分光计的结构和调节方法(答案)

实验2-15 用透射光栅测光波波长

【分光计的结构和调节方法】：

一、分光计的结构：

1．分光计是一种能观察光谱和精确测量光线偏转角的光学仪器，光学中的许多基本量如波长、折射率等都可以通过测量光线的偏转角计算得到。

2．分光计主要由以下五大部分组成，各部分的作用如下：

①底座，作用：是整个分光仪的支架；

②平行光管，作用：是用来获得平行光；

③望远镜，作用：是观察平行光和进行测量；

④载物平台，作用：是用来放置光学零件；

⑤读数装置，作用：是用来测量望远镜相对于载物平台的方位角。

二、分光计的调节方法：

1．调节分光计要求：①使望远镜聚焦于无穷远；

②平行光管发出平行光；

③望远镜和平行光管的光轴与仪器的中心轴垂直。

2．目测粗调：用目测方法进行粗调，使望远镜、平行光管和载物平台大致垂直于中心轴。

3．望远镜的调整：包括目镜调焦和望远镜调焦。

望远镜目镜调焦的目的是：使分划板处于望远镜目镜的焦平面上，

调节目镜焦距的方法是：旋转目镜调焦手轮，调节目镜与分划板之间的距离，

调好目镜焦距的特征是：通过目镜可观察到分划板上的双十字线清晰。

望远镜物镜调焦的目的是：将目镜分划板上的十字线调整到望远镜物镜的焦平面上，也就是望远镜对焦于无穷远处；

调节望远镜物镜焦距的方法是：松开望远镜目镜锁紧螺钉，前后移动整个目镜；

望远镜对焦于无穷远处的特征是：从望远镜射出的绿“＋”被放在载物平台的平面镜反射回来的绿“＋”字像在望远镜视场中清晰无视差；

4．如果分划板上的双十字线不清楚而反射的绿十字清楚说明什么问题？

答：说明望远镜目镜调焦未调好；是否只需要调节目镜即可？答：不能只调目镜焦距；

原因：因为调节目镜焦距的过程会改变分划板与望远镜物镜的距离，使望远镜视场中原来清晰的绿“＋”字像不再清晰；

应怎样做：应在调节目镜焦距看清楚双十字线后，以此为观察基准，再前后移动整个目镜调节望远镜物镜的焦距，使反射的绿“十”字清楚。

5．调节望远镜光轴与分光计中心轴垂直，调节好的特征是：将载物平台旋转 180°，从望远镜中观察到由平面镜正、反两个面反射回来的绿“＋”字像完全重合，即处于“自准状态”。若正、反两个面反射回来的绿“＋”字像不重合，则采用“减半逼近”方法调节。

6．平行光管的调焦：目的是把狭缝调整到平行光管物镜的焦平面上，即平行光管对焦于无穷远处；

调节平行光管焦距的方法是：松开狭缝锁紧螺钉，伸缩狭缝套筒调节平行光管的狭缝与透镜之间距离；

平行光管对焦于无穷远处的特征是：从望远镜中看到清晰的狭缝像。

7．光栅的调节要求是：①光栅平面与平行光管的光轴垂直；

②光栅的刻痕与分光计主轴平行。

8．怎样保证平行光垂直入射到光栅平面？

答：用平面镜调节至望远镜光轴与分光计中心轴垂直后，用光栅替换平面镜(替换时确保光栅放置在原来平面镜的位置，并且用平持弹簧片将光栅固定，保证光栅平面与底痤垂直)。然后用光源照亮狭缝，并将狭缝调成水平，通过望远镜观察狭缝的像，调节平行光管的高低调节螺丝，使水平放置的狭缝像对准望远镜分划板的中间水平线，此时平行光管与望远镜共轴，因此平行光管的光轴也与分光计中心轴垂直，从而保证平行光垂直入射到光栅平面。

9．怎样判断光栅的刻痕与分光计转轴不平行？

答：转动望远镜观察光栅的衍射光谱，若在零级谱线两侧的各级衍射谱线不等高，说明光栅刻痕未取竖直方向，与分光计转轴不平行；

怎样调节：答：调节载物平台的调节螺丝B(图2-148)，使各级谱线等高。

10．调节平行光管的狭缝宽度调节手轮，使望远镜视场中的狭缝像宽约 1mm 。

实验中为什么狭缝不能太宽或太窄？

答：狭缝太宽，衍射条纹容易发生重叠，影响谱线的分辨；狭缝太窄，进入狭缝的光强太弱，谱线亮度不够，观察困难。

11．在汞灯的衍射光谱中，为何同一级光谱中紫光离中央明纹最近，红光离中央明纹最远？

答：根据光栅方程可知，在同一级光谱线中，波长越短，衍射角越小，离中央明纹越近，波长越长，衍射角越大，离中央明纹越远。在汞灯的衍射光谱中，紫光的波长最短，因此离中央明纹最近，红光波长最长，因此离中央明纹最远。

12．为什么在刻度盘上配备两个游标？

答：为了消除刻度盘与分光计中心轴线的偏心误差；

怎样利用两个游标读数消除偏心误差？

答：测量时，分别读出两个游标读数装置的起点读数和停点读数，分别计算出两个游标两次读数的差值(即转角)，再取两个转角的平均值；

在读数时，如果游标盘经过刻度盘的360°，计算角度时应该怎样处理？

答：先算出起点和停点两次读数的差值，若差值大于180°，则用360°减去这个差值。