实验十三 分光计的调整和使用剖析

实验十三分光计的调整和使用

分光计是一种准确测定光线偏转角度的精密仪器，所以，分光计又叫测角仪。它是光学实验常用的仪器，可以用来测定折射率、波长，还可以用来做光的偏振实验。分光计是精密的光学仪器，部件多而且复杂，初学者使用往往难于掌握，操作时一定要弄清各部件的作用，了解其工作性能，严格按规则使用，切忌乱扳硬拉，以免损坏仪器。

【实验目的】

1、了解分光计的构造原理和各部件的作用；

2、学习分光计的调整方法，并用分光计测定三棱镜的顶角。

【实验仪器】

JJY1/分光计、平面镜、三棱镜、汞灯及光源。

图3.13-1 JJY1/型分光计

1.狭缝装置 15.望远镜微调螺钉

2.狭缝套筒锁紧螺钉 16.主刻度盘度盘止动螺钉

3.平行光管部件 17.望远镜制动螺钉

4. 制动架 18.制动架

5.载物平台 19.底座

6.载物平台调节螺钉(3只) 20.转座

7.载物平台锁紧螺钉 21.游标盘

8.望远镜部件 22.主刻度盘

9.望远镜锁紧螺钉 23立柱

10.阿贝式自准直目镜 24.游标盘测微螺钉

11.望远镜目镜焦距调节鼓轮 25. 游标盘止动螺钉

12.望远镜光轴高低调节螺钉 26. 平行光管光轴水平调节螺钉

13. 望远镜光轴水平调节螺钉 27. 平行光管光轴高低调节螺钉

14.支臂 28. 狭缝宽度调节螺钉

分光计的结构

分光计的构造主要由五部分组成：底座、望远镜、平行光管、载物台和读数圆盘。我们实验室使用的分光计是JJY1型，它的结构图分别如图3.13-1所示。下面我们分别对它们进行介绍：

1、底座

底座（19）是整个分光计的支座。底座中心有沿铅直方向的转轴，称为仪器的中心转轴。

2、自准望远镜

望远镜（8）是由物镜和阿贝式自准直目镜组成，在图1的右上方。其中物镜固定在望远镜的前端，它是消色差的复合正透镜。目镜系统由目镜、分划板、阿贝棱镜和照明系统组成。望远镜可以带动读数游标绕分光计的转轴转动。

3、平行光管

平行光管（3）是用来产生平行光的，在图的左上方。它是由一个消色差的正透镜（物镜）和一个宽度可调节的狭缝组成。狭缝装在一个可伸缩的套筒一端。

4、载物平台

载物平台（5）是用来放置光学元件的，如光栅、棱镜等。它可以和读数圆盘一起绕分光计的转轴转动。平台下有三个螺钉，是用来调节平台的水平度的。

5、读数圆盘

读数圆盘能绕中心轴旋转的水平刻度盘。由度盘（22）和游标盘（21）组成，共同

360圆周角。在游标盘两对称方向设有两个套在中心轴上，刻度盘上刻有分格为半度的0

游标读数。测量时读出两个读数值α和β，然后取平均值，这样一来可以消除度盘偏心引起的误差。

【实验内容】

1、根据分光计的结构原理和调整方法调整分光仪，使其进入准备工作状态；

2、用反射法、自准法测三棱镜的顶角。

【实验步骤】

分光计的调节

为了保证准确测量，使用分光计必须按要求对分光计进行调节。

1、熟悉结构。

先把分光计专用电源接通，使灯泡发光。可按照分光计的结构图和实物，熟悉分光计的各部件的功能，为熟悉各螺钉的作用，可逐一转扭螺丝（转动、锁紧、微动）。

2、目视粗调。

用眼睛估测进行目视调节，将望远镜转至与平行光管在一条直线上，调节望远镜筒和平行光管的仰角螺钉，使二者处于同一水平线上。调节载物平台的高度及螺钉（6）使台面水平并与中心轴垂直，同时保证平台与望远镜光轴平行。然后再对各部分进行精细调节。

目视调节这一步调节很重要，只要这步调节较好就可以大大减小精细调节的盲目性，缩短精细调节的过程。

3、分光计的精细调节

分光计精细调节要求满足以下三点：

将望远镜聚焦调到无穷远（自准直调节）

望远镜要能接受平行光，首先应将它调焦到无穷远。JJY1型分光计的望远镜属于阿贝式自准直望远镜，它的内部结构如图3.13-2。在分划板下方有一个照明灯泡，灯泡发出的光，经紧贴分划板的棱镜反射，把分划板的叉丝照亮，由目镜观察在分划板下部可看到棱镜的十字透光窗，当望远镜调到无穷远时，物镜的像方焦平面与目镜的物方焦平面重合，分划板所处位置正好在物镜和目镜的焦平面上，由分划板下方亮“十”字发出的光由物镜平行射出。如果把平面反射镜置于载物台上，且与望远镜光轴垂直，那么由物镜射出的光，经平面反射镜反射，经物镜再次聚焦，在分划板上方就形成亮“十”字反射像，此时从目镜中既看到叉丝发亮“十”字，又看到反射“十”字像。如果通过目镜只看到叉丝是清晰的，而反射的“十”字像却是模糊的，说明望远镜没有调焦到无穷远，不能接受平行光。

调节方法：

接通灯泡电源，通过目镜观察分划板，同时转动目镜筒（11）直至看清分划板上刻线和发光“十”字。然后在载物台上平面反射镜（或三棱镜的一个反射面），使反射镜面与望远镜光轴垂直，再通过目镜在分划板上去寻找亮“十”字反射像，一般情况（目视调节较好）此时可以看到一个亮斑，微微转动载物台，亮斑也回随着移动。松开锁紧螺钉（9）移动目镜筒，调节物镜至分划板距离即对望远镜进行调焦，使反射“十”字像清晰。望远镜调好各部分的相对位置就不能再动！

（2）调节望远镜光轴和仪器中心转轴垂直：

上面调节是使望远镜能接受平行光，但一般看到的清晰“十”字像不与分划板上方“十”字叉丝重合，偏高或偏低，这表明望远镜光轴和仪器中心转轴不垂直。

调节方法：调节望远镜水平调节螺（3），使“十”字像的竖直线与分划板叉丝竖线重合，如图3.13-3由（a）到（b）。

注意：为了便于调节，载物台上放置的平面镜反射面应垂直于平台下方螺钉（6）任意两个的连线。当“十”字像位于图3.13—3（b）所示位置，调节望远镜光轴高低调节螺钉（12），使“十”字像向分划板横线靠近一半的距离，再调整平面反射镜下方的平台螺钉（6）使“十”字像位于图3.13-3（c）所示的位置。转动载物平台使平面反射镜的另一个反射面正对望远镜，重复上述调节步骤，使反射“十”字像与分划板叉丝上方“十”字重合。如此反复调节，使两个反射面对准望远镜物镜时，反射的“十”字像都位于叉丝上方中心为止，此时望远镜光轴与仪器中心转轴垂直。

（3）平行光管出射平行光，且平行光管光轴垂直于仪器中心转轴。

取下平面镜，将光源照亮狭缝，使望远镜正对平行光管，松开狭缝的锁紧螺钉（2），