清华大学分光计实验报告

(1 2 ) / 2
53 ’
(A ) / 2
52 ’
n
sin A / sin A
2
2
251 2 71 1
52 44’ 52 46’
1’
8’
52 45’
56 ’
251 4 71 4
52 22’ 52 22’
3’
2’
52 22’
56 13’
251 5 71 5
52 13’ 52 13’
1’
角
【实验数据与数据处理】 1. 实验条件：姓名：曾毅强 座位号：15 三棱镜编号：15 仪 =1‘
入射光方位：10 = 304 5’ ；20 = 124 4’
2.实验数据 用自准法测量三棱镜定角 A 的数据记录表：
测量序号
1
2
3
游标Ⅰ 游标Ⅱ 游标Ⅰ 游标Ⅱ 游标Ⅰ 游标Ⅱ
第一位置 T1
187 4
3、 根据本实验的原理怎样测量光波波长
n sin A sin A
根据
2
2 ，得出折射率 n，再带入色散曲线中找出波长。
4、 试根据光路图分析，为什么望远镜光轴与平面镜法线平行时，在目镜内内应
看到‘ ’型反射像与‘ ’形叉丝的上方交点相重合
因为绿光从 4 处射出，透过 3 中竖线上与 8 位置关于圆心中心对称位置射向 物镜，然后进过物镜聚焦到轴线与平面镜交点（正好是物镜焦点处），再经过 平面镜反射，透过物镜成为平行光在 3 上对称点（位置 8）处成像。
○5 刻度盘 度盘垂直于分光计的
主轴且可绕主轴转动，为消 除偏心差，采用了两个位置 相差 180°的游标读数。刻 度盘的分度值为°，°以下 则用游标来读数。游标的最 小分度值为 1'。
○6 氦光谱管
氦光谱管是将稀薄的氦气封闭在玻璃管内制成。管得两端各装一个电极，两
电极间加高电压后产生放电并且发光，通过三棱镜分光可得到氦的线光谱。
2’
52 13’
56 ’
73 1 253 2’
’
51 3’
51 3’
51 3’
55 ’
253 3 73 3
50 26’ 50 25’
9’
9’
50 ’
55 ’
253 5 73 5
50 13’ 50 14’
2’
0’
50 ’
55 ’
计算 ：
（其中 v=n-1=1）
n sin A sin A
由
2
2
=
波长表
波长
颜色
蓝紫 蓝
蓝绿 浅绿
黄 大红 暗红
二、最小偏向角法测折射率
入射光和出射光之间的夹角 最小时，入射角 与出射角大小相等。由几何原理及折射定律可得棱
镜玻璃的折射率ｎ为： 操作：将三棱镜侧放于小平台，使得入射光方
向如 i，在另一个光学面 i’方向通过肉眼观察到平行 光管出射镜口，镜口中有 9 条谱线，用手指在镜口与三棱镜之间轻轻挡住（不 能触摸），谱线消失（排除其他人实验的干扰），换成望远镜观察这些谱线。 转动小平台，当棱镜转到某个位置时，谱线不再移动，继续使棱镜沿原方向 转动时，谱线反而向相反方向移动，即偏向角反而变大，这个转折位置就是 最小偏向角位置。检查确认后，测出此时出射光的方位，与入射光方位相减 得到该谱线的最小偏向角。
○2 细调望远镜⊥分光计主轴 将小平台旋转 180°后捕捉到另一个 2-8 所示的像，但是此时该像并不在
2-8 所处位置（若还在该位置，则此时小平台和望远镜⊥分光计主轴），此时 先调节小平台连线与平面镜平行的螺钉，使像与目标位置距离缩短与目标位 置距离的一半，再通过调节 1-9 使其达到目标位置；再将小平台旋转 180°， 重复上述操作，直至像始终在 2-8 位置。此时望远镜⊥分光计主轴。
大学物理实验报告
分光计的调节和色散曲线的测定
实验名称：分光计的调节和色散曲线的测定
【实验目的】 （1）了解分光计的原理与构造，学会调节分光计； （2）用最小偏向角法测定玻璃折射率； （3）掌握三棱镜顶角的两种测量方法。 一、分光计的调节及其原理 （1）分光计的主要装置：望远镜，小平台，度盘，平行光管 氦光谱管
○3 调节平行光管 1.调节平行光管发出平行光 通过望远镜观察平行光管，调节 1-28 使得狭缝像应是一条轮廓清楚的窄
长条，而不是边缘模糊的亮条；狭缝像应与叉丝无视差；狭缝宽度应合适， 实验中缝像约１mm 宽即可。
2.调节平行光管光轴⊥分光计主轴
调节平行光管的调水平螺钉，使狭缝像被‘ 也就垂直于分光计主轴了。
n （1）取实验中一组数据（黄光） 51 3’ A=60 4‘代入，有 n =
n= 得 n = 故 n 可取 4 位有效数字 故 n= （黄光）
数值分析，由计算机拟合曲线如图，得出
，
平均色散=，色散本领=。
小结： ○1 色散曲线中 D 线折射率=，波长而表格中得出的黄光折射率，波长， 从折射率变化趋势，即波长越长，折射率越小，似乎是矛盾的，但是如果考虑结 果在不确定度范围内的可能误差，以及色散曲线也会出现的误差，就可以容忍这 样的不符。
三、三棱镜顶角测量原理 1、自准法测三棱镜顶角
由图可知，只要测出三棱镜两个光学面的法
线之间的夹角 ，即可求得顶角
。
操作：用望远镜正对一个光学面，观察到 2-8
位置处像，记录位置，在另一个光学面重复该操作，两个位置只差即为
2、平行光管法测三棱镜顶角 一束平行光被三棱镜的两个光学面反射后，
只要测出两束反射光之间的夹角 ，即可求得顶
置使得能看清图 2-3 中“ ”形
2. 往小平台上放置一个平面 镜正对望远镜物镜且与载 物台调平螺钉中的两个的 连线平行，微微调节图 1-14 找到较强绿光闪现位置，调 节 1-12 装置使得该绿光出 现在视野中央，调节 1-9 装 置使得其成像清晰，如图 2-8 所示，再调 1-12 将其置于 2-8 所处位置并调整 1-9 使其消除视差。此时望 远镜已经适于观察平行光。
主要配件：三棱镜，平面镜
分光计外形如图 1 （2）分光计的调节
先进行粗调，通过自己的感觉，调整使得望远镜，小平台，平行光管与度盘 平面平行，且小平台高度应与望远镜和平行光管下部齐平（为使得之后三棱镜放 置位置合适，能够折射平行光管发出的光） 粗调好后
○1 望远镜的调节：
望远镜内部构造如图 2
1. 接通图 1-10 下方小灯，从望远镜目镜观察图 2-6 处出现绿光，调节图 2-7 装
'叉丝中心线平分，平行光管
○4 三棱镜两光学面法线垂直于分光计主轴 先粗调小平台使之平行于度盘平面 再以三棱镜一条边垂直两个螺钉连线的方位放置三棱镜于小平台，通过
望远镜对准其中一个光学面观察 2-8 的像，调节小平台螺钉使之回到 2-8 位 置，在旋转小平台，对准另一个光学面重复上述操作，如此重复，直到两个 光学面都使像到达 2-8 位置。
119 55’
119 56’
119 57’
计算 A
则 对 三 次 的 取 平 均 ， 得 =119 56’ ， 因 此 三 棱 镜 顶 角
1 A= 2 =60 4’
测量最小偏向角的数据记录表：
氦谱线波 长/nm
1
250 4 5’
2
70 4 3’
1 1 10
53 20’
2 2 20
53 21’
185 1 19 41 199 4
7 40’
5 19’
0’
8’
’
0’
245 24 65 22 259 4 79 43
第二位置T2 247 45’ 67 45’
’
’
5’
’பைடு நூலகம்
i T1 T2
119 5 119 55 119 5 119 5 119 5
119 55’
5’
’
6’
6’
7’
(I II ) / 2
思考题 1、 当转动小平台 180 反复调节使望远镜主轴垂直于分光计主轴时，小平台是否
也同时调好到垂直于主轴了为什么 否。平面镜平面垂直度盘平面但小平台平面不一定平行度盘平面。
2、 根据折射定律，请结合图定性分析入射光的方位应处于何种情况时才可能找 到最小偏向角
（c）。ab 中折射光均射向非光学面，无法射出。