实验7 分光计的调整与使用

实验7 分光计的调整与使用

1． 本实验所用分光计测量角度的精度是多少？仪器为什么设两个游标？如何测量望远镜转过的角度？（提示：①精度——仪器能读准的最小分度(P.71)；②P.72最后一段；③参看P.69ϕ和min δ的测量计算式）

2．假设平面镜反射面已经和转轴平行，而望远镜光轴和仪器转轴成一定角度β，则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。（提示：实验书【思考题】3，注意，画光路图时，反射镜反射的光线应能进入望远镜，才能从望远镜看到绿色反射十字像的位置。） 提示：

反射的小十字像和平面镜转过180o 后反射的小十字像的位置不变，此时应该调节望远镜仰角螺钉，使十字反射像落在上十字叉线的横线上。光路图如下

3．假设望远镜光轴已垂直于仪器转轴，而平面镜反射面和仪器转轴成一角度β，则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。（提示：实验书【思考题】4）

图3 望远镜光轴未与中心轴垂直的表现

提示：

反射的小十字像和平面镜转过180o后反射的小十字像的位置是一上一下，此时应该载物台下螺钉，直到两镜面反射的十字像等高，才表明载物台已调好。光路图如下：

4.对分光计的调节要求是什么？如何判断调节达到要求？怎样才能调节好？

（提示：实验书【实验原理】1、分光计调整原理P.64、65）

（1）对分光计调整的要求：（看教材P.64）

①望远镜、平行光管的光轴均垂直于仪器中心转轴；

②望远镜对平行光聚焦（即望远调焦于无穷远）；

③平行光管出射平行光；

（2）各部分调节好的判断标志（看教材P.64-65望远镜调节和平行光管调节部分）

①望远镜对平行光聚焦的判定标志——从望远镜中同时看到分

划板上的黑十字准线和绿色反射十字像最清晰且无视差。（用自准直光路，调节望远镜的目镜和物镜聚焦）

②望远镜光轴与分光计中心转轴垂直的判定标志——放在载物

台上的双面反射镜转180o前后，两反射绿色十字像均与分划板上方黑十字线重合。（用自准直光路和各半调节法调整）

③ 平行光管出射平行光的判定标志——在望远镜调节好基础上，调节平行光管聚焦，使从调好的望远镜看到狭缝亮线像最清晰且与分划板上的黑十字线之间无视差。（操作：把调节好的望远镜对准平行光管，调节平行光管物镜聚焦）

④ 平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直的判定标志——使夹缝亮线像竖直和水平时能分别与望远镜分划板上的竖直黑十字线和中心水平黑十字线重合。（把调节好的望远镜对准平行光管，配合调节平行光管的仰角螺钉）

5.是否对有任意顶角A 的棱镜都可以用最小偏向角测量的方法来测量它的材料的折射率？为什么？（提示： ①），22sin sin (sin )2sin arcsin(22111min A r A n r n i A

A n A i ===-=-=δ，该式要满足，必须12sin ≤A n ，即n

A 1arcsin 2≤才会出现最小偏向角；② 从三棱镜第二折射面不发生全反射条件是对第二折射面入射的入射角要小于全反射临界角要求来讨论；）

6.在测角时某个游标读数第一次为343︒56'，第二次为33︒28'，游标经过圆盘零点和不经过圆盘零点时所转过的角度分别是多少？（提示：实验书P.69的注意部分，游标经过圆盘零点：'''3249283356343360o o o o =--

不经过圆盘零点：'''28310283356343o o o =-）

7．在实验中如何确定最小偏向角的位置？

（提示：阅读实验书P.69的（3）观察偏向角的变化，测量绿色光线的最小偏向角部分。向一个方向缓慢的转动游标盘（连同三

棱镜），并用望远镜跟踪狭缝像，在望远镜中观察狭缝像的移动

情况，当随着游标盘转动而向某方向移动的狭缝像，正要开始

向相反方向移动时，固定游标盘，此时确定的角度即是最小偏

向角。）

8.测量三棱镜折射率实验中，从对准平行光管的位置开始转动望

远镜，看到的折射谱线颜色排列顺序是什么？（提示：根据实

验时观察到的现象写出，从不同波长折射率不同来分析为什么

是这样的顺序，黄、绿、紫）

实验16 用分光计研究光栅光谱1．光栅光谱和棱镜光谱有哪些不同之处?在上述两种光谱中，哪种颜色的光偏转最大?

提示：光栅光谱——依据不同波长的光经过光栅的衍射角不同而产生的色散。同一级次K，λ↑→φ↑，所以可见光中的红光衍射角最大。

棱镜光谱——根据不同波长的光在玻璃中的折射率不同而产生的色散。λ↑→n↓→偏向角δ↓，故可见光中紫光偏转最大。

2. 如果在望远镜中观察到的谱线是倾斜的，应如何调整？（这是由平行光管透光狭缝倾斜所致，只要把狭缝调正即可；光栅刻痕和仪器中心转轴不平行，调平行即可。）

3．如何测量光栅的衍射角？根据测量数据怎样计算谱线的衍射角和光栅常数？（看教材，记光栅方程。）

4．用白光照射光栅时，形成什么样的光谱？

提示：白光是波长分布连续的复色光，可从光栅方程衍射角与波长关系来分析。

（除0级谱线为白光亮线外，各级是从紫光到红光排列的连续彩色光谱）

5．如果平行光并非垂直入射光栅片，而是斜入射，衍射图样会有何变化？

提示：这时光栅方程变为为入射角）（θλθϕk d =±)sin (sin ，显然衍射图样的0级亮线两边谱线位置分布不对称（±K 级谱线的衍射角不相等）。

6. 如何测量和判断平行光是否垂直入射光栅面？

在实验中，先把分光计调好使之处在能准确测量状态。

为使平行光管出射的平行光垂直入射到光栅面上，必须使狭缝亮线像（零级谱线）与分划板上竖直黑叉丝重合（望远镜对准平行光管），然后调节使光栅面反射回的绿色十字像与分划板上十字黑叉丝重合（平行光垂直入射光栅面），如图所示，这图是垂直入射的判断方法之一。另一个方法分别测出同一级的正负衍射角+θ、-θ，看是否相等，实验要求相差不超过3'。

7．实验中当狭缝太宽或太窄时将会出现什么现象？为什么？

提示：狭缝太宽则分辨本领下降，如两条黄光线分辨不清（因为狭缝太宽，造成谱线过宽不够细锐而重叠）；太窄，透光量太少，光线亮度太弱，视场太暗不利于测量。

8．当用波长为589.3nm 的钠黄光垂直照射到每毫米具有500条刻痕图

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