分光计测量三棱镜顶角实验报告

分光计测量三棱镜顶角

一、实验目的：

1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用； 2、学习分光计调节的要求和调节方法； 3、测量三棱镜顶角；

二、 仪器与用具：

1、分光计：（型号：JJY-Π型, 编号：99056400），最小刻度1'； 2、钠灯： （型号：GY-5, 编号：20020072）；

3、三棱镜棱角:60º±5′（材料：重火石玻璃，nD = 1.6475）； 4、双面反射镜，变压器(6.3V/220V)

三、 预习报告： 1、实验原理（力求简要）：

（1）分光计调整

总要求：望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。 分要求：有三个如下：

〈1〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）、其光轴与分光计中心轴垂直

调整方法：

①对望远镜的目镜进行调焦，从望远镜中能清晰看到分划板十字准线

②对望远镜的物镜进行调焦，用“自准直法”进行，从望远镜中能清晰看到绿“+”字像、

且无视差。

③分别从望远镜看到从小镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调

整用线（分划板上方的十字叉线）重合。

④在望远镜能接收平行光的基础上，根据反射定律，应用“各半调节法”进行调整。

〈2〉载物台垂直仪器主轴

调整方法：

将双面镜旋转90°，同时旋转载物台90°，调节一个螺丝，分别从望远镜看到从 双面镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调整用线（分划板上方的十字叉线）重合。

〈3〉平行光管出射平行光；

调整方法：

从望远镜里看到平行光管狭缝清晰像呈现在分划板上且无视差。 望远镜对准平行光管（注意：这一步及后面操作绝对不能动望远镜的仰角调节螺丝以及物镜和目镜的焦距），从望远镜观察平行光管狭缝的像，调节平行光管透镜的焦距，使从望远镜清晰看到狭缝的像（一条明亮的细线）呈现在分划板上为止。这时望远镜接收到的是平行光，也就是说，平行光管出射的是平行光。

〈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

调整方法：

望远镜看狭缝像与分光板竖直准线重合，狭缝像转90o后又能与中心水平准线重合。 在上一步的基础上，调节平行光管（或望远镜）的水平摆向调节螺丝，使狭缝细线像与十字竖线重合，然后转动狭缝90o，调节平行光管的仰角螺丝，使狭缝细线像与中心水平线重合。这时平行光管光轴与望远镜光轴共线，也就与分光计中心轴垂直 （2）三棱镜的顶角的测量

〈1〉方法：反射法测量。 〈2〉原理：如下图所示：

一束平行光由顶角方向射入，在两光学面上分成两束反射光。测出两束反射光线之间的夹角φ，则可得到顶角A为

〈3〉方法：实验时，将待测棱镜放在分光计载物小平台上，使棱镜的折射棱正对平行光管，并接

近载物台的中心位置，如图4-26-2所示。调节载物台面平面与分光计主轴垂直，旋紧7、25，锁紧载物台和游标盘，缓慢转动望远镜，用望远镜寻找经过棱镜两反射面反射回来的狭缝像，使狭缝像与分划板中心竖线重合。记录下望远镜所处位置分别为Ⅰ和Ⅱ时的两刻度盘读数φ、φ '和φ2、φ2'，则望远镜分别处于Ⅰ和Ⅱ位置时光轴的夹角为：

2

,

1 2 1,

4

重复测量五次，按（4-26-1）式求出顶角A，计算其测量不确定度。

〈4〉读数时超过0点处理：转动望远镜时，如果越过了刻度0点，则应按下式计算望远镜转过的

角度

Φ=360O —︱Φ2—Φ1︱

2、实验步骤：（写出实验操作过程中的有效步骤）

〈1〉将双面镜放在载物台上；三个螺钉高度分别为“h” 〈2〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）

〈3〉望远镜光轴与分光计中心轴垂直（自准法）

〈4〉望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直 3、注意事项：（主要）。

〈1〉不要用手摸三棱镜棱角、双面反射镜镜面

〈2〉读数时每半小格在游标盘上分成30等份；超过0°时要加360° 〈3〉计算时借位为60′

〈4〉钠灯开启后直至结束（中途不要关闭）再关闭。

四、数据及处理：（以下数据仅供参考、有错误请勿抄袭） 一、分光计测三棱镜顶角

公式：

，

左 左 右 ‘右 4

数据处理： 1

1

[（331°14′-211°10′）+（151°12′-31°10′）]= 59°57′ 41 2 [（328°3′-208°9′）+（148°5′-28°7′）]= 60°1′

41

3 [（319°41′-199°34′）+（139°38′-19°34′）]= 59°54′

41

4 [（318°48′-198°44′）+（138°43′-18°43′）]= 59°58′

4 1

平均值： ( 1 2 3 4)=59°57′

4

不确定度：

A Sx

i 1

( i )2

n 1

n_

=

(59 57' 59 57')2 (60 1' 59 57')2 (59 54' 59 57')2 (59 58 59 57')2

≈4′

4

B 仪=1′

总

2A 2B=4' 1'≈5′

_

22

59°57′±05′ Ep

_

*100%

结果分析：〈1〉结果评价（见课本p9页）

参考值：三棱镜棱角:60º±05′

百分差：Er

059 57' 60

ⅹ100%=ⅹ100%=0.09%

60 0

_

Er<Ep测量结果在随机误差的范围内比较相符.