分光计的调整和三棱镜折射率的测定讲课稿
分光计的调节和三棱镜折射率的测量中文教案
分光计的调节和三棱镜折射率的测量分光计是精确测定光线偏转角的仪器，也称测角仪。
光学中的许多基本量如波长，折射率等都可以直接或间接的表现为光线的偏转角，因而利用它可测量波长、折射率，此外还能精确的测量光学平面间的夹角。
许多光学仪器（棱镜光谱仪、光栅光谱仪、分光光度计、单色仪等）的基本结构也是以它为基础的，所以分光计是光学实验中的基本仪器之一。
使用分光计时必须经过一系列的精细的调整才能得到准确的结果，他的调整技术是光学实验中的基本技术之一，必须正确掌握。
本实验的目的就在于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折射率大小（本实验测量的是三棱镜对绿光的折射率）。
一、实验目的1. 熟悉分光计的调节和使用方法。
2. 观察色散现象，掌握用最小偏向角法测三棱镜的折射率。
二、实验仪器JJY 1′型分光计、低压汞灯、三棱镜、双面平行平面镜。
三、实验原理用最小偏向角法测三棱镜的折射率。
如图1，一束单色光以角入射到AB面上，经棱镜两次折射后，从AC面射出来，出射角为i2′。
入射光和出射光之间的夹角δ称为偏向角。
当三棱镜的顶角A一定时，偏向角δ的大小随入射角i1的变化而变化。
而当i1=i2′时，δ为最小（证明略）。
这时的偏向角称为最小偏向角，记为δmin。
由图1可以看出，这时i1′=A 2δmin=i1−i1′=i1−Ai1=12(δmin+A)设棱镜材料折射率为n，则sini1=nsini1′=nsin A 2故n=sini1sinA2=sinδmin+A2sinA2由此可知，要求得棱镜材料的折射率n，必须测出其顶角A和最小偏向角δmin。
图2 自准直法测三棱镜顶角原理图由图2可知，只要测出三棱镜两个光学面法线之间的夹角 ，即可求得顶角A。
四、分光计的结构及调节方法1．分光计的结构：分光计主要由底座、平行光管、望远镜、载物台和读数圆盘五部分组成。
外形如图3所示。
图3 分光计结构图1——狭缝装置；2——狭缝装置锁紧螺钉；3——平行光管；4——制动架（二）；5——载物台；6——载物台调节螺钉（3只）；7——载物台锁紧螺钉；8——望远镜；9——目镜锁紧螺钉；10——阿贝式自准直目镜；11——目镜调节手轮；12——望远镜仰角调节螺钉；13——望远镜水平调节螺钉；14——望远镜微调螺钉；15——望远镜制动螺钉；16——制动架（一）；17——底座；18——转座；19——刻度盘；20——游标盘；21——游标盘微调螺钉；22——游标盘制动螺钉；23——平行光管水平调节螺钉；24——平行光管仰角调节螺钉；25——狭缝宽度调节螺钉图4 望远镜的结构（1）底座——中心有一竖轴，望远镜和读数圆盘可绕该轴转动，该轴也称为仪器的公共轴或主轴。
分光计的调整及三棱镜折射率的测定
3、最小偏角法测折射率
一束平行单色光，入射AB面，经折射后从AC射出（如图6所示），入射光和出射光的夹角δ称为偏向角。当入射角i等于出射角i′时，
偏向角有最小值，称为最小偏向角，以 表示。
当 时，由折射定律得
故有
（1）
又因
分光计的调整和三棱镜折射率的测定
1、
（1）了解分光计的结构和各部分的作用，学会分光计的调整和使用方法。
（2）学会用最小偏向角法测定棱镜材料的折射率。
2、
JJY-1型分光计、光源（钠光灯或汞灯）、三棱镜、双面平面镜 （如图1所示）
3、
1、分光计的结构
分光计由平行光管、望远镜、载物台、读数装置四个主要部分构成
1-小灯 2-分划板套筒 3-目镜 4-目镜筒制动螺丝 5-望远镜倾斜度调节螺丝 6-望远镜镜筒 7-夹持待测件弹簧片 8-平行光管 9-平行光管倾斜度调节螺丝 10-狭缝套筒制动螺丝 11-狭缝宽度调节螺丝 12-游标圆盘制动螺丝 13-游标圆盘微调螺丝 14-放大镜 15-游标圆盘 16-刻度圆盘 17-底座 18-刻度圆盘制动螺丝 19-刻度圆盘微调螺丝 20-载物小平台 21-载物台水平调节螺丝 22-载物台紧固螺丝
粗调（目测判断）：使望远镜、平行光管和载物台面大致垂直于中心轴。
细调：调整望远镜适合观察平行光。
调节目镜，使视场中能清晰地看到“十”字形叉丝。
调节望远镜主光轴垂直于分光计的中心轴。
按图7（a）的方式，将双面镜置在载物台上。找到“十”字斑的像后，调节望远镜中的叉丝套筒，消除视差，使在望远镜中能清晰地看到像。采用渐近法（或称各自半调节法）调节，使得平面镜法线与望远镜主光轴平行，“十”字两光斑的反射像与“十”字形叉丝的上焦点重合（如图8）。旋转载物台 之后也能重合。再将双面镜旋转 [如图7（b）所示]，重复上述步骤。
大学物理实验 分光计的调整和三棱镜折射率的测定
实验二十分光计的调整和三棱镜折射率的测定【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．了解测定棱镜顶角的方法。
3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。
【实验器材】分光计、钠灯、三棱镜、双面平面镜。
【实验原理】分光计是一种常用的光学仪器，实际上就是一种精密的测角仪，在几何光学实验中，主要用来测定棱镜角、光束的偏向角等，而在物理光学实验中，加上分光元件（棱镜、光栅）即可作为分光仪器，用来观察、测量光谱线的波长等。
下面以学生型分光计（JJY型）为例，说明它的结构、工作原理和调节方法。
一、分光计的结构分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分组成，图5-11-1 分光计1-狭缝装置 2-狭缝装置锁紧螺钉 3-平行光管 4-制动架（一） 5-载物台 6-载物台调节螺钉（3只）7-载物台锁紧螺钉 8-望远镜 9-目镜锁紧螺钉 10-分划板 11-目镜调节手轮 12-望远镜仰角调节螺钉13-望远镜水平调节螺钉 14-望远镜微调螺钉 15-转座与刻度盘制动螺钉 16-望远镜制动螺钉 17-制动架（二） 18-底座 19-转座 20-刻度盘 21-游标盘 22-游标盘微调螺钉 23-游标盘制动螺钉 24-平行光管水平调节螺钉 25-平行光管仰角调节螺钉 26-狭缝宽度调节手轮每部分均有特定的调节螺钉，图5-11-1为JJY 型分光计的结构外型图。
1．分光计的底座要求平稳而坚实。
在底座的中央固定着中心轴，望远镜、刻度盘和游标内盘套在中心轴上，可以绕中心轴旋转。
2．平行光管固定在底座的立柱上，它是用来产生平行光的。
其一端装有消色差的汇聚透镜，另一端装有狭缝的圆筒，狭缝的宽度根据需要可在0.02～2ｍｍ范围内调节。
3．望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起，套在主刻度盘上，它是用来观察目标和确定光线的传播方向。
望远镜由目镜系统和物镜组成，为了调节和测量，物镜和目镜之间还装有分划板，它们分别置于内管、外管和中管内，三个管彼此可以相对移动，也可以用螺钉固定，如图5-11-2所示，在中管的分划板下方紧贴一块450全反射小棱镜，棱镜与分划板的粘贴部分涂成黑色，仅留一个绿色的小十字窗口，照明小灯发出的光线从小棱镜的另一直角边入射，从450反射面反射到分划板上，透光部分在分划板上便形成一个明亮的十字窗。
分光计的调整与折射率的测定 讲义
（3） 载物台 载物台 5 是放置待测光学元件的圆型平台，拧紧锁紧螺钉 7，载物台可以和游标内盘一起绕
4
中心轴转动，松开螺钉则可单独旋转和升降。载物台的小平台下面有三个调平螺钉，用来调 节平台的高度和倾斜度。 （4）读数装置 读数装置由主刻度盘 21 和游标内盘 22 组成。主刻度盘分为 360°，最小分度 0.5°(30´)。 为了消除主刻度盘刻度中心与游标内盘中心不重合产生的偏心差，游标内盘上相隔 180°对 称设置了两个游标(见附录 1)，测量光线角位置时应同时记下左右两个游标的读数。游标上 有 30 格，最小读数为 l´。角游标的读数方法与游标卡尺相似，从主刻度盘上读出游标上的 0 刻线所对的角度值，不满一格的数值，由游标上与主刻度盘刻线对得最准的游标分度值读 出。例如，游标上的 0 刻线对着主刻度盘上的 160.5°过一点，游标上的第 18 条刻线与主 刻度盘上的某条刻线对得最准，则角度数值为 160°48´。测量前可以先松开望远镜转座和 度盘问的锁紧螺钉 17，将度盘的零度置于望远镜下以避免由于游标过零度引起的读数不便 (附录 2)。但测量时必须拧紧螺钉，使度盘和望远镜一起转动。拧紧望远镜止动螺钉 16 后 可以使用望远镜方位角微调螺钉 15 微调望远镜。 2．钠光灯 一种实验室常用的， 利用钠蒸汽弧光放电发光的单色光源， 发射波长 589.0nm 和 589.6nm 两种单色黄光。由于波长十分接近，一般仪器难以将两条谱线分开，所以通常以其平均值 589.3nm 作为纳光灯黄光的波长。
2. 最小偏向角法测三棱镜的折射率 图 5.6.4 所示为光线通过三棱镜后的偏折情 况。图中三角形 ABC 表示三棱镜的横截面。AB 和 AC 是透光的光学表面，称为折射面，其夹角 A 称为三棱镜的顶角。BC 为毛玻璃面，称为三 棱镜的底面。 一束单色光线 LD 经待测三棱镜的 两次折射后，沿 ER 方向射出。入射光线与出射 光线的夹角称为偏向角δ，偏向角三棱镜的重要 特征量。δ的大小随入射光束在 AB 面上的入射 角 il 而变。可以证明，当 i1=i4，即出射光和入 射光相对棱镜对称时，偏向角有极小值 min 。 将这一关系代入折射定律，同时考虑一些角度关系，可以得出折射率的如下表达式：
大学物理实验讲义实验05分光计的调节三棱镜折射率测定
实验 6 分光计的调节三棱镜折射率测定分光计是一种精确测量角度的光学仪器。
利用它不但能测出反射角、透明介质的折射角、光栅的衍射角、棱镜的顶角、劈尖的角度，从而确定与这些角度有关的物理量，如折射率、光波波长、色散率、光栅常数等，而且它的结构和调节方法与其它一些光学仪器（如摄谱仪、单色仪等）相类似。
因此，有必要掌握分光计的调整和使用方法。
当光从一种介质进入另一种介质时，光线将产生偏折，这就是光的折射。
当一束平行光通过棱镜玻璃时，光也发生折射。
对同一波长的光，不同的棱镜材料折射率不同，同一种棱镜材料，对于不同波长的入射光其折射率也不相同，如果入射光为多种波长的光组成的复合光，在棱镜后面的观察屏上将观察到折射光谱，即观察到色散现象。
本实验通过观察汞光谱线通过三棱镜后的折射光谱，了解光的色散现象，并用最小偏向角法测定三棱镜的折射率。
【实验目的】1.了解分光计的主要构造及各部分的作用。
2.掌握分光计的调节要求和使用方法。
3.观察光的色散现象。
4.学习三棱镜顶角的测量方法。
5.学习用最小偏向角法测定棱镜材料的折射率。
【仪器用具】JJY 型分光计、汞灯及电源、三棱镜、平面反射镜【实验原理】1. 用最小偏向角法测三棱镜的折射率n如图 10-1 所示，有一折射率为n 的三棱镜，一束平行的单色光以入射角i1（入射光与AB 面法线的夹角）入射到三棱镜的AB 面上，经两次折射后由另一面AC 射出，出射角（出射光与 AC 面法线的夹角）为i2，入射光与出射光之间的夹角称为偏向角，理论上可以证明，当入射角 i1等于出射角i2时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角m in 。
图 6-1 三棱镜的折射由图 6-1a 可知：(i1r1) (i 2r2 )光线从空气入射到棱镜，又从棱镜出射到空气，由折射定律，有：sin i1nsin r1n sin r2s in i2当 i1i2时，由式（6-2）和式（6-3）得到 r1r2，于是，式（6-1）可写成：min 2(i1r1)又因为r1r22r1D(A)A即Ar12由式（ 6-4）、式（ 6-5）有：Amini12（ 6 -1）（ 6 -2）（ 6 -3）（ 6 -4）（ 6 -5）将上式代入式（6-2）并考虑到式（6-5），得：sin i1sinAmin（ 1n2sin r1A0-6）sin2从式（ 6-6）可知，只要测出三棱镜顶角 A 和最小偏向角m in ，就可以计算出棱镜玻璃对该波长的单色光的折射率n 。
教案-用分光计测定三棱镜玻璃的折射率实验
用分光计测定三棱镜玻璃的折射率实验在介质中，不同波长的光有着不同的传播速度v ，不同波长的光在真空中传播速度相同都为c 。
c 与v 的比值称为该介质对这一波长的光的折射率，用n 表示，即：vc n =。
同一介质对不同波长的光折射率是不同的。
因此，给出某一介质的折射率时必须指出是对某一波长而言的。
一般所讲的介质的折射率通常是指该介质对钠黄光的折射率，即对波长为589.3nm 的折射率。
本实验测量的是玻璃对汞的绿谱线的折射率，即对波长为546.07nm 的光的折射率。
1、实验目的（1）进一步学习分光计的正确使用（2）学会用最小偏向角法测三棱镜的折射率。
2．实验仪器FGY -01型分光计，平面反射镜，三棱镜，汞灯及其电源。
3．实验原理介质的折射率可以用很多方法测定，在分光计上用最小偏向角法测定玻璃的折射率，可以达到较高的精度。
这种方法需要将待测材料磨成一个三棱镜。
如果测液体的折射率，可用表面平行的玻璃板做一个中间空的三棱镜，充入待测的液体，可用类似的方法进行测量。
当平行的单色光，入射到三棱镜的AB 面，经折射后由另一面AC 射出，如图6-13所示。
入射光线LD 和AB 面法线的夹角i 称为入射角，出射光ER 和AC 面法线的夹角i ’称为出射角，入射光和出射光的夹角δ称为偏向角。
可以证明，当光线对称通过三棱镜，即入射角i 0等于出射角i 0’时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角δmin。
由图6-13可知：δ=（i-r ）+（i’-r’） （6-2）A =r +r’ （6-3）可得：δ=（i+i’）-A （6-4）三棱镜顶角A 是固定的，δ随i 和i’而变化，此外出射角i’也随入射角i 而变化，所以偏向角δ仅是i 的函数．在实验中可观察到，当i 变化时，δ有一极小值，称为最小偏向角．令0=did δ，由式(6-4)得 1'-=didi （6-5）再利用式（6-3）和折射定律,s i n s i n r n i = 's i n 's i n r n i = （6-6）图6-13 光线偏向角示意图得到rn i i r n didr drdr dr di didi cos cos )1('cos 'cos ''''⨯-⨯=⨯⨯=''csc csc 'sin1cos sin 1'cos 2222222222r tg n r r tg n r r n r r n r --=---=')1(1)1(12222r tg n r tg n -+-+-= (6-7)由式（6-5）可得：')1(1)1(12222r tg n r tg n -+=-+'t g r t g r =因为r 和r’都小于90°，所以有r =r ’ 代入式（5）可得i =i'。
大物实验(上)分光计的调节和三棱镜折射率的测量 实验讲义
图 10 测最小偏向角示意图 （3）轻轻转动载物台（改变入射角i ），在望远镜中将看到谱线跟着动。改变i ，应使谱线 往δ减小的方向移动（向顶角 A 方向移动）。望远镜要跟踪光谱线转动，直到棱镜继续转动， 而谱线开始要反向移动（即偏向角反而变大）为止。这个反方向移动的转折位置，就是光线以 最小偏向角射出的方向。固定载物台，再使望远镜微动，使其分划板上的中心竖线对准其中的 那条绿色谱线，如下图所示。
6
载物台转 180°，如果绿色十字叉丝像与“ ”形叉丝像的上交点还有一点不重合，则再按以
上各半调节的方法再进行调节，使绿色十字叉丝像与“ ”形叉丝像的上交点重合，如此反
复几次，最后平面镜正、反两面反射的绿色十字叉丝像与“ 时，望远镜光轴垂直分光计主轴。
”形叉丝像的上交点重合，此
图 7 平面镜反射的绿色十字叉丝像
由图 1 可以看出，这时
设棱镜材料折射率为 n，则
i th t i t
t
th h
sini h tht h th
故
tht n
th
th th th
由此可知，要求得棱镜材料的折射率 n，必须测出其顶角 A 和最小偏向角 th。
图 2 自准直法测三棱镜顶角原理图
2
由图 2 可知，只要测出三棱镜两个光学面法线之间的夹角，即可求得顶角 A。
丝像与“ ”形叉丝像的上交点重合。再转动望远镜使正对 AC 面，调节螺钉 1（不调节螺
钉 3）使绿色十字叉丝像与“ ”形叉丝像的上交点重合，如此反复调节，直至从三棱镜的
两个光学面（AB、AC）反射的绿色十字叉丝像与“ ”形叉丝像的上交点都能重合为止。 至此，三棱镜的调节已达到要求。调整好后的三棱镜，其位置不能再动。
图 8 平行光管光轴与望远镜光轴共轴
实验九分光计的调节和三棱镜顶角的测定ppt课件
叉
十字像
*可再将双面镜
丝
旋转90°〔如
以下图〕，调
理螺丝a，使左
图再现。
思索：以下形状，望远镜光轴与分光计转轴能否⊥？
十字像
h
叉
h
叉
十字像
丝
丝
2、测定三棱镜的顶角。
〔1〕将三棱镜放在载物台，放置方
法如右图。
1
螺丝1、2连线⊥AB面； A
B
3
螺丝1、3连线⊥AC面；
磨砂
面
可见，螺丝1是公共螺丝。 C 2
2、游标盘微调螺丝：当游标盘固定时，调动该螺丝可让游 标盘悄然转动。
3、望 远镜锁紧螺丝：当转动游标盘丈量时，必需锁紧望远镜。
4、望 远镜微调螺丝：当望远镜固定时，调动该螺丝可让望 远镜悄然转动。
游标盘
刻度盘
22°30'+ 9 ' = 22°39 '
1，读数前要检查载物台和转轴锁紧螺丝、刻度盘与望远镜锁紧 螺丝。防止游标被游标盘固紧臂遮档 2，读数在刻度盘读出整个刻度如度或30分，在游标上读出分相 加 如上图
然后固紧叉丝筒固紧螺丝2用各半调法调望远镜府仰螺丝使望远镜的光远镜府仰螺丝紧螺丝望远镜水平螺丝物镜件固定杆锁紧螺丝1载物台锁紧螺丝是锁紧载物台和转轴测量开始时应检查该螺丝是否锁紧2载物台调平螺丝
分光计测棱镜顶角
平行光管
载物台
游标盘
望远镜
目
镜
【实验内容及步骤】
1.调整分光计
(1)熟习构造。〔各主要螺丝的作用〕
(2)目测粗调 载物台根本程度，望远镜、平行光
管和载物 台 面大致垂直于中心轴。
分光计的构造
目镜套 筒锁定 望远镜
分光计的调节及三棱镜折射率的测定
实验三、分光计的调节及三棱镜折射率的测定
一、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、 掌握测定三棱镜顶角的方法；
3、 用最小偏向角法测定三棱镜玻璃的折射率。
二、仪器及用具
分光计、钠灯、平面镜、三棱镜 三、原理
1、 三棱镜顶角的测定 由自准直法：转动望远镜其光轴先后与两个光学面法线重合时，测出两法线的
夹角ϕ则其顶角为：A=180-ϕ
2、 由最小偏向角测玻璃的折射率测得三棱镜的顶角A 和最小偏向角min δ则玻璃的折射率为
2
sin
2sin min
A A n δ+=
四、实验内容
1、分光计的调节： 望远镜的调节： a)：物镜聚焦与无穷远
b)：目镜调焦至观察到清晰的叉丝c):光轴垂直于仪器的转轴
载物台的调节：调节载物平台的调平螺丝，使棱镜两光学面反射的绿十字在分划板上能重合，则载物平台达到与轴垂直。
a):平行光管产生平行光 b):使光管与轴垂直与望远镜共轴 c):适当调节狭缝使能观测到清晰的单缝 ★ 分光计调节和使用中应注意的问题：
1）：调节过程必须仔细严格要求按讲义的程序进行 2）：必须仔细了解每个元件的结构作用及原理
3）：刻度盘读数实验室中分光计的刻度盘为角游标，主尺最小分度为︒
5.0游标最小分度为'
1读数为
'xx xxx ︒；为防轴偏心带来的误差刻度盘上的对标装有两个游标，读数时必须读出两个游标之值；当内
盘转过︒
360后其值应为︒
360+'
xx xxx ︒
2、用自准直法测三棱镜的顶角
3、最小偏向角的测定。
分光计调节与棱镜材料折射率测量(2015.9.8)——【大学物理实验】
目镜调
1 节手轮
1
3
2
叉丝与 十字清 晰
2
3、望远镜水平调节 将双面平面镜按左图要求放置在载物台上，旋转刻度盘带动载物台及平面镜 转动，先后使两镜面正对望远镜物镜，在目镜中找到绿十字像。用各半调节法分别将绿十字像调至 与上方叉丝重合，反复调节，使两面的十字像均与上叉丝重合 。注意：此步以后望远镜水平调节螺 丝不可再动！
后在分划板上形成十字窗口的像。若平面镜镜面与望远镜光轴垂直，此象将 落在“╪”准线上部的交叉点上，如附图右所示。
反射像
平面镜
仪器介绍 ——载物小平台
载物小 平台用以放 置待测物体， 台上有一弹 簧压片夹， 用以夹紧物 体，台下有 三个螺丝a1、 a2、a3 或 a 、 b 、 c，可调节平 台水平，如 附图所示。
a1 a3 a2
a3
a1
a2
仪器介绍 ——读数装置
读数装置由刻度圆盘和沿圆盘边相隔180°对称安置的两个游标T、T′组成，如附图所 示。刻度圆盘分成360°，最小分度为半度（30′），小于半度的读数，利用游标读出。游 标上有30格，故游标上的读数单位为1′。角游标读数方法与一般游标相同。测量角度时， 可以固定角游标，转动刻度盘；也可以固定刻度盘，转动角游标。两个游标对称放置，是 为了消除刻度盘中心与分光计中心轴线之间的偏心差，测量时，要同时记下两游标所示的 读数。即测量一个角度要读取4个读数！
上刻的是“╪”形的准线，在边上粘有一块45°全反射小棱镜，其表面上涂了不
透明薄膜，薄摸上刻了一个空心十字窗口，小电珠光从管侧射入后，调节目镜前 后位置，可在望远镜目镜视场中看到附图左中所示的景象。若在物镜前放一平面 镜，前后调节目镜（连同分划板）与物镜的间距，使分划板位于物镜焦平面上时， 小电珠发出透过空心十字窗口的光经物镜后成平行光射于平面镜，反射光经物镜
实验十四分光计的调整和三棱镜折射率的测定
分光计是精确测量光线偏转角度的一种仪器，例如光线入射到光学元件（如平 面镜、三棱镜、光栅等）上，会发生反射、折射或衍射，用分光计就可精确测定入 射光和出射光之间的偏转角度。通过对一些角度的测量，可测定折射率、色散率、 光波波长等许多物理量。 分光计的基本部件和调节原理与其他更复杂的光学仪器 （如 摄谱仪、单色仪等）有许多相似之处，因而在光学实验中显得尤为重要，熟悉分光 计的基本构造、调整原理、方法和技巧，对调整和使用其他光学仪器具有普遍的指 导作用，为今后使用更精密光学仪器打下良好基础。 分光计是一种比较精密的仪器，调节时须按照一定的步骤，仔细认真调整，才 能得到较为准确的实验结果。初学者可能感到比较困难，但只要认真预习，做到心 中有数，严格按步骤操作，掌握它也并不困难。 【预习思考题】 1. 调整分光计，最后要达到什么要求？ 2. 分光计调整的关键是调好望远镜，其他的调整可以以望远镜为标准。用自准 直法调节望远镜光轴与分光计转轴相垂直时，只调节望远镜光轴高低调节螺钉是否 可以？为什么？ 3. 测角 时，如望远镜由 1 330 0 经 0 转到 2 30 1 ，则望远镜转过的角
135
图 3 分光计结构图 1、狭缝装置 2、狭缝装置锁紧螺钉 3、平行光管部件 4、制动架(二) 5、载物台
6、载物台调平螺钉(3 只) 10、阿贝式自准直目镜
7、载物台锁紧螺钉 11、目镜视度调节手轮 14、支臂
8、望远镜部件
9、目镜锁紧螺钉
12、望远镜光轴高低调节螺钉 16、转座与度角止动螺钉 21、度盘 22、游标盘 20、转座
180
(1)
⒉ 由单色光的最小偏向角求折射率 如图 2 所示，一束平行单色光入射到三棱镜的 AB 面，经过两次折射后，由另一 面 AC 射出，入射光和 AB 面法线的夹角 i 称为入射角， 入射光与出射 出射光与 AC 面法线的夹角 i 称为出射角， 光的夹角 称为偏向角。 对于给定的棱镜，顶角 α 是固定的，偏向角 的大 小随入射角 i 的变化而变化。 可以证明， 在入射光线和出 射光线处于光路对称的情形下， 即 i＝i′ 时偏向角 δ 最小， 称为最小偏向角 δmin， 此时， 由折射定律和几何关系可知 三棱镜的折射率 n 与 δmin 和 α 有如下关系
分光计的调节及三棱镜.ppt
= j = | j2 - j1 | + | j'2 -j'1 | (2)
2
4
平行光管
载物平台 A
望远镜
C三棱镜 B
φ
(a)
望远镜
法线
R1 1 C
13
A
4
2
法线
法
线
R 2 R 2
B
B
(b)
图2 反射法测顶角
用最小偏向角法测定棱镜 玻璃的折射率
1．打开汞灯，照亮狭缝，转动望远镜，使狭缝像与 分划板上的竖直准线重合，记下这时望远镜筒所 在的角坐标φ1、φ΄1。
（b）打开狭缝，从望远镜中观察，同时调节平行光管狭缝与 透镜间距离，直到看见清晰的狭缝像为止，然后调节缝宽使 望远镜视场中的缝宽约为1mm．
（c）调节平行光管的倾斜度，使狭缝中点与“╪”准线的中 心交点重合，缝长适当．这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。
（d）消除视差 微微改变平行光管的狭缝与会聚透镜的相对位置；并稍微移 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。
2 .注意不要将双面镜打碎。 3. 调节平行光管时再开钠光灯，打开 后就不要再频繁开关。
思考题
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．将三棱镜放置在载物平台上，使平行光管射出光 线进入AC面，转动平台，在AB面观察望远镜中的 可见光谱，跟踪绿谱线的移动方向。寻找最小偏 向角的最佳位置，当轻微调节载物平台，而绿谱 线恰好要反向移动时，固定载物平台。再转动望 远镜，使狭缝的像（绿谱线）与中央竖直准线重 合，记下这时出射光线角坐标φ2、φ΄2。
一.分光计调节
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分光计的调整和三棱镜折射率的测定
分光计的调整和三棱镜折射率的测定
一、实验目的
（1）了解分光计的结构和各部分的作用，学会分光计的调整和使用方法。
（2）学会用最小偏向角法测定棱镜材料的折射率。
二、实验仪器
JJY-1型分光计、光源（钠光灯或汞灯）、三棱镜、双面平面镜（如图1所示）
三、实验原理
1、分光计的结构
分光计由平行光管、望远镜、载物台、读数装置四个主要部分构成
1-小灯2-分划板套筒3-目镜4-目镜筒制动螺丝5-望远镜倾斜度调节螺丝6-望远镜镜筒7-夹持待测件弹簧片8-平行光管9-平行光管倾斜度调节螺丝10-狭缝套筒制动螺丝11-狭缝宽度调节螺丝12-游标圆盘制动螺丝13-游标圆盘微调螺丝14-放大镜15-游标圆盘16-刻度圆盘17-底座18-刻度圆盘制动螺丝19-刻度圆盘微调螺丝20-载物小平台21-载物台水平调节螺丝22-载物台紧固螺丝
2、分光计各主要部件的结构及原理的介绍
（1）平行光管：如图3所示。
（2）阿贝式自准直望远镜：由物镜、目镜及分划板组成，如图4所示。
（3）载物小平台：载物小平台（简称载物台）是用来放置待测物件的。
台面下方装有3个水平调节螺丝，用来调整台面的倾斜度。
（4）读数装置：读数装置是由刻度圆盘、游标圆盘组成[如图5（a ）所示]。
角度游标读数的方法与游标卡尺的读数方法相似，如图5（b ）所示，其读数为 '
12116'
12116︒=+==︒
=B A B A θ
测量时，要同时记下两游标指示的度数，然后算出每个游标两次读数的差，再取其平均值。
3、最小偏角法测折射率
一束平行单色光，入射AB 面，经折射后从AC 射出（如图6所示），入射光和出射光的夹角δ称为偏向角。
当入射角i 等于出射角i ′时，
偏向角有最小值，称为最小偏向角，以m in δ表示。
()()''r i r i -+-=δ
当'i i =时，由折射定律得 'r r =
故有
()r i -=2min δ （1） 又因 A r r =+' 故有 2
A
r =
（2） 由（1）式和（2）式得 2min
δ+=
A i 由折射定律得 2
sin
2sin sin sin min A A r i n δ+== （3） 因此，只要测出三棱镜的顶角A 和最小偏向角m in δ，就可算出棱镜对单色钠光的折射率。
四、实验步骤
1、调整分光计
（1）任务和目的：
①望远镜能够接收平行光（或调焦到无穷远处）。
②平行光管能够发射平行光。
③望远镜的主光轴垂直于分光计。
④平行光管主光轴与望远镜主光轴同轴等高。
（2）步骤：
①粗调（目测判断）：使望远镜、平行光管和载物台面大致垂直于中心轴。
②细调：调整望远镜适合观察平行光。
调节目镜，使视场中能清晰地看到“十”字形叉丝。
调节望远镜主光轴垂直于分光计的中心轴。
按图7（a ）的方式，将双面镜置在载物台上。
找到“十”字斑的像后，调节望远镜中的叉丝套筒，消除视差，使在望远镜中能清晰地看到像。
采用渐近法（或称各自半调节法）调节，使得平面镜法线与望远镜主光轴平行，“十”字两光斑的反射像与“十”字形叉丝的上焦点重合（如图8）。
旋转载物台︒180之后也能重合。
再将双面镜旋转︒90[如图7（b ）所示]，重复上述步骤。
③调节平行光管使之产生平行光并调节平行光管的主光轴垂直于分光计主轴。
2、最小偏向角法测三棱镜玻璃折射率 （1）把三棱镜放在调整好的分光计上（图9）。
（2）找到最小偏向角，确定截止线位置。
（3）读出截止光所在角度位置。
移去三棱镜，再读出入射光所在角度位置。
上述两角位置相减就是要测的最小偏向角的值。
3、注意事项：
（1）调节分光计时，没调好一步，调好的部件不要动。
（2）测量时，游标盘一定要固定，望远镜和刻度盘一定要锁定。
（3）转动三棱镜找最小偏向角，对每条折射光都应重复该过程。
（4）两条黄色折射光靠的要近，为区分它们，可将狭缝调小些。
蓝绿折射光较弱，看不到时，可将狭缝调大些。
五、实验数据 1、测三棱镜顶角
1 2
左θ
'23150︒ '096.29︒
()()[][]'83116'68326'195.206'23120'096.292
--21212︒=︒-︒+︒-︒=+=
右右左左θθθθϕ'42582
1
︒==ϕA
2、测最小偏向角()()[]右右左左1212min --21
θθθθδ+=，计算出折射率
n 。
4969
.0
sin =A 作出2
1
~
λ
n 曲线
则斜率k=15668，截距b=1.6116
n 与21
λ的函数关系为：6116.11156682
+=λn
误差分析：
（1）由于光线的问题和其他外界因素会影响光的传播方向； （2）测量最小偏向角时未将光束对准分划板中心轴； （3）未固定好游标盘； （4）读数时的误差。
六、课后习题
1、当平光管的狭缝很宽时，对测量有什么影响？
答：如果狭缝太宽,则在望远镜中难以看到狭缝清晰的图像,而后面的测量要用到狭缝的成像，影响实验结果。
2、已调好望远镜光轴垂直仪器主轴。
若将平面镜取下后又放到载物台上（放的位置与拿下前的位置不同），发现两镜面又不垂直望远镜主光轴了，即反射像的位置有不正确了。
这是为什么？是否说明望远镜光轴还没调节好？
答：不能说明望远镜光轴还没有调好.因为将平面镜取下后,又放到载物台上（放的位置与拿下前的位置不同）,这时平面镜已经不与仪
器主轴平行了,所以不能说明望远镜光轴还没有调好.
3、用自准法调节望远镜时，如果望远镜中十字孔在物镜焦点以内，则十字孔经平面镜反射回望远镜后的像将在何处？
答：将平面镜里面的像看作实物处理,即平面镜里有一个与镜子外面真实的物镜A一样的透镜A"（镜子里外各有一个物镜和叉丝）,这样“十字孔经平面镜反射回望远镜后的像”其实就是镜子里的叉丝通过A"和A两个透镜成的像,然后就可以用透镜成像公式来分析像的最终位置。
4、如何找到偏向角最小时的三棱镜位置？
答：以绿色光线为例，在载物台上转动三棱镜使绿色光线朝偏向角减小的方向移动，直到三棱镜沿着同方向转动时，该光线在某个位置不再向前移动而向相反的方向移动(即偏向角反而变大为止)，则这个位置就是最小偏向角位置。
5、用汞灯做光源测定最小偏向角时，当测完黄光的最小偏向角后，能否不再转动载物台，只稍微移动望远镜即可测出其他波长的最小偏向角？是说明之。
答：不可以。
因为测其它光时，由于折射率不同，最小偏向角不同。