大物实验报告——分光计的调整与使用
大学物理实验分光计的调整与使用实验报告
大学物理实验分光计的调整与使用实验报告大学物理实验分光计的调整与使用实验报告引言：分光计是一种常用的实验仪器，广泛应用于物理、化学、生物等领域的实验中。
本实验旨在熟悉分光计的结构和工作原理，并通过实际操作调整和使用分光计，掌握其正确的使用方法。
一、分光计的结构和工作原理1. 分光计的结构分光计主要由光源、准直系统、单色器、样品室和检测器等部分组成。
其中，光源提供光线，准直系统将光线聚焦，单色器将多色光分解为单色光，样品室用于放置待测样品，检测器接收光信号并输出电信号。
2. 分光计的工作原理分光计的工作原理基于光的衍射和干涉现象。
当光通过准直系统后，进入单色器，单色器通过光栅或棱镜将多色光分解为单色光，然后单色光进入样品室与待测样品相互作用，样品吸收或反射特定波长的光，最后通过检测器检测到的光信号转化为电信号。
二、分光计的调整1. 准直系统的调整准直系统的调整是保证光线能够准确进入单色器的关键。
首先，打开分光计，调节光源位置，使其与准直系统中心对齐。
然后，调节准直系统的调焦旋钮，使光线在单色器入口处形成清晰的光斑。
最后，使用目镜观察光斑，通过调节准直系统的调焦旋钮，使光斑在目镜中移动到中心位置。
2. 单色器的调整单色器的调整是保证光线能够被准确分解为单色光的关键。
首先，选择适当的单色器，根据待测样品的波长范围选择合适的单色器。
然后，调节单色器的入射角和旋钮，使光线通过单色器后，能够被分解为所需的波长范围。
最后，使用检测器检测单色光的强度，通过调节单色器的旋钮，使单色光的强度达到最大值。
三、分光计的使用1. 样品室的使用样品室是用于放置待测样品的部分。
在使用样品室前，应先清洁样品室，确保无杂质。
然后，将待测样品放置在样品室中，注意样品的摆放位置应与光线垂直，以避免光线的散射和干扰。
最后，关闭样品室，确保光线只能通过样品与之相互作用。
2. 检测器的使用检测器是用于接收光信号并转化为电信号的部分。
在使用检测器前，应先调节检测器的增益和灵敏度，使其适应待测样品的光强。
南昌大学物理实验报告范文分光计调节与使用_分光计实验总结范文
南昌大学物理实验报告范文分光计调节与使用_分光计实验总结范文分光计的调整及光栅常数的测量一实验目的1了解分光计的结构，掌握调节分光计的方法。
2观察光栅的衍射光谱，理解光栅衍射基本规律。
3学会测定光栅的光栅常数.二实验仪器分光计、光栅、低压汞灯电源、平面镜等三实验原理衍射光栅、光栅常数图40-1中a为光栅刻痕(不透明)宽度，b为透明狭缝宽度。
d=a+b为相邻两狭缝上相应两点之间的距离，称为光栅常数。
它是光栅基本参数之一。
图40-1图40-2光栅衍射原理图图40-1中a为光栅刻痕(不透明)宽度，b为透明狭缝宽度。
d=a+b为相邻两狭缝上相应两点之间的距离，称为光栅常数。
它是光栅基本参数之一。
2．光栅方程、光栅光谱由图40-1得到相邻两缝对应点射出的光束的光程差为：式中光栅狭缝与刻痕宽度之和d=a+b为光栅常数，若在光栅片上每厘米刻有n条刻痕，则光栅常数cm。
为衍射角。
当衍射角满足光栅方程：(k=0，±1，±2…)（40-1）时，光会加强。
式中为单色光波长，k是明条纹级数。
图40-3如果光源中包含几种不同波长的复色光，除零级以外，同一级谱线将有不同的衍射角因此，在透镜焦平面上将出现按波长次序排列的谱线，称为光栅光谱。
相同k值谱线组成的光谱为同一级光谱，于是就有一级光谱、二级光谱……之分。
图40-3为低压汞灯的衍射光谱示意图，它每一级光谱中有4条特征谱线：紫色1=435．8nm，绿色2=546．1nm，黄色两条3=577．0nm和4=579．1nm。
图40-3四实验步骤1调节分光计调整望远镜：ａ目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。
ｂ调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。
ｃ调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时，反射象落在上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。
（2）调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴：将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光。
大学物理实验——分光计的调整和使用
1、伸缩狭缝筒，使望远镜中的狭缝像清晰；
2、调节平行光管倾角 螺钉使狭缝与叉丝 中间水平线重合；
3、转动狭缝竖直， 锁住狭缝锁紧螺钉。
4、实验内容
（1）调节三棱镜两个光学面 的法线垂直于分光计中心轴
要求：转动载物台时三棱镜两个光学面反射的
亮十字像都能与望远镜叉丝上交点重合。
233º13΄
设置两个弯游标的原因： 消除主刻度盘和游标盘的偏心差
主刻度盘 游标盘
1 2
(左
右)
12(左2左1右2右1)
3、分光计的调整
主要调整各个部件轴线方向间的关系。 调整分两步： （1）目视粗调 要求：1、望远镜与平行光管共轴；
2、望远镜和平行光管轴线水平； 3、载物台平面水平。 操作：调节望远镜与平行光管的俯仰和水平 调节螺钉；调解载物台调平螺钉。
谢谢
调好之后就不能再调节了， 但 望远镜和载物台可以任意转动；
（5）测量时使游标盘固定不动，主刻度盘 随望远镜一起绕分光计中心轴转动；
（6）左右两个游标的读数不能混淆。
数据处理注意事项
1、读数可以按需要加上或减去360°；
2、计算u ( n ) 时，角度不确定度的
单位应为弧度；
3、实验仪器的最大误差限 2
（2）细调
细调1：调整望远镜光轴与分光计中心轴 垂直并聚焦于无穷远
望远镜的结构
反射像
调整步骤及
要求：
1、旋转目镜
调焦手轮使
叉丝清晰；
2、伸缩目镜
叉 丝
筒使反射的 亮十字像清
上
晰；
交 点
分划板视场 叉丝像
3、旋转载物台使光学平板两个面反射的亮 十字像都能与望远镜的叉丝上交点重合。
大学物理实验-分光计的调整和使用
记录数据
在实验报告中详细记录每 次测量的起始角度、终止 角度以及对应的角度差值。
数据处理
根据测量结果计算平均值、 标准差等统计量，分析测 量结果的可靠性。
数据绘图
将测量结果绘制成图表， 如角度与刻度盘读数的关 系图，便于分析和比较。
误差分析
01 02
系统误差
由于仪器本身的不完善、环境因素（如温度、湿度）的影响以及实验方 法的局限性等引起的误差。系统误差可以通过校准仪器、控制实验条件 和改进实验方法等方式减小。
分光仪的调整和使用对于实验结果的影响非常大，因此需要掌握其基本原理和操作 方法。
本实验将通过实际操作，让学生了解分光仪的结构和工作原理，掌握其调整和使用 方法，为后续的光谱分析和物理实验打下基础。
02 分光计的原理
分光计的结构
望远镜用于观察棱 镜光谱，并调节棱 镜角度。
载物台用于放置棱 镜，可以在刻度盘 上移动。
大学物理实验-分光计的调整和使 用
contents
目录
• 引言 • 分光计的原理 • 分光计的调整 • 分光计的使用 • 实验总结与思考
01 引言
实验目的
掌握分光计的调整和 使用方法
了解分光仪在光谱分 析和物理实验中的应 用
学习测量光波波长的 原理和技术
实验背景
分光仪是一种用于测量光波波长的精密仪器，广泛应用于光谱分析和物理实验中。
细调
调节望远镜的焦距
01
通过调节望远镜的焦距，使望远镜能够清晰地观察到分光计刻
度。
微调载物台和测角仪
02
通过微调载物台和测角仪的位置，使分光计的读数更加准确。
重复调整
03
在调整过程中，可能需要重复进行粗调和细调，以确保分光计
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【最新整理，下载后即可编辑】分光计的调整与使用【实验目的】（1）了解分光计的结构以及双游标读数消除误差的原理。
（2）掌握分光计的调整要求、使用方法与技巧。
（3）学会测量三棱镜的顶角。
（4）推导分光束法，自准直法测量三棱镜顶角的公式。
【实验原理】1. 分光束法测三棱镜的顶角如图3.11.10所示，此时光束同时照在棱镜的两个侧面上，分别测出光线左向反射线角位置L 及右向反射线角位置R ，则由图3.11.10可证L R 1||2αϕϕ=-（3.11.1）（a ）（b ）图3.11.10为了消除分光计刻度盘的偏心误差（见“附 消除偏心差的原理”），测量每个角度时，在刻度盘的两个角游标Ⅰ，Ⅱ上都要读数，然后取平均值，于是[]LI RI LII RII 1||||4αϕϕϕϕ=-+- （3.11.2）2. 自准直法测三棱镜的顶角如图3.11.11所示，LI RI LII RII 180||||1802A ϕϕϕϕϕ=︒--+-=︒-（3.11.3）3. 最小偏向角的测定及折射率计算图 4.11.12 所示为一束单色平行光入射三棱镜时的主截面图。
光线通过棱镜时，将连续发生两次折射，出射光线和入射光线之间的交角 称为偏向角。
i 1为入射角，1i '为出射角， 为棱镜的顶角。
当i 1改变时， 随之改变。
可以证明，当i 1＝1i '时，偏向角 有最小值min ，此时入射角i 1＝(min + )/2，折射角i 2＝/2，由折射定律n sin i 2＝sin i 1，可得三棱镜的折射率为min sin 2sin2n θαα+=（3.11.4）因此，对于具有棱柱形的透明物体，只要测出最小偏向角min 及入射面出射面之间的夹角 ，就可由式（4.11.4）计算出棱镜对该种光的折射率。
应当注意，通常所说的某物质折射率n ，是对钠黄光（波长 为5 893 Å）而言。
图 3.11.11图3.11.12用分光计可以精确地测得棱镜的min和，从而求得该棱镜的折射率。
【大学物理实验(含 数据+思考题)】分光计的调整与使用实验报告
实验3.9 分光计的调整与使用一、实验目的（1）了解分光计的构造、作用和工作原理。
（2）掌握分光计的调整和使用方法。
（3）用分光计测棱镜的折射率。
二、实验仪器分光计、三棱镜、反射镜、汞灯三、实验原理1.测角原理测量光线之间的夹角，实质是测定平行光束的方位角。
如图3.9-6所示，A、B为平行光束在望远镜焦平面上的会聚像点。
焦平面上的每个点都与从一定方向入射的平行光束相对应。
如果望远镜光轴绕垂直于光束1和2的转轴转动，光轴由平行于光束1的方位(光轴上的会聚像点为A)转到平行于光束2的方位(光轴上的会聚像点为B)，则光轴所转过的角度即平行光束1与2之间的夹角θ。
图3.9-6测角原理2.用最小偏向角法测三棱镜折射率 n的原理如图3.9-7所示，单色光PM以入射角α1投射到三棱镜的AB面，经两次折射后,以α2′角从AC面射出。
入射光束与折射光束的夹角 θ称为偏向角。
显然θ=(α1−α1′)+(α2′−α2)=α1+α2′−φ式中φ为棱镜的顶角。
图3.9-7 最小偏向角法测三棱镜折射率原理对于给定的棱镜，其顶角φ和折射率n都是已定的。
从上式可见，偏向角θ是α1的函数。
可以证明，当a1=α2′，α1′=α2，即MM′∕∕BC(磨砂面)时，此时θ值最小，称为最小偏向角，用θ0表示。
此时有α1′=φ2，a1=φ+θ02。
则折射率为n=sin12(φ+θ0)sin12φ实验时只要测出最小偏向角θ0便可由上式计算出棱镜的折射率n。
四、实验内容及步骤1．调节分光计(1)目测粗调。
目测粗调就是直接用眼睛观察进行调节。
调节望远镜倾斜度调节螺钉和平行光管倾斜度调节螺钉使望远镜和平行光管平行于刻度盘；调节载物台倾斜度调节螺钉使载物台平行于刻度盘。
(2)细调的要求和步骤：①调节目镜至能清晰看到分划板的准线。
接上小灯泡电源，打开开关，观察视场下半区是否有绿色光区。
若有，则缓慢转动目镜调焦手轮直到能够清晰看到准线和绿色光区中的绿色“十”字，如图3.9-8所示。
分光计的调整与使用实验报告
较大的误差。
5 次 作 为 直 接 测 量 量 ： 1 1201030 ， 2 1205 ， 3 120430 ， 4 120130 ，
5 1200 ，其平均值为 1+2 +3 4 5 / 5 120418
计算其不确定度：A类不确定度为
uA
15 5 1 i1
i
2
1
1201030
60°5′15″
பைடு நூலகம்
2
250°40′ 70°48′ 130°38′ 310°40′
120°2′
120°8′
120°5′
60°2′30″
3
250°41′ 70°43′ 130°37′ 310°38′
120°4′
120°5′
120°4′30″
60°2′15″
60°2′9″
4
250°40′ 70°40′ 130°37′ 310°40′
实验测量原理
1. 反射法测量三棱镜顶角
根据教材 P62，利用反射法测量三棱镜顶角 的测量公式为
2
1 4
(
1
1
2
2
)
（1）
如图 1 所示，测量公式中的1 和2 是将望远镜转到 T1 位置，使 AB 面反射的狭缝
图 1 反射法测顶角
像与分划板竖直线重合时，读出望远镜的两个方位角；同样，1 和2 是将望远镜转到 T2 位置，使 AC 面反
120418 2
1205
120418
2
120430 120418
2
4 120130 1204182 1200 120418 2
分光计的调整与使用实验报告
将狭缝宽度调至适当大小，点亮钠光灯，将望远镜对准平行光管，调节平行光管的俯仰螺丝和狭缝的左右调节螺丝，使狭缝像清晰且与分划板的十字叉丝平行。
（4）载物台的调整
将三棱镜放置在载物台上，调节载物台的三个调节螺丝，使三棱镜的三个面都能反射回清晰的十字像。
2、三棱镜顶角的测量
（1）自准法测量
3、最小偏向角的测量
当光线以一定的入射角入射到三棱镜的一个面时，折射光线会发生偏折。当入射角改变时，折射光线的偏向角也会改变。在特定的入射角下，偏向角会达到最小值，称为最小偏向角。通过测量最小偏向角和三棱镜的折射率，可以计算出三棱镜的材料特性。
三、实验仪器
分光计、三棱镜、钠光灯、平面反射镜
四、实验步骤
1、分光计的调整
（1）粗调
将分光计放置在平稳的桌面上，调节望远镜和平行光管的高低，使其大致与中心轴平行。调节载物台的三个调节螺丝，使载物台大致水平。
（2）望远镜的调整
点亮目镜照明小灯，调节目镜，使分划板上的十字叉丝清晰。将平面反射镜放在载物台上，使反射镜的一个面与载物台的某一条刻线平行。通过望远镜观察反射镜，调节望远镜的俯仰螺丝，使反射镜反射回来的十字像清晰，并与分划板上的十字叉丝重合。
分光计的调整与使用实验报告
一、实验目的
1、了解分光计的结构和工作原理。
2、掌握分光计的调整方法，使其达到测量要求。
3、学会使用分光计测量三棱镜顶角和最小偏向角。
二、实验原理
1、分光计的结构和原理
分光计主要由望远镜、平行光管、载物台、刻度盘和游标盘等部分组成。望远镜用于观察和测量光线的角度，平行光管提供平行光线，载物台用于放置待测物体，刻度盘和游标盘用于测量角度。
分光计的测量原理基于光线的反射和折射定律。通过测量光线在分光计中的角度变化，可以计算出相关物理量。
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分光计的调整与使用
【实验目的】
（1）了解分光计的结构以及双游标读数消除误差的原理。
（2）掌握分光计的调整要求、使用方法与技巧。
（3）学会测量三棱镜的顶角。
（4）推导分光束法，自准直法测量三棱镜顶角的公式。
【实验原理】
1.分光束法测三棱镜的顶角
如图 3.11.10 所示，此时光束同时照在棱镜的两个侧面上，分别测出光线左向反射线角位置
L 及右向反射线角位置R ，则由图 3.11.10 可证
1
|LR|（ 3.11.1）
2
（a）（b）
图3.11.10
为了消除分光计刻度盘的偏心误差（见“附消除偏心差的原理” ），测量每个角度时，在刻度盘的两个角游标Ⅰ，Ⅱ上都要读数，然后取平均值，于是
1
| LI RI |
|LII RII
|
（ 3.11.2）
4
2. 自准直法测三棱镜的顶角
如图 3.11.11 所示，
A 180
|LI RI ||LII RII |（ 3.11.3）180
2
3. 最小偏向角的测定及折射率计算
图 4.11.12 所示为一束单色平行光入射三棱镜时的主截面图。
光线通过棱镜时，将连续发生两次折射，出射光线和入射光线之间的交角称为偏向角。
i1为入射角，i1为出射角，为棱镜的顶角。
当 i1改变时，随之改变。
可以证明，当i 1＝i1时，偏向角有最小值min，此时入射角i1＝( min + )/2，折射角i2＝ /2，由折射定律nsini 2＝sini1，可得三棱镜的折射率为
min
sin
n2（ 3.11.4）
sin
2
因此，对于具有棱柱形的透明物体，只要测出最小偏向角min 及入射面出射面之间的夹角，就可由式（ 4.11.4）计算出棱镜对该种光的折射率。
应当注意，通常所说的某物质折射率n，是对钠黄光（波长为 5 893 ? ）而言。
图 3.11.11图 3.11.12
用分光计可以精确地测得棱镜的min 和，从而求得该棱镜的折射率。
【实验内容】
1.用分光束法测三棱镜的顶角
将三棱镜待测顶角的顶点置于载物台中心（为什么？不妨自己试试其他位置），并对准平
行光管（见图 3.11.13 ），每个角度测 5 次，每次Ⅰ（左），Ⅱ（右）角游标都需同时读数，数据记
录到表 3.11.1 中，并按公式（ 3.11.2）计算角度。
（a）（b）
图3.11.13
表3.11.1
L R 次数12345平均Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
2.自准直法测三棱镜的顶角
测顶角的另一个方法是自准直法，即转动望远镜分别使其与棱镜的光学面垂直，记其在这两个位置之间的转角为。
3.测三棱镜的最小偏向角min
将三棱镜置于载物台上（见图 3.11.14），应注意调整载物台使高度适
当。
转动载物台，寻找最小偏向角。
可以先用目测找到出射光线，然
后转动载物台，使偏向角变小，直至载物台转动方向不变，偏向角却开
始变大为止。
这时再用望远镜精确地测定这个光线偏折方向发生改变时
图3.11.14
的临界角度，此角度与光线无偏折（无棱镜）时的角位置0 之差即为棱镜的最小偏向角min 。
为了消除偏心误差，测量每个角度时，在刻度盘的两个角游标Ⅰ、Ⅱ上都要读数，然后取
平均值，即
min
1| ( I0I)( II0II) |
2
与0都要测 5 次。
数据记录表如表 3.11.2 所示。
表 3.11.2
次数12345平均
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
0Ⅱ
4.测量结果
三棱镜的折射率为
min
sin n
2 sin
2
式中
【思考题】min
min
1
| (
2
1
[|
4
I0I)( II0II)|
LI RI| |LII RII|]
（1）分光束法测时：
①狭缝宽度对结果是否有影响？试分析之。
② 若被测顶角不放于载物台中心又会如何？
（ 2）测顶角的另一个方法是自准直法，即转动望远镜分别使其与棱镜的光学面垂直，记其在这两个位置之间的转角为，问：
① 如何判断望远镜与光学面垂直？
② 推导出由转角计算顶角的公式。
③ 三棱镜应如何放置于分光计载物台上？
（ 3）请证明由棱镜最小偏向角求折射率n 的公式。
（ 4）分光计调整的基本要求是：、和都垂直于。
（ 5）在分光计的调整中，转动载物台时，反射回来的亮十字总在中间十字丝（横丝）附近
移动，说明光轴与主轴不。
（6）用自准直法调整望远镜时，若亮十字的反射像正好位于分划板中心，则必定是由于：
①分划板中心正好和物镜焦点重合；
② 分划板中心正好在物镜焦平面上；
③ 望远镜光轴垂直于反射平面；
④ 以上①，②，③都不对。
（ 7）分光计调整时，调节垂直于可用渐近法。
（8）简述渐近法调整时的步骤。
（9）能否用三棱镜代替平面镜进行分光计的调节？为什么？能否调节到棱镜的三个折射面
均垂直于望远镜光轴？
（10）用自准直原理调节望远镜时，如何判断叉丝及其反射像与物镜的焦平面是否严格地共面？如何判断叉丝是位于物镜焦平面的外侧还是内侧？
（11）弄清分光计要设置两个角游标读数的缘由。