分光仪的调整、反射法测三棱镜顶角及最小偏向法测三棱镜折射率

基础物理实验研究性报告

分光仪的调整、反射法测量三棱镜的顶角及最小偏向角法测量三棱镜折射率

第一作者：

学号：第二作者：

学号：所在院系：孔祥鑫

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孙文波

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材料科学与工程学院

摘要

本文以“分光仪的调整、反射法测量三棱镜顶角及最小偏向法测量三棱镜折射率”为主要内容，依次介绍了实验原理、实验仪器、实验步骤，随后进行了数据处理及误差分析，并进行了误差的定量分析，同时还给出了调节分光仪调节的技巧与经验，也对实验提出了一些改进意见，最后写了自己的体会和收获。

关键词：分光仪，三棱镜，顶角，折射率，误差分析

目录

摘要......................................................................................................................... I 目录........................................................................................................................ I I

一、实验原理 (3)

1.1分光仪的调整 (3)

1.1.1分光仪的结构 (3)

1.1.2分光仪的调节原理及方法 (4)

1.2反射法测量三棱镜顶角 (7)

1.2.1三棱镜的调整 (7)

1.2.2反射法测量三棱镜顶角的测量原理 (8)

1.3最小偏向角法测量三棱镜折射率 (8)

二、实验仪器 (9)

三、实验步骤 (9)

3.1分光仪的调整 (9)

3.2三棱镜顶角的测量 (10)

3.3最小偏向角法测量棱镜折射率 (10)

四、实验数据处理 (11)

4.1反射法测三棱镜顶角 (11)

4.1.1原始数据处理 (11)

4.1.2不确定度计算 (11)

4.2最小偏向法测量棱镜折射率 (12)

4.2.1原始数据处理 (12)

4.2.1不确定度计算 (13)

五、误差分析 (13)

5.1误差来源分析 (13)

5.2探究平行光管的光是否垂直磨砂面BC射入对反射法测三棱镜顶角实验结果的影响 (14)

5.3三棱镜顶角及三棱镜折射率误差定量分析 (15)

六、注意事项 (17)

七、分光仪调节技巧与经验 (17)

八、实验仪器改进建议 (18)

方案一利用激光进行辅助调节 (18)

方案二利用水准仪进行辅助调节 (18)

九、实验感想与收获 (19)

参考文献 (20)

原始数据记录纸 (21)

一、实验原理

1.1分光仪的调整

1.1.1分光仪的结构

1一狭缝套筒;2一狭缝套简锁紧螺钉;3一平行光管;4一制动架;5一载物台;6一载物台调平螺钉;7一载物台与游标盘联结螺钉;8一望远镜;9一望远镜锁紧螺钉;10一阿贝式自准直目镜; 11一目镜视度调节手轮;12一望远镜光轴俯仰调节螺钉;13一望远镜光轴水平凋节螺钉;14一支臂; 15一望远镜微调螺钉;16一望远镜与度盘联结螺钉;17一望远镜固紧螺钉（位于图后与螺钉16对称位置）;18一制动架(一);19一底座;20一转座;21一度盘;22一游标盘;23一立柱;24一游标盘微调螺钉;25一游标盘固紧螺钉;26一平行光管光轴水平调节螺钉;27一平行光管光轴俯仰调节螺钉;28一狭缝宽度调节螺钉

图1-1 JJY型分光仪

(1)三角底座

在一角底座中心，装有一垂直的固定轴，望远镜、主刻度圆盘、游标刻度圆盘都可绕它旋转，这一固定轴称分光仪主轴。

(2)刻度固盘

圆盘上刻有角度数值的称为主刻度盘，在其内侧有一游标盘，在游标盘上相对180°处刻有两个游标。主刻度盘和游标刻度盘都垂直于仪器主轴，并可绕主轴转动。

读数系统由主刻度盘和游标盘（角游标）组成，沿度盘一周刻有360个大

格，每格1°，每大格又分成两小格，所以每小格为30′。主刻度盘内侧有一游标盘。主刻度盘可以和望远镜一起转动，游标盘可以和载物台一起转动，游标盘在它的对径方向有两个游标刻度，游标刻度的30 个小格对应主刻度盘刻度的29 个小格，所以这一读数系统的准确度为1′。它的读数原理与游标卡尺完全相同。

(3)载物平台

载物平台用来放置光学元件，如棱镜、光栅等，在其下方有载物台调平螺钉3 只，以调节平台倾斜度（见图1 中的6）。用螺钉7 可调节载物平台的高度，当固紧时平台与游标刻度盘固联。固紧螺钉25，可使游标盘与主轴固联；拧动螺丝24，可使载物台与游标盘一起微动。

(4)自准直望远镜

图1-2 自准直望远镜

自准直望远镜的结构如图1-2 所示。它由目镜、全反射棱镜、叉丝分划板及物镜组成。目镜装在6处，全反射棱镜和叉丝分划板装中间套筒内，物镜装在2处。叉丝分划板上刻有双十字叉丝和透光小十字刻线，并且与上叉丝与小十字刻线对称于中心叉丝，全反射棱镜紧贴其上。开启光源4时，光线经全反射棱镜照亮小十字刻线。当小十字刻线平面处在物镜的焦平面上时，从刻线发出的光线经物镜成平行光。如果有一平面镜将这个平行光反射回来，再经物镜，必成像于焦平面上，于是从目镜中可以同时看到叉丝和小十字刻线的反射像，并且无视差，如果望远镜光轴垂直于平面反射镜，反射像将与上叉丝重合。这种调节望远镜使之适于观察平行光的方法称为自准直法，这种望远镜称为自准直望远镜。

(5)平行光管

平行光管与底座固联，靠近仪器主轴的一端装有平行光管的物镜，另一端装有可调狭缝套筒，前后移动套管，使狭缝处在物镜的焦平面上，于是由狭缝产生的光通过物镜后成平行光。

1.1.2分光仪的调节原理及方法

分光仪常用于测量人射光与出射光之间的角度，为了能够准确测得此角度，必须满足两个条件：①入射光与出射光(如反射光、折射光等)均为平行光；②入