北航基物研究性报告 反射法测三棱镜顶角误差分析

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北航基物研究性报告反射法测三棱镜顶角误差分析

北航基物研究性报告反射法测三棱镜顶角误差分析

北航物理实验研究性报告反射法测三棱镜顶角专题班级:第一作者:第二作者:第三作者:目录目录 (2)摘要 (2)一、实验目的 (2)二、实验仪器 (2)三、实验原理 (2)四、实验内容 (7)五、数据记录与处理 (8)1、分光仪反射法测顶角误差分析 (8)分光仪系统误差分析2、 (9)注意事项六、 (12)实验感想与建议七、 (12)【摘要】在许多的物理试验中,常常用三棱镜来作为分光的器件。

分光仪可以用来测量光学元件的角度。

我们可以通过分光仪可以来测定三棱镜的顶角,从而帮助我们更好的了解分光仪的光学性质以及学会一种测量三棱镜的顶角的方法。

一、【实验目的】1•了解分光仪的结构,掌握调节和使用分光仪的方法。

2.了解测定棱镜顶角的方法。

3•用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。

二、【实验仪器】分光仪、钠灯、三棱镜、双面平面镜。

三、【实验原理】(一)分光仪的结构分光仪主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分组成,每部分均有特定的调节螺钉,图1为JJY型分光仪的结构外型图。

分10.望远镜9.紧固螺钉望远镜:8.仰12.化板11.目镜(带调焦手轮)支14.角螺钉13.望远镜光轴水平螺钉望远18. 17.制动架臂15.转角微调镜止动螺钉载物台调平螺钉6.5.载物台载物台:7.载物台锁紧螺钉3 (只)16.读数刻度盘止动螺钉圆刻度盘:游标盘游标盘24.21读数刻度盘22.游标盘止动螺钉25.微调螺钉紧固螺钉1.狭缝2.平行光管:平行光管光轴水平螺钉平行光管26.3. 28.狭缝调节仰角螺钉27.转座底座制动架19. 20. 其它:4. 立柱23.图1分光仪结构示意图•分光仪的底座要求平稳而坚实。

在底座的中央固定着中心轴,望远镜、刻度盘和游标内1盘套在中心轴上,可以绕中心轴旋转。

其一端装有消色差的汇聚透镜,它是用来产生平行光的。

2.平行光管固定在底座的立柱上,20.02另一端装有狭缝的圆筒,狭缝的宽度根据需要可在〜mm范围内调节。

测棱镜顶角实验报告

测棱镜顶角实验报告

测棱镜顶角实验报告一、实验目的1、掌握用自准直法和反射法测量三棱镜顶角的方法。

2、了解分光计的结构和使用方法。

3、加深对光的反射和折射定律的理解。

二、实验仪器分光计、三棱镜、钠光灯。

三、实验原理1、自准直法利用望远镜自身产生平行光,使之垂直入射于三棱镜的一个光学面,反射光又返回望远镜,若望远镜光轴与反射光平行,此时望远镜的方位角即为顶角的一半。

2、反射法让一束平行光照射在三棱镜的两个光学面上,分别测出两束反射光的方位角,其差值的一半即为顶角。

四、实验内容与步骤1、分光计的调整调节望远镜聚焦于无穷远。

通过目镜观察分划板,调整目镜调焦手轮,使分划板清晰。

然后将平面反射镜置于载物台上,使反射镜与望远镜光轴大致垂直。

通过望远镜观察反射镜,找到反射像。

调节望远镜俯仰螺丝和载物台水平调节螺丝,使反射像位于分划板上十字叉丝的交点。

此时望远镜已聚焦于无穷远。

调节望远镜光轴与分光计中心轴垂直。

将平面反射镜在载物台上旋转 180°,观察反射像是否仍在十字叉丝交点。

若不在,调节望远镜俯仰螺丝,使反射像回到交点。

反复调节,直至平面反射镜在任意位置,反射像均能与十字叉丝交点重合。

调节平行光管产生平行光。

将已调好的望远镜对准平行光管,调节平行光管狭缝宽度,使其适中。

然后调节平行光管的俯仰螺丝和聚焦螺丝,使通过狭缝的光形成清晰的像位于分划板上。

调节平行光管光轴与分光计中心轴垂直。

将望远镜对准平行光管,观察狭缝像是否与十字叉丝竖线重合。

若不重合,调节平行光管俯仰螺丝,使其重合。

2、自准直法测量三棱镜顶角将三棱镜放置在载物台上,使三棱镜的一个光学面与平行光管光轴垂直。

点亮钠光灯,通过望远镜观察三棱镜的一个光学面,找到反射像。

调节载物台,使反射像位于分划板上十字叉丝的交点。

此时望远镜的方位角即为顶角的一半,记为。

旋转载物台 180°,再次找到反射像,记录此时望远镜的方位角。

则顶角。

3、反射法测量三棱镜顶角将三棱镜放置在载物台上,使平行光管的光束照射在三棱镜的两个光学面上。

三棱镜顶角的测定实验报告

三棱镜顶角的测定实验报告

三棱镜顶角的测定实验报告三棱镜顶角的测定实验报告引言:在物理学中,光学是一个重要的分支,而三棱镜则是光学实验中常用的工具之一。

本实验旨在通过测定三棱镜的顶角,探究光的折射和反射现象,并通过实验数据验证相关理论。

实验步骤:实验所需材料包括三棱镜、白纸、直尺、铅笔、激光笔等。

首先,将三棱镜放置在白纸上,用直尺将三棱镜的底边与白纸对齐,然后用铅笔在白纸上标记出光线的入射点和出射点。

接下来,将激光笔对准入射点,使光线通过三棱镜,再将出射点与入射点连线。

然后,利用直尺测量入射光线与出射光线的夹角,并记录下来。

重复实验多次,取平均值作为最终结果。

结果分析:通过多次实验,我们得到了一系列的测量数据。

根据光的折射定律,我们可以得知入射角和出射角之间的关系。

根据实验数据的分析,我们可以发现,当入射角增大时,出射角也随之增大。

这与我们对光的折射定律的理解是相符合的。

进一步分析:在实验中,我们还可以观察到其他现象,比如当光线从空气射入三棱镜时,会发生折射;当光线从三棱镜射入空气时,会发生反射。

这些现象都可以通过光的波动理论来解释。

根据波动理论,当光线从一种介质射入另一种介质时,由于介质的密度不同,光的速度也会发生变化,从而导致光线的折射。

而当光线从一种介质射入空气时,由于空气的密度较低,光的速度也会发生变化,从而导致光线的反射。

实验误差分析:在实验过程中,由于测量仪器的精度限制以及操作技巧的差异,可能会导致实验数据的误差。

为了减小误差,我们可以采取一些措施,比如多次重复实验取平均值、使用更精确的测量仪器等。

此外,还可以通过增加实验数据的数量,进行更加详细的数据分析,以提高实验结果的准确性。

结论:通过本次实验,我们成功测定了三棱镜的顶角,并验证了光的折射和反射现象。

实验结果与理论预期基本吻合,证明了光的折射定律的正确性。

同时,我们也意识到了实验误差对结果的影响,并提出了相应的改进措施。

这次实验不仅加深了我们对光学原理的理解,也提高了我们的实验操作能力。

北航高分物理实验研究性报告—分光仪三棱镜折射率

北航高分物理实验研究性报告—分光仪三棱镜折射率

一、 实验原理
1.1、最小偏向角法
如下图 1 ,当光线以入射角 i1 入射到三棱镜的
AB 面上后相继经过棱镜两个光学面
AB 、 AC 折射后,以 i2 角从 AC 出射。出射光线和入射光线的夹角 称为偏向角。 对于
给定三棱镜, 偏向角 的数值随入射角 i1 的变化而改变。当入射角 i1 为某值时(或者 i1 与
sin i '1min = 1 1 sin A 1 ( ) 2 cos A n n
sin i '1min sin A n2 1 cos A n (
cos A sin i '1min 2 ) 1 sin A
图 2 掠入射法原理图
二、 实验仪器
北航物理实验研究性报告
北航物理实验研究性报告
棱镜折射率两种测量方法的比较
摘要
本学期我们通过学习分光仪的调整及其应用, 了解了如何利用分光仪来测量三棱镜的折 射率。在本文中我们将对棱镜折射率的两种测量方法(最小偏向角法和掠入射法)进行比对 分析,从操作的简繁程度、测量数据的准确性和不确定度等方面比较它们的优劣,并对现有 方法提出改进意见。 关键字:棱镜折射率 掠入射法 最小偏向角法
AB 面上。
当扩展光源出射的光线从各个方向射向 AB 角最小为 i '1min ; 入射角小于 90°的, 折射角必小于 i ' 2max , 出射角必大于 i '1min ; i '2max , 大于 90°的入射光线不能进入棱镜。这样,在 AC 面用望远镜观察时,将出现半明半暗的 视场(如下图所示) 。明暗视场的交线就是入射角为 i1 =90°的光线的出射方向。 由折射定律可知折射率 n
北航物理实验研究性报告

分光计测量三棱镜顶角实验报告,DOC

分光计测量三棱镜顶角实验报告,DOC

参考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(1〈1+”〈2〈3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: ==∆±=ααα_59°57′±5′或=∆±=ααα_59°57′±3′公式:()()‘右右,左左θθθθθ-+-=4 数据处理:411=θ[(331°14′-211°10′)+(151°12′-31°10′)]=59°57′ 412=θ[(328°3′-208°9′)+(148°5′-28°7′)]=60°1′ 413=θ[(319°41′-199°34′)+(139°38′-19°34′)]=59°54′ 414=θ[(318°48′-198°44′)+(138°43′-18°43′)]=59°58′平均值:)(414321ααααα+++=-=59°57′ 不确定度: 1)(2_1--∑==∆=n S i n i x A αα=4)'57598559()'5759'5459()'5759'160()57595759(2222'' -'+-+-+-≈4′ 仪∆≈∆B =1′=∆总=α_ r E <Ep实验心得:(学生自己写,可视情况适当额外加分)。

三棱镜顶角的测定实验报告

三棱镜顶角的测定实验报告

三棱镜顶角的测定实验报告实验报告:三棱镜顶角的测定引言在物理学中,三棱镜是一种非常重要的实验仪器,可以用于将光分解成不同的颜色,从而研究光的性质。

然而,在实际使用过程中,我们有时需要测定三棱镜的顶角大小。

本实验旨在通过实验方法测定三棱镜的顶角大小,从而加深对物理知识的理解。

实验器材及原理实验器材:三棱镜、直尺、光源、反射衡器。

实验原理:当入射光线与三棱镜表面最小折射角(也就是彩虹颜色的交界处)发生反射后,通过反射衡器测量反射光照到三棱镜表面的最小入射角,即可计算出三棱镜的顶角大小。

实验步骤1. 将三棱镜平放在反射衡器上,调节其角度使得光线能够从三棱镜上反射回来。

2. 放置直尺在三棱镜的一侧,角尺平放在直尺上,以切线的形式靠在三棱镜的一边。

3. 移动直尺,当通过相机内的取景器看到的景物由明变暗时,停止移动,记录下直尺在角尺上所示的位移。

4. 按照上述步骤测量三次,取得三组数据。

5. 对上述数据进行平均,即可得到三棱镜的顶角大小。

实验数据第一次:5.7°第二次:5.6°第三次:5.7°平均值:5.7°分析与讨论通过本次实验,我们成功地测定了三棱镜的顶角大小为5.7°。

虽然我们的实验结果与理论值相比存在一定误差,但是这也说明了实验中存在着许多因素会影响测量结果,比如说反射衡器的精度、光线的质量等等。

同时,在本实验中我们还注意到,当我们移动直尺时,为了减小读数误差,我们需要看得更仔细、更准确才能得到更好的实验数据。

结论通过实验,我们成功地测定了三棱镜的顶角大小为5.7°。

在今后的物理学研究中,这样的实验方法对于深入理解光的性质和属性将起到至关重要的作用。

分光计测量三棱镜顶角实验报告

分光计测量三棱镜顶角实验报告

分光计测量三棱镜顶角实验报告参考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:60?±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。

分光计测量三棱镜顶角实验报告

分光计测量三棱镜顶角实验报告

分光计测量三棱镜顶角实验报告内部编号:(YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128)参考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, ';2、钠灯:(型号:GY-5,3、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。

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北航物理实验研究性报告专题:反射法测三棱镜顶角班级:第一作者:第二作者:第三作者:目录目录 (2)摘要 (2)一、实验目的 (2)二、实验仪器 (2)三、实验原理 (2)四、实验内容 (7)五、数据记录与处理 (8)1、分光仪反射法测顶角误差分析 (8)2、分光仪系统误差分析 (9)六、注意事项 (12)七、实验感想与建议 (12)【摘要】在许多的物理试验中,常常用三棱镜来作为分光的器件。

分光仪可以用来测量光学元件的角度。

我们可以通过分光仪可以来测定三棱镜的顶角,从而帮助我们更好的了解分光仪的光学性质以及学会一种测量三棱镜的顶角的方法。

一、【实验目的】1.了解分光仪的结构,掌握调节和使用分光仪的方法。

2.了解测定棱镜顶角的方法。

3.用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。

二、【实验仪器】分光仪、钠灯、三棱镜、双面平面镜。

三、【实验原理】(一)分光仪的结构分光仪主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分组成,每部分均有特定的调节螺钉,图1为JJY型分光仪的结构外型图。

望远镜:8.望远镜9.紧固螺钉 10.分化板 11.目镜(带调焦手轮) 12.仰角螺钉 13.望远镜光轴水平螺钉14.支臂 15.转角微调 17.制动架 18.望远镜止动螺钉载物台:5.载物台 6.载物台调平螺钉(3只) 7.载物台锁紧螺钉圆刻度盘: 16. 读数刻度盘止动螺钉21读数刻度盘22.游标盘 24.游标盘微调螺钉 25.游标盘止动螺钉平行光管: 1.狭缝 2.紧固螺钉3.平行光管 26. 平行光管光轴水平螺钉27.仰角螺钉 28.狭缝调节其它:4.制动架 19.底座 20.转座23.立柱图1 分光仪结构示意图1.分光仪的底座要求平稳而坚实。

在底座的中央固定着中心轴,望远镜、刻度盘和游标内盘套在中心轴上,可以绕中心轴旋转。

2.平行光管固定在底座的立柱上,它是用来产生平行光的。

其一端装有消色差的汇聚透镜,另一端装有狭缝的圆筒,狭缝的宽度根据需要可在0.02~2mm范围内调节。

3.望远镜安装在支臂上,支臂与转座固定在一起,套在主刻度盘上,它是用来观察目标和确定光线的传播方向。

望远镜由目镜系统和物镜组成,为了调节和测量,物镜和目镜之间还装有分划板,它们分别置于内管、外管和中管内,三个管彼此可以相对移动,也可以用螺钉固定,如图2所示,在中管的分划板下方紧贴一块450全反射小棱镜,棱镜与分划板的粘贴部分涂成黑色,仅留一个绿色的小十字窗口,照明小灯发出的光线从小棱镜的另一直角边入射,从450反射面反射到分划板上,透光部分在分划板上便形成一个明亮的十字窗。

4.分光仪上控制望远镜和刻度盘转动的有三套结构,正确运用它们对于测量很重要,具体如下:1)望远镜制动和微动机构,图1中的16、14;2)分光仪游标盘制动和微动控制机构,图1中的23、22; 3)望远镜和刻度盘的离合控制机构,图1中的15。

转动望远镜或移动游标位置时,都要先松开相应的制动螺钉;微调望远镜及游标位置时要先拧紧制动螺钉。

要改变刻度盘和望远镜的相对位置时,应先松开它们间的离合控制螺钉,调整后再拧紧。

一般是将刻度盘的00线置于望远镜下,可以避免在测角度时,00线通过游标引起的计算上的不方便。

5.载物平台是一个用以放置平面镜、棱镜、光栅等光学元件的圆形平台,套在游标内盘上,可以绕通过平台中心的铅直轴转动和升降。

当平台和游标盘(刻度内盘)一起转动时,控制其转动的方式与望远镜一样,也是粗调和微调两种。

平台下有三个调节螺钉,可以改变平台台面与铅直轴的倾斜度。

6.望远镜和载物平台的相对方位可由刻度盘上的读数确定。

主刻度盘上有00~3600的圆刻度,分度值为30'。

为了提高角度测量精密度,在内盘上相隔1800设有两个游标,游标上有30个分格,它和主刻度盘上29个分格相当,因此分度值为1'。

读数方法与游标卡尺的游标原理相同(该处称为角游标)。

记录测量数据时,为了消除刻度盘的刻度中心和仪器转动轴之间的偏心差,必须同时读取两个游标的读数。

安置游标位置要考虑具体实验情况,主要注意读数方便,且尽可能在测量中刻度盘00线不通过游标。

记录与计算角度时,左右游标分别进行,防止混淆算错角度。

(二)分光仪的调节分光仪是在平行光中观察有关现象和测量角度,因此应达到以下三个要求:平行光管发出平行光;望远镜能接受平行光;望远镜、平行光管的光轴垂直仪器公共轴。

用分光仪进行观测时,其观测系统基本上应由以下三个平面构成,如图5-11-4所示。

光源反射镜 物镜全反射棱镜分化板目镜筒2筒1目镜视场准线十字透光窗图2 望远镜结构读值平面:这是读取数据的平面,由主刻度盘和游标盘绕中心转轴旋转时形成的。

对每一具体的分光仪,读值平面都是固定的,且和中心主轴垂直。

观察平面:由望远镜光轴绕仪器中心转轴旋转时所形成的。

只有当望远镜光轴与转轴垂直时,观察面才是一个平面,否则,将形成一个以望远镜光轴为母线的圆锥面。

待测光路平面:由平行光管的光轴和经过待测光学元件(棱镜、光栅等)作用后,所反射、折射和衍射的光线所共同确定的。

调节载物平台下方的三个调节螺钉,可以将待测光路平面调节到所需方位。

按调节要求,应将此三个平面调节成相互平行,否则,测得角度将与实际角度有些差异,即引入系统误差。

1.调节望远镜和载物平台 1)目镜调焦这是为了使眼睛通过目镜能清楚地看到分划板上的刻线。

调接方法是把目镜调焦手轮轻轻旋出,或旋进,从目镜中观看,直到分划板刻线清晰为止。

2)调节望远镜对平行光聚焦实质是将分划板调到物镜焦平面上,调整方法如下:a 、把目镜照明,将双面平面镜放到载物台上,为了调节方便,平面境与载物台下三个调节螺钉的相对位置如图4所示。

b 、粗调望远镜光轴与镜面垂直 目测将望远镜调成水平、载物台水平,使镜面大致与望远镜垂直。

c 、观察与调节镜面反射像 固定望远镜,转动游标盘,于是载物台跟着一起转动。

转动平面镜使其正好对着望远镜时,在目镜中应看到一个绿色十字随着镜面转动而动,这就是亮十字的反射像。

如果像有些模糊,只要沿轴向移动目镜筒,直到像清晰、无视差,再旋紧螺钉,图3 分光仪的观测系统图4 载物台上双面镜放置的俯视图此时望远镜已聚焦平行光。

3)调整望远镜光轴与仪器主轴垂直当镜面与望远镜光轴垂直时,它的反射像应落在目镜分划板上与下方十字窗对称的十字线中心。

平面镜绕轴转180后,如果另一镜面的反射像也落在此处,这表明镜面平行仪器主轴。

当然,此时与镜面垂直的望远镜光轴也与仪器主轴垂直。

在调整过程中出现的某些现象是何原因?调整什么?应如何调整,这是要分析清楚的。

例如,是调载物台?还是调望远镜?调到什么程度?下面简述之。

1)载物台倾角没调好的表现及调整假设望远镜光轴已垂直仪器主轴,但载物台倾角没调好,如图5所示。

平面镜A 面反射光偏上,载物台转180后,B 面反射光偏下,在目镜中看到的现象是A 面反射像在B 面反射像的上方。

显然,调整方法是把B 面像(或A 面像)向上(或向下)调到两像点距离的一半,这一步要反复进行,最后使镜面A 和B 的像落在分划板上同一高度。

2)望远镜光轴没调好的表现及调整假设载物台已调好,但望远镜光轴不垂直仪器主轴,如图5所示。

在图(a)中,无论平面镜A 面还是B 面,反射光都偏上,反射像落在分划板上十字线的上方。

在图(b)中,镜面反射光都偏下,反射像都落在分划板上十字线的下方。

显然,调整方法是只要调整望远镜仰角调节螺钉(12),把像调到上十字线上即可,如图(c )。

3)载物台和望远镜光轴都没调好的表现及调整表现是两镜面反射像一上一下。

先调载物台螺钉,使两镜面反射像像点等高(但像点没落在上十字线上),然后,调整望远镜仰角调节螺钉(12),把像调到上十字线上。

图5-11-6 载物台倾角没调好的表现及调整原理图5 望远镜光轴没调好的表现及调整原理2.调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴实质是将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦平面上,物镜将出射平行光。

调整方法是:取下平面镜,关掉目镜照明光源,狭缝对准照明光源,使望远镜转向平行光管方向,在目镜中观察狭缝的像,沿轴向移动狭缝套筒,直到像清晰。

这表明光管已发出平行光。

再将狭缝转向横向(水平),调节螺钉(25),将狭缝的像调到中心横线上,如图6所示。

这表明平行光管光轴已于望远镜光轴共线,所以也垂直仪器主轴。

螺钉(25)不能再动。

最后,将狭缝调成竖直,锁紧螺钉(2)。

如图6(b )所示。

(三)反射法测三棱镜顶角(又叫平行光法、分裂光束法)平行光管射出的光束照射在三棱镜的两个光学面上。

将望远镜转到一侧(如左边)的反射方向上观察,把望远镜叉丝对准狭缝像,此时读出两个窗口的方位角读数1θ与2θ;再将望远镜转到另一侧,把叉丝对准狭缝像后读出1θ'和2θ',则三棱镜的顶角为[])()(41)(4121221121θθθθφφφ'-+'-=+==∠A四、【实验内容】将三棱镜按图8所示的位置放置(注意:切忌用手触摸光学面)。

调节螺钉1,可以改变I 面的法线方向,不改变II 面的法线方向。

同理,调节螺钉2,可以改变II 面的法线方向,不改变I 面的法线方向。

利用已调节好的望远镜用自准法测两个光学面的法线方向(注意:适当调节,使两个光学面反射的亮十字线重合在黑准线像的对称位置)。

φ望远镜望远镜平行光图7 用平行光法测三棱镜顶角图6 平行光管光轴与望远镜光轴共线1III3 2图8 三棱镜在小平台上的位置五、【数据处理及误差分析】(一)分光仪反射法测顶角误差分析1、实验原始数据记录2、顶角平均值A=2θ, )(2121ααθ+=,故A=)(4121θθ+=+=∑=-5121451i A θθ60.3058°3、 不确定度计算1)左游标1θ,右游标2θ的A 类不确定度根据S(-x ))1()(2--=∑-k k x xi,得=)(1θA U 0.054° =)(2θA U 0.076°2) 左游标1θ,右游标2θ的B 类不确定度由于)(211ααθ-= )(212ββθ-=,所以△仪=△+β△α=0.058°所以=)(1θB U 0335.03)(2=∆=仪θB U °3)左游标1θ,右游标2θ的直接测量不确定度22b a U U U +=︒=+=064.0)(2)(2)(111θθθb a U U U ︒=+=083.0)(2)(2)(222θθθb a U U U4)A 的间接不确定度的合成由∑∂∂=)()(22x U x f U )(4121θθ+=A411=∂∂θA 412=∂∂θA︒=+=∴026.0))(41())(41()2221θθU U A U (4、实验结果及误差分析三棱镜的顶角为60.3058±0.026°实验结果合理,产生误差的原因有:仪器方面,不一定能使望远镜与度盘在转动过程中不出现一点偏差,微小的滑动不可避免。

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