐心调节载 调节载 物台下的水平调节螺钉a即可 即可。 物台下的水平调节螺钉 即可。 苏州大学物理实验教学中心
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
2、粗调载物台水平 、
分光计的调节及棱镜折射率的测定
（1）将载物台上三条120度等分线与载物台下三个水平调 ） 节螺钉对齐，再将平面反光镜按图放置到载物台上。
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
分光计的调节及棱镜折射率的测定
锁定螺钉，调节载物台的高度满足反射 （2）松开载物台套筒上高低调节锁定螺钉 ） 锁定螺钉 镜中心与望远镜轴线等高 等高。 等高 游标盘
δm
δm
苏州大学物理实验教学中心
数据处理
δm
∂n ∂A
∂n ∂δ
光学实验
1 ′ ′ = [(ϕ 右 − ϕ 左 ) + (ϕ 右 − ϕ 左 )] 2
= − sin 1 δ m / 2 sin 2 A = 2 2
= 1 cos 1 ( A + δ m ) / sin A = 2 2 2
2 ∂n ( ∂A u A ) 2 ∂n + ( ∂δ uδ )
注意事项
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
1.分光计调节或使用中，若平行光管发出的光不清晰，只能通过调节平行 光管来调整，不能通过调节望远镜筒来获得； 2.调节和测量中，转动望远镜时，不得拉 着镜筒转动，须拉着支架（三角形部 支架（ 支架 分）转动，以免拉断连接望远镜筒的弹 簧片； 3.调节中，游标盘的止动螺钉须松开，测 量时再锁定，不得在锁定的情况下强行 转动游标盘； 4.放置或移动三棱镜和光栅时，不得用 手接触其光学表面。
分光计的使用
2、测量最小偏向角 、
分光计的调节及棱镜折射率的测定
苏州大学物理实验教学中心
数据处理
1.三棱镜顶角的测量 1.三棱镜顶角的测量 反射法
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
A=
∑ Ai
5
SA =
∑ (A
5 i =1
i
− A)
2
n (n − 1)
3 苏州大学物理实验教学中心
σ仪 =
1′
数据处理
分光计的调节及棱镜折射率的测定
水平调节螺钉
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的使用
1、三棱镜顶角的测量 、
分光计的调节及棱镜折射率的测定
反射法
三棱镜放置要求： 三棱镜放置要求： 待测顶角在载物平台的中心， 待测顶角在载物平台的中心，磨面 与平行光管垂直。 与平行光管垂直。 苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
分光计的调节及棱镜折射率的测定
（4）转动游标盘（连载物平台），从目镜中观察绿十字像是否 沿叉丝水平线平行移动，若不平行，则须松开望远镜套筒锁定 螺钉，转动分划板套筒使其平行。
注意： 注意：不要破坏望远镜已调好的焦距。 。 苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
5、平行光管的调节 、 （1）调节平行光管发出平行 ） 光。点亮汞光灯，转动望远 镜正对平行光管，松开平行 光管狭缝套筒锁定螺钉，前 后缓慢伸缩平行光管狭缝套 筒，直至在目镜中看到的狭 缝像最清晰，则此时平行光 管发出平行光。
分光计的调节及棱镜折射率的测定
（1）点亮目镜照明小灯，然后缓慢转动目镜调焦手轮， ）
直到能够清晰地看到分划板上的黑十字叉丝。
目镜调焦手轮
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
分光计的调节及棱镜折射率的测定
望远镜套筒锁定螺钉， （2）将平面镜贴住望远镜物镜镜头，松开望远镜套筒锁定螺钉 ） 望远镜套筒锁定螺钉 前后伸缩望远镜套筒，直到能够看到清晰的绿色亮“十”字像， 如图所示，然后重新锁紧望远镜套筒锁定螺钉。 此时，望远镜 聚焦于无穷远。
分光计的调节及棱镜 折射率的测定
苏州大学物理实验教学中心
目 录
实验目的 实验原理及仪器 实验内容 数据处理 思 考 题 注意事项
光学实验
苏州大学物理实验教学中心
实验目的
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
1、了解分光仪的结构,掌握分光仪的调节 和使用方法； 2、掌握测定棱镜顶角的方法； 3、学会用最小偏向角测定棱镜的折射率。
望远镜套筒锁定 螺钉
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
分光计的调节及棱镜折射率的测定
4、调节望远镜主轴垂直于仪器转轴 、
（1）轻缓转动游标盘，使镜面旋转一个小角度 ） 小角度，从望远镜外侧 外侧用眼睛观察 小角度 外侧 从平面镜反射回的绿十字像。适当调节望远镜和载物平台的倾斜度，使绿 十字反射像和 望远镜处于同一高度 同一高度。转动载物平台，从目镜中找出反射回 同一高度 来的绿十字像。 （图中人眼高度比望远镜低， 图中人眼高度比望远镜低， 因此反射像偏低， 因此反射像偏低，须抬高靠 近自己一侧的载物平台或降 低望远镜筒， 低望远镜筒，才能在望远镜 目镜中观察到反射像） 目镜中观察到反射像）
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
分光计的调节及棱镜折射率的测定
上交叉点上。 （2）用“各半调节法”（1/2调节法），将绿十字像调至分划板的上交叉点 ） 上交叉点 假设反射镜（A面）反射回来的绿十字在目镜视场中的位置如图a所示， 它与分划板上交叉丝相距h。则调节望远镜水平调节螺钉使亮“十”字像上升 h/2，如图b，再调节载物台下三个螺钉中离操作者最近的一个螺钉，使绿十字 像上升h/2至分划板上交叉点上，如图c所示。 转动游标盘（连同载物台） ，寻找反射镜另一面（B面）反射回来的绿 十字，用同样的方法将绿十字像调至分划板的上交叉点上。 如此反复调节两面 的绿十字像，直到反射镜 A、B两面反射回来的绿十 字像都能与分划板的上交 叉点重合，则望远镜主轴 垂直于分光计的旋转主轴。
止动螺钉
锁定螺钉
止动螺钉（位于分光计背后），缓慢转动游标盘 游标盘（连 （3）松开游标盘止动螺钉 ） 止动螺钉 游标盘 同载物台），观察载物台是否处于水平状态。否则，要分别细心调节载 物台下三个螺钉，用眼睛粗测，满足水平状态为止。
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
3、调节望远镜聚焦于无穷远 、
光学实验
分光计的使用
分光计的调节及棱镜折射率的测定
自准直法
Ti
α = 180 −T2 −T1
o
Ti
'
三棱镜放置要求： 三棱镜放置要求： 待测顶角在载物平台的中心， 待测顶角在载物平台的中心，磨面 正对着平行光管，并与平行光管垂直。 正对着平行光管，并与平行光管垂直。 苏州大学物理实验教学中心
光学实验
支架
苏州大学物理实验教学中心
苏州大学物理实验教学中心
实验原理及仪器
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
苏州大学物理实验教学中心
实验原理及仪器
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
读 数 盘 的 读 数
22° 30'+ 9 ' = 22°39 ' 苏州大学物理实验教学中心
实验内容
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
1、分光计的调节 、 2、分光计的使用 、
5
i
SA =
− A)
2
n (n − 1)
σ仪 =
1′ 3
合成不确定度：
uA = SA + σ 仪
2
2
实 验
结 果：
A = A ± uA
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数据处理
2.最小偏向角的测量 2.最小偏向角的测量
T1 T2
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
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ϕ 左 ϕ右
1 2 3 4 5
′ ′ ϕ左 ϕ右
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光学实验
分光计的调节
1、粗调望远镜处于水平状态 、 转动望远镜使它与平 行光管成 90度角，眼睛 距望远镜50cm左右，粗测 望远镜是否处于水平状态， 如果不水平，可调整望远 望远 镜水平调节螺钉，使之处 镜水平调节螺钉 于水平状态。
分光计的调节及棱镜折射率的测定
望远镜水平调 节螺钉
分光计的调节及棱镜折射率的测定
狭缝套筒锁定 螺钉
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光学实验
分光计的调节
分光计的调节及棱镜折射率的测定
（2） 调节平行光管狭缝宽度。通过狭缝宽度调节手轮调整 平行光管的狭缝宽度，一般调节到1mm左右。 狭缝宽度调节 手轮
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光学实验
分光计的调节
分光计的调节及棱镜折射率的测定
自准直法
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
ϕ 左 ϕ右
1 2 3 4 5
T1
′ ′ ϕ左 ϕ右
T2
A
A
1 ′ ′ A = 180 − [(ϕ 右 − ϕ 左 ) + (ϕ 右 − ϕ 左 )] 2
o
苏州大学物理实验教学中心
数据处理
∑ (A
5 i =1
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
A=
∑ Ai
（3） 松开狭缝套筒锁定螺钉，缓慢转动狭缝套筒，直至 视场中的狭缝像与分划板中铅垂准线重合为止。
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
（4）调节平行光管主轴处于 水平状态。调节平行光管水平 调节螺钉，直至狭缝像被分划 板中央水平准线平分为止。至 此，分光计已调整在良好的工 作状态下，可以进行各项测量 了。
A + δm sin 2 n= A sin 2
un =
=
n = n ± un =
苏州大学物理实验教学中心
思考题
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
1、分光计游标盘上为什么要设置两个游标？ 两个游标应如何利用？ 2、为什么不宜选用三棱镜来调节分光计?
苏州大学物理实验教学中心
h/2 h b
a
c 苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
分光计的调节及棱镜折射率的测定
（3）将平面镜转过90°, 如图所示 ） 放置。转动游标盘（连载物台），使 平面镜某一面（A面或B面）正对望远 镜，在中找出绿十字像，然后单独调 单独调 节载物台下的水平调节螺钉a，使平 节载物台下的水平调节螺钉a 面镜反射回来的绿十字像位于分划板 上交叉点上。这样载物台平面法线基 本上与分光计旋转主轴重合。 注意： 注意： 1、平面镜须拿起 拿起以后转过90°放置，不得在载物平台上转动。 拿起 2、若在平面镜中找不到反射回来的绿十字像，只须耐心调节载 调节载 物台下的水平调节螺钉a即可 即可。 物台下的水平调节螺钉 即可。 苏州大学物理实验教学中心
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光学实验
分光计的调节
2、粗调载物台水平 、
分光计的调节及棱镜折射率的测定
（1）将载物台上三条120度等分线与载物台下三个水平调 ） 节螺钉对齐，再将平面反光镜按图放置到载物台上。
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
分光计的调节及棱镜折射率的测定
锁定螺钉，调节载物台的高度满足反射 （2）松开载物台套筒上高低调节锁定螺钉 ） 锁定螺钉 镜中心与望远镜轴线等高 等高。 等高 游标盘
δm
δm
苏州大学物理实验教学中心
数据处理
δm
∂n ∂A
∂n ∂δ
光学实验
1 ′ ′ = [(ϕ 右 − ϕ 左 ) + (ϕ 右 − ϕ 左 )] 2
= − sin 1 δ m / 2 sin 2 A = 2 2
= 1 cos 1 ( A + δ m ) / sin A = 2 2 2
2 ∂n ( ∂A u A ) 2 ∂n + ( ∂δ uδ )
注意事项
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
1.分光计调节或使用中，若平行光管发出的光不清晰，只能通过调节平行 光管来调整，不能通过调节望远镜筒来获得； 2.调节和测量中，转动望远镜时，不得拉 着镜筒转动，须拉着支架（三角形部 支架（ 支架 分）转动，以免拉断连接望远镜筒的弹 簧片； 3.调节中，游标盘的止动螺钉须松开，测 量时再锁定，不得在锁定的情况下强行 转动游标盘； 4.放置或移动三棱镜和光栅时，不得用 手接触其光学表面。
分光计的使用
2、测量最小偏向角 、
分光计的调节及棱镜折射率的测定
苏州大学物理实验教学中心
数据处理
1.三棱镜顶角的测量 1.三棱镜顶角的测量 反射法
光学实验
分光计的调节及棱镜折射率的测定
A=
∑ Ai
5
SA =
∑ (A
5 i =1
i
− A)
2
n (n − 1)
3 苏州大学物理实验教学中心
σ仪 =
1′
数据处理
分光计的调节及棱镜折射率的测定
水平调节螺钉
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的使用
1、三棱镜顶角的测量 、
分光计的调节及棱镜折射率的测定
反射法
三棱镜放置要求： 三棱镜放置要求： 待测顶角在载物平台的中心， 待测顶角在载物平台的中心，磨面 与平行光管垂直。 与平行光管垂直。 苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
分光计的调节及棱镜折射率的测定
（4）转动游标盘（连载物平台），从目镜中观察绿十字像是否 沿叉丝水平线平行移动，若不平行，则须松开望远镜套筒锁定 螺钉，转动分划板套筒使其平行。
注意： 注意：不要破坏望远镜已调好的焦距。 。 苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
5、平行光管的调节 、 （1）调节平行光管发出平行 ） 光。点亮汞光灯，转动望远 镜正对平行光管，松开平行 光管狭缝套筒锁定螺钉，前 后缓慢伸缩平行光管狭缝套 筒，直至在目镜中看到的狭 缝像最清晰，则此时平行光 管发出平行光。
分光计的调节及棱镜折射率的测定
（1）点亮目镜照明小灯，然后缓慢转动目镜调焦手轮， ）
直到能够清晰地看到分划板上的黑十字叉丝。
目镜调焦手轮
苏州大学物理实验教学中心
光学实验
分光计的调节
分光计的调节及棱镜折射率的测定
望远镜套筒锁定螺钉， （2）将平面镜贴住望远镜物镜镜头，松开望远镜套筒锁定螺钉 ） 望远镜套筒锁定螺钉 前后伸缩望远镜套筒，直到能够看到清晰的绿色亮“十”字像， 如图所示，然后重新锁紧望远镜套筒锁定螺钉。 此时，望远镜 聚焦于无穷远。