分光仪的调整及其应用研究性实验报告.docx

目录目录 1摘要 2Abstract 2一、 实验简介 3二、 实验重点 3三、 实验原理 3实验1分光仪的调整 31、 分光仪的结构 32、 分光仪的调节原理与方法 6实验2三棱镜顶角的测量 111、 三棱镜的调整 11(1) 调整要求 11(2) 三棱镜的放置 12(3) 调三棱镜的AB面和AC面与望远镜光轴垂直 122、 反射法测三棱镜顶角的测量原理： 13实验3最小偏角法测棱镜折射率 14四、 实验仪器 16五、 实验步骤 16实验1分光仪的调整 16实验2三棱镜顶角的测量 161. 调整三棱镜 162. 用反射法测棱镜顶角 17实验3用最小偏向角法棱镜折射率 18六、 数据处理 181、 反射法测三棱镜顶角 182、 最小偏向角法测棱镜折射率 19七、 误差分析 20八、 实验及报告中出现的问题及注意事项 20九、 总结和感想 21参考文献 22附：原始数据照片 22摘要本文介绍了分光仪的调整及其应用该实验，其中重点介绍了分光 仪在使用过程中的调整细节以及用分光仪反射法测量三棱镜顶角及 最小偏向角法测其折射率的具体原理及方法步骤，然后利用实验中严 格测得的数据进行数据处理及不确定度的计算，对于实验中的可能的 误差来源也进行了定量分析，最后是我们对于这个实验的感想、实验 中出现的问题及一些具体的实验改进建议。

关键字：分光仪；三棱镜顶角；三棱镜折射率AbstractThe adjustment of the spectrometer and its applications were introduced in this paper the experiment，which mainly introduced in the process of using spectrometer in adjust details and spectrometers reflection method was used to measure prism vertex Angle and the method of minimum deviation Angle principle and method for measuring the refractive index of the spec讦ic steps, and then use strict experiment measured data in the data processing and the calculation of the uncertainty, the possible sources of error in the experiment also has carried on the quantitative analysis, the last is our thoughts for this experiment, the problems arising from the experime nt and some con Crete experime ntal improveme nt Suggestio ns.Keyword: spectrometer Prism vertex Angle Prism refract io n实验简介分光仪是分光测角仪的简称，它能较精确地测量平行光线的偏转 角度。

借助它并利用反射、折射、衍射等物理现象，可完成全偏振角、 晶体折射率、光波波长等物理量的测量其用途十分广泛近代摄谱 仪、单色仪等精密光学仪器也都是在分光仪的基础上发展而成的二、 实验重点1> 了解分光仪的构造及其主要部件的作用2、 学习并掌握分光仪德的调节原理与调节方法3、 掌握自准直法和逐次逼近法4、 学会用干涉法测量三棱镜的顶角三、 实验原理分光仪的调整1>分光仪的结构分光仪因型号不同各有差别，但基本结构是相同的，一般由底座、 刻度读数盘、自准直望远镜、平行光管、载物平台5部分组成下面 介绍JJY型分光仪（见图4.10.1）K001217182320戟物「游标盘联他『8电远镜心强融和钉机_仙式血直目仏」；”嘶吹”嵌12釦跟光轴借柳虾螺钉"毗傥光酗评啊m】4 E, •节乂摊数则標钉门6俐述镇与度盘联给蚪钉“7垫远位干图后与MHI16対怖位.）, 山剧动衆（一）,19-底座j2O-转卷：21-度盘,22-谢标盘亡3_立柱.24游标盘蔭讽.钉 j创廉球钉*26—平疔光管光轴水平调询・皿27—平齐比传光轴侧仰■节■钉跡 農H寬度H节蜒気图4.10.1 JJY型分光仪（1） 三角底座在三角底座的中心，装有以垂直的固定轴、望远镜、主刻度圆盘、 游标刻度圆盘都可以绕它旋转，这一固定轴右脚分光仪主轴。

2） 刻度圆盘圆盘上刻有角度数值的称主刻度盘，其内侧有一游标盘，在游标 盘上相对180度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，沿圆盘一周刻有 360个大格，每格1度，每大格又分成两小格，所以每小格为30?o 主刻度盘内侧有…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他的对径方向有两个游标刻度，游 标刻度的30小格对应主刻度盘上的29小格，所以这一读数系统的精 确度为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4.10.1中的6) o用螺钉7 可调节载物平台的高度，当固紧时平台与游标盘固联固紧螺钉25, 可使游标盘与主轴固联；拧动螺钉24,可使载物台与游标盘一起微 动4) 自准直望远镜自准直望远镜的结构如图4.10.2所示，它由目镜、全反射镜、叉 丝分划板及物镜组成冃镜装在A筒内，全反射棱镜和叉丝分划板装 在B筒内，物镜装在C筒顶部，A筒通过手轮可在B筒内前后移动， B筒(连A筒)可在C筒内移动。

叉丝分划板上刻有双十字叉丝和透 光小十字刻线，并且上叉丝与小十字刻线对称与中心叉丝，全反射棱 镜紧贴其上开启光源S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变 成平行光如果有一平面镜将这一平行光反射回来没再经物镜，必成 像于焦平面上，于是从目镜中可以看到叉丝和小十字刻线的反射像， 并但无视差(见图4.10.3 (a) ) o如果望远镜光轴垂直于平面反射 镜，反射镜将于上叉丝重合(见图4.10.3 (b) ) o这种调节望远镜 光轴使之适于观察平行光的方法成为自准直法，这种望远镜称为自准 直望远镜望远镜通过螺钉16的固紧可与主刻度盘固联，又可通过螺钉17 的固紧与主轴固联，此时拧动望远镜微调螺钉15,望远镜将连同主 刻度盘绕主轴微动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，另一端装有可调节狭缝套管，前后移动套管，是狭缝处在物镜的 焦平面上，于是由狭缝产生的光通过物镜后变成平行光2、分光仪的调节原理与方法分光仪常用于测量入射光与岀射光之间的角度，为了能准确测得此角度，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入射光与出射光均与刻度盘平面平行。

为此须对分光仪进行调整：使平行光管发出平行光，其光轴垂直于仪器主轴（即平行于刻度盘平面）；使望远镜接收平行光，其光轴垂直于仪器主轴;须调整载物平台，使其上旋转的分光元件的光学平面平行于仪器主 轴下而介绍调整方法1） 粗调调节水平调节螺钉（见图4. 10. 1之13）,使望远镜居于支架中 央，并目测调节望远镜俯仰螺钉（见图4. 10. 1之12）,使光轴大致 与主轴垂直，调节载物平台下方的3只螺钉外伸部分等长，使平台平 而大致与主光轴垂直这些粗调对于望远镜光轴的顺利调整至关重 要2） 调节望远镜◊望远镜调焦于无穷远（a）调整前（b）调整后1上叉丝-中心乂丝；3透光十字剣线， 1绿色背杲诋十字鋼线的反射像（绿色） 图4. 10.3 叉丝分划板和反射+字像関『amTlWItHN.IO川平間II的放■调节要求：根据前述自准直原理，当叉丝位于物镜焦平面时， 叉丝与小十字刻线的反射像共面，即绿十字与叉丝无视差，此时望远 镜只接收平行光，或称望远镜调焦于无穷远调节方法：在载物平台上（见图4.10.4）放置平面反射镜，构 成如图4. 10. 2所示自准直光路开启内藏照明灯泡，照明透光小十字形刻线调节目镜A （转动 目镜手轮A,筒壁螺纹结构使得A筒在B筒内前后移动），改变目镜 与叉丝分划板之间的距离，直至看清反射镜沿水平方向的方位，若平 面反射镜的镜面在俯仰方向上已大致垂直于望远镜光轴，则在旋转载 物台的过程中，总可以在某一位置，通过目镜看到一个绿色十字（可 能不太清晰），如看不到则应视情况调节望远镜下方的俯仰螺钉b （或 c）螺钉，再一次粗调望远镜光轴人致与平面反射镜的镜面垂直。

前 后伸缩叉丝分划板套筒B,改变叉丝与物镜之间的距离，直到在冃镜 中清晰无视差的看到一个明亮的绿色小十字（透光小十字刻线的像） 为止（见图4. 10. 3 （a） ） o◊调整望远镜光轴与仪器主轴垂直调整原理：若望远镜光轴垂直于平面反射镜镜面，且平面镜镜面平行于仪器主轴，则望远镜光轴必垂直于仪器主轴此时若将载物台 绕仪器主轴转180使平面镜另一面对准望远镜，望远镜光轴仍将 垂直于平面镜若望远镜光轴开始时垂直于平面镜，但不垂直于仪器 主轴，亦即平面镜镜面不平行于主轴，则将平面镜反转180后，望 远镜光轴不再垂直于平面镜镜面由光路成像的原理可知，当望远镜光轴垂直于平面镜镜面时，反 射像绿十字与上叉丝重合若同时有平面镜镜面平行于仪器主轴，则 平面镜反转180后，仍有望远镜主轴与平面镜垂直，绿十字仍与上 叉丝重合此吋必有望远镜光轴垂直于主轴若平面镜镜面不平行于仪器主轴，则平面镜反转180后，绿十字与上叉丝将不再重合调整方法:在望远镜调焦于无穷远的基础上,观察绿色小十字,一般它会偏离上叉丝，调节载物台调平螺钉b或c,使绿色小十字向1二叉丝移近1/2的偏离距离，再调节望远镜俯仰调节螺钉，使绿色小十字与上叉丝重合（见图4.10.5）,这时，望远镜光轴与平面镜镜 而垂直。

将平而镜反转180重复调节载物台调平螺钉b或c,并 调节望远镜俯仰调节螺钉，使绿色小十字各自消除1/2与上叉丝的偏 离量，再次使望远镜光轴与屏幕镜镜面垂直如此重复几次，直至平 面镜绕主轴旋转180绿色小十字始终都落在上叉丝中心为止每 进行一次调节，光轴与主轴垂直状态及平面镜与主轴的平行状态就改 善一次多次调节，逐渐达到完全改善为止，故称为逐次逼近调节又由于每次各调1/2的偏离量，故又称半调法◊调整叉丝分划板的纵丝与主轴平行分划板的上叉丝与纵丝是互相垂直的当纵丝与主轴不平行时， 绕主轴转动望远镜，在望远镜视场中，会看到绿色小十字的运动轨迹 与上叉丝相交只要微微转动（不能有前后滑动）叉丝镜筒B,达到 绿色小十字的运动轨迹与上叉丝重合，叉丝方向就调好了平行光管的调整◊使平行光管产生平行光当被光所照明的狭缝刚好位于透镜的焦平面上时，平行光管射出平行光调整方法：将己调节好的望远镜对准平行光管，拧动狭缝宽度调节手轮（见图4. 10. 1之28）,打开狭缝，松开狭缝套筒锁紧螺钉（见 图4. 10. 1之2）,前后移动狭缝套筒，当在已。