评 分 实验名称：分光仪的调节和三棱镜顶角的测定姓名 学号 班级 桌号 同组人 本实验指导教师 实验地点：第一实验楼117室日期 20 年 月 日 时 段 一、实验目的1. 了解分光仪的结构，掌握分光仪的调节和使用方法；2. 自准法测量三棱镜的顶角；3. 平行光法测量三棱镜的顶角；二、实验仪器及器件 分光仪，汞灯，平行平面反射镜，三棱镜。三、实验原理1. 用自准法测量三棱镜的顶角 利用望远镜自身产生平行光，固定平台，转动望远镜，先使棱镜AB面反射的十字像与叉丝重合（即望远镜光轴与三棱镜AB面垂直），记下刻度盘两边的方位角读数、。然后再转动望远镜使AC面反射的十字像与叉丝重合（即望远镜光轴与AC面垂直），记下读数和（注意与不能颠倒），两次读数相减即得A的补角f 。故A=180f，即 A = 180(f1 + f2) = 2.用平行光法（又叫反射法、分裂光束法）测量三棱镜顶角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此时读出两个窗口的方位角读数与；再将望远镜转到另一侧，把叉丝对准狭缝像后读出和，则三棱镜的顶角为： 四、实验内容 1分光仪的调节 调节时，首先应该进行目测粗调，使望远镜、平行光管大致垂直于仪器主轴，使载物平台下的三个调节螺丝支撑平台高度基本一致。 在粗调的基础上进行细调，调节时按如下三个步骤进行： （1）使望远镜对无穷远聚焦 。 调节望远镜的物镜（注意此时不能再调节目镜），使十字像清晰，并且要求像与叉丝二者间没有视差（轻轻晃动眼睛，看到的十字像与叉丝无相对位移即无视差，否则说明有视差）。这时望远镜已聚焦于无穷远，即能够接收平行光。 （2）调整望远镜光轴与仪器主轴垂直。 在望远镜中已经看到从平面镜的一个平面反射回来的十字像，现在把平台（连同平面镜）转过180，从它的另一个平面找反射回来的十字像。如果两面反射回来的十字像都与叉丝重合，则说明望远镜与仪器主轴垂直，这也是判断“垂直”的标准。这里所说的“重合”，是指十字像与叉丝的横线等高，即微微转动平台时，十字像恰好能沿着叉丝的横线走。（3）调整平行光管，使其光轴与仪器主轴垂直并且能够发出平行光。 A调整平行光管光轴与仪器主轴垂直。 调节平行光管下面的螺丝达到要求。 B使平行光管发出平行光。 改变狭缝与平行光管透镜间的距离（拉进拉出狭缝体），使望远镜中看到清晰的狭缝像，并且没有视差，这时平行光管即已能够发出平行光。 2 测量三棱镜的顶角不能再调望远镜和平行光管的聚焦和高低（1）调节三棱镜：要求三棱镜的待测顶角A的两个侧面都与仪器主轴平行。把三棱镜放在平台上，为了便于调节，应将棱镜三边分别垂直于平台下三个螺丝的连线。调节使反射回来的十字像与叉丝横线重合。三棱镜的顶角应放接近平台中心位置的地方，否则会给找狭缝像带来困难（2）用自准法测三棱镜顶角：按实验原理测量两次取平均值。（3）用平行光法测三棱镜角：按实验原理测量两次取平均值。五、数据记录与处理A自准法平行光法1. 测量三棱镜顶角记录数据表格 数据处理：自准法计算为：（ ）2= = （推导公式与结果）结果表示为：A=平行光法计算为：（ ）2= = （推导公式与结果）结果表示为：A= 六、观察光栅彩色谱线光栅是由许多等宽度a（透光部分）、等间距b（不透光部分）的平行缝组成的一种分光元件。当波长为的单色光垂直照射在光栅面上时，则透过各狭缝的光线因衍射将向各方向传播，经透镜会聚后相互干涉，并在透镜焦平面上形成一系列间距不同的明条纹。根据夫琅和费衍射理论，衍射光谱中明条纹的位置由下式决定：（a+b）sink=k（k=0，1，2，） 式中a+b=d称为光栅常数，k为光谱级数，k为第k级谱线的衍射角。见图4-4，k=0对应于=0，称为中央明条纹，其它级数的谱线对称分布在零级谱线的两侧。如果入射光不是单色光，则由式（4-1）可知，不同，k也各不相同，于是将复色光分解。而在中央k=0，k=0处，各色光仍然重叠在一起，组成中央明条纹。在中央明条纹两侧对称地分布k=1，2，级光谱线，各级谱线都按波长由小到大，依次排列成一组彩色谱线。七、预习题（1）在调节望远镜时，你如何判断十字叉丝和十字像是否在同一平面上（即如何判断有无视差）？（2）分光仪的调节一般分为哪几个步骤进行？ （3）载物平台下有三个调节螺丝用来调节其倾斜度，为了便于调节，对于平面镜和三棱镜应分别如何放置（画图说明）？（4）在测角时某个游标读数第一次为34356，第二次为3328，游标经过圆盘零点和不经过圆盘零点时所转过的角度分别是多少？ 八、课后作业题若角游标刻度盘中心O跟游标中心O不重合（如图，但画时夸大了），则游标转过角时，从刻度盘读出的角度123，但总等于1和2的平均值，即 试证明之。