1、分光計(jì)調(diào)節(jié)及棱鏡玻璃折射率的測(cè)定光線在傳播過(guò)程中，遇到不同介質(zhì)的分界面時(shí)，會(huì)發(fā)生反射和折射，光線將改變傳播的方向，結(jié)果在入射光與反射光或折射光之間就存在一定的夾角。通過(guò)對(duì)某些角度的測(cè)量，可以測(cè)定折射率、光柵常數(shù)、光波波長(zhǎng)、色散率等許多物理量。因而 精確測(cè)量這些角度，在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中顯得十分重要。? 分光計(jì)是一種能精確測(cè)量上述要求角度的典型光學(xué)儀器，經(jīng)常用來(lái)測(cè)量材 料的折射率、色散率、光波波長(zhǎng)和進(jìn)行光譜觀測(cè)等。由于該裝置比擬精密，控制 部件較多而且操作復(fù)雜，所以使用時(shí)必須嚴(yán)格按照一定的規(guī)那么和程序進(jìn)行調(diào)整， 方能獲得較高精度的測(cè)量結(jié)果。分光計(jì)的調(diào)整思想、方法與技巧，在光學(xué)儀器中有一定的代表性，學(xué)會(huì)對(duì)

2、它 的調(diào)節(jié)和使用方法，有助于掌握操作更為復(fù)雜的光學(xué)儀器。對(duì)于初次使用者來(lái)說(shuō)， 往往會(huì)遇到一些困難。但只要在實(shí)驗(yàn)調(diào)整觀察中，弄清調(diào)整要求，注意觀察出現(xiàn) 的現(xiàn)象，并努力運(yùn)用已有的理論知識(shí)去分析、 指導(dǎo)操作，在反復(fù)練習(xí)之后才開(kāi)始 正式實(shí)驗(yàn)，一般也能掌握分光計(jì)的使用方法，并順利地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?了解分光計(jì)的結(jié)構(gòu)，掌握調(diào)節(jié)和使用分光計(jì)的方法；2. 掌握測(cè)定棱鏡角的方法；3. 用最小偏向角法測(cè)定棱鏡玻璃的折射率 ?！緦?shí)驗(yàn)儀器】：分光計(jì)JJY型1'，雙面鏡，鈉燈，三棱鏡 ?！緦?shí)驗(yàn)原理】：? 三棱鏡如圖1所示，AB和AC是透光的光學(xué)外表，又稱折射面，其夾角二稱 為三棱鏡的頂角；BC為毛玻

3、璃面，稱為三棱鏡的底面。A圖1三棱鏡示意圖?1 反射法測(cè)三棱鏡頂角二如圖2所示，一束平行光入射于三棱鏡，經(jīng)過(guò) AB面和AC面反射的光線 分別沿二和.方位射出，二和匚方向的夾角記為二，由幾何學(xué)關(guān)系可知： ?圖2反射法測(cè)頂角2 最小偏向角法測(cè)三棱鏡玻璃的折射率假設(shè)有一束單色平行光LD入射到棱鏡上，經(jīng)過(guò)兩次折射后沿 ER方向射出, 那么入射光線LD與出射光線ER間的夾角稱為偏向角，如圖3所示。li圖3最小偏向角的測(cè)定轉(zhuǎn)動(dòng)三棱鏡，改變?nèi)肷涔鈱?duì)光學(xué)面AC的入射角，出射光線的方向ER也隨之 改變，即偏向角匚發(fā)生變化。沿偏向角減小的方向繼續(xù)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)三棱鏡，使偏向 角逐漸減小；當(dāng)轉(zhuǎn)到某個(gè)位置時(shí)，假設(shè)再繼續(xù)沿此

4、方向轉(zhuǎn)動(dòng)，偏向角又將逐漸增大， 此位置時(shí)偏向角到達(dá)最小值，測(cè)出最小偏向角 .?？梢宰C明棱鏡材料的折射率 1與頂角二及最小偏向角的關(guān)系式為血扣蚯+分n =sin 2實(shí)驗(yàn)中，利用分光鏡測(cè)出三棱鏡的頂角 二及最小偏向角4，即可由上式算出棱鏡材料的折射率【實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容】：1 分光計(jì)的調(diào)整分光計(jì)結(jié)構(gòu)如右圖所示 ? 在進(jìn)行調(diào)整前，應(yīng)先熟悉所使用的分光計(jì)中以下螺絲的位置:? 目鏡調(diào)焦看清分劃板準(zhǔn)線手輪；望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦看清物體調(diào)節(jié)手輪 或螺絲；調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡上下傾斜度的螺絲；控制望遠(yuǎn)鏡連同刻度盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的 制動(dòng)螺絲；調(diào)整載物臺(tái)水平狀態(tài)的螺絲；控制載物臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)螺絲； 調(diào) 整平行光管上狹縫寬度的螺絲；調(diào)整平行光管上下傾

5、斜度的螺絲；平行光管 調(diào)焦的狹縫套筒制動(dòng)螺絲。1目測(cè)粗調(diào)。將望遠(yuǎn)鏡、載物臺(tái)、平行光管用目測(cè)粗調(diào)成水平，并與中心 軸垂直粗調(diào)是后面進(jìn)行細(xì)調(diào)的前提和細(xì)調(diào)成功的保證 。2用自準(zhǔn)法調(diào)整望遠(yuǎn)鏡，使其聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)。調(diào)節(jié)目鏡調(diào)焦手輪，直到能夠清楚地看到分劃板"準(zhǔn)線"為止。? 接上照明小燈電源，翻開(kāi)開(kāi)關(guān)，可在目鏡視場(chǎng)中看到如圖4所示的“準(zhǔn)線和帶有綠色小十字的窗口。反射像(a)圖4目鏡視場(chǎng)?將雙面鏡按圖5所示方位放置在載物臺(tái)上。這樣放置是出于這樣的考慮:假設(shè)要調(diào)節(jié)平面鏡的俯仰，只需要調(diào)節(jié)載物臺(tái)下的螺絲ai或a2即可，而螺絲a3的調(diào)節(jié)與平面鏡的俯仰無(wú)關(guān)。平面證圖5平面鏡的放置? 沿望遠(yuǎn)鏡外側(cè)觀

6、察可看到平面鏡內(nèi)有一亮十字，輕緩地轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，亮 十字也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。但假設(shè)用望遠(yuǎn)鏡對(duì)著平面鏡看，往往看不到此亮十字，這說(shuō)明從 望遠(yuǎn)鏡射出的光沒(méi)有被平面鏡反射到望遠(yuǎn)鏡中。我們?nèi)詫⑼h(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)載物臺(tái)上的平面鏡，調(diào)節(jié)鏡面的俯仰，并轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)讓 反射光返回望遠(yuǎn)鏡中，使由透明十字發(fā)出的光經(jīng)過(guò)物鏡后此時(shí)從物鏡出來(lái)的光 還不一定是平行光，再經(jīng)平面鏡反射，由物鏡再次聚焦，于是在分劃板上形成 模糊的像斑注意：調(diào)節(jié)是否順利，以上步驟是關(guān)鍵。然后先調(diào)物鏡與分劃板 間的距離，再調(diào)分劃板與目鏡的距離使從目鏡中既能看清準(zhǔn)線，又能看清亮十字的反射像。注意使準(zhǔn)線與亮十字的反射像之間無(wú)視差， 如有視差，那么需反復(fù)調(diào)節(jié)， 予以消除。

7、如果沒(méi)有視差，說(shuō)明望遠(yuǎn)鏡已聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)。?3調(diào)整望遠(yuǎn)鏡光軸，使之與分光計(jì)的中心軸垂直。? 平行光管與望遠(yuǎn)鏡的光軸各代表入射光和出射光的方向。為了測(cè)準(zhǔn)角度， 必須分別使它們的光軸與刻度盤(pán)平行?？潭缺P(pán)在制造時(shí)已垂直于分光計(jì)的中心 軸。因此，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡與分光計(jì)的中心軸垂直時(shí)，就到達(dá)了與刻度盤(pán)平行的要求。具體調(diào)整方法為：平面鏡仍豎直置于載物臺(tái)上，使望遠(yuǎn)鏡分別對(duì)準(zhǔn)平面鏡前 后兩鏡面，利用自準(zhǔn)法可以分別觀察到兩個(gè)亮十字的反射像。 如果望遠(yuǎn)鏡的光軸 與分光計(jì)的中心軸相垂直，而且平面鏡反射面又與中心軸平行，那么轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)時(shí)， 從望遠(yuǎn)鏡中可以兩次觀察到由平面鏡前后兩個(gè)面反射回來(lái)的亮十字像與分劃板 準(zhǔn)線的上部十字線

8、完全重合，如圖 6 c所示。假設(shè)望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計(jì)中心軸 不垂直，平面鏡反射面也不與中心軸相平行， 那么轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)時(shí)，從望遠(yuǎn)鏡中觀察 到的兩個(gè)亮十字反射像必然不會(huì)同時(shí)與分劃板準(zhǔn)線的上部十字線重合，而是一個(gè)偏低，一個(gè)偏高，甚至只能看到一個(gè)。這時(shí)需要認(rèn)真分析，確定調(diào)節(jié)措施，切不 可盲目亂調(diào)。重要的是必須先粗調(diào)：即先從望遠(yuǎn)鏡外面目測(cè)，調(diào)節(jié)到從望遠(yuǎn)鏡外 側(cè)能觀察到兩個(gè)亮十字像；然后再細(xì)調(diào)：從望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中觀察，當(dāng)無(wú)論以平面鏡 的哪一個(gè)反射面對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，均能觀察到亮十字時(shí)，如從望遠(yuǎn)鏡中看到準(zhǔn)線與亮 十字像不重合，它們的交點(diǎn)在上下方面相差一段距離如圖6(a)所示。？此時(shí)調(diào)整望遠(yuǎn)鏡上下傾斜螺絲使差距減小為 h

9、/2，如圖6(b)所示。再調(diào)節(jié)載物臺(tái)下的水平 調(diào)節(jié)螺絲，消除另一半距離，使準(zhǔn)線的上部十字線與亮十字線重合，如圖6(c)所示。之后，再將載物臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°，使望遠(yuǎn)鏡對(duì)著平面鏡的另一面，采用同樣 的方法調(diào)節(jié)。如此反復(fù)調(diào)整，直至轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)時(shí)，從平面鏡前后兩外表反射回來(lái) 的亮十字像都能與分劃板準(zhǔn)線的上部十字線重合為止。這時(shí)望遠(yuǎn)鏡光軸和分光計(jì) 的中心軸相垂直，常稱這種方法為逐次逼近各半調(diào)整法。圖6亮十字像與分劃板準(zhǔn)線的位置關(guān)系?( 4)調(diào)整平行光管? 用前面已經(jīng)調(diào)整好的望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)平行光管。當(dāng)平行光管射出平行光時(shí)，那么狹縫成像于望遠(yuǎn)鏡物鏡的焦平面上，在望遠(yuǎn)鏡中就能清楚地看到狹縫像，并與準(zhǔn) 線無(wú)視

10、差。? 調(diào)整平行光管產(chǎn)生平行光。取下載物臺(tái)上的平面鏡，關(guān)掉望遠(yuǎn)鏡中的照明小燈，用鈉燈照亮狹縫，從望遠(yuǎn)鏡中觀察來(lái)自平行光管的狹縫像， 同時(shí)調(diào)節(jié)平 行光管狹縫與透鏡間的距離，直至能在望遠(yuǎn)鏡中看到清晰的狹縫像為止， 然后調(diào) 節(jié)縫寬使望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中的縫寬約為 1mm?調(diào)節(jié)平行光管的光軸與分光計(jì)中心軸相垂直。望遠(yuǎn)鏡中看到清晰的狹縫像后，轉(zhuǎn)動(dòng)狹縫(但不能前后移動(dòng))至水平狀態(tài)，調(diào)節(jié)平行光管傾斜螺絲，使狹 縫水平像被分劃板的中央十字線上、下平分，如圖7(a)所示。這時(shí)平行光管的光軸已與分光計(jì)中心軸相垂直。再把狹縫轉(zhuǎn)至鉛直位置，并需保持狹縫像最清晰 而且無(wú)視差，位置如圖7(b)所示。圖7狹縫像與分劃板位置? 至此

11、分光計(jì)已全部調(diào)整好，使用時(shí)必須注意分光計(jì)上除刻度圓盤(pán)制動(dòng)螺絲 及其微調(diào)螺絲外，其它螺絲不能任意轉(zhuǎn)動(dòng)，否那么將破壞分光計(jì)的工作條件，需要 重新調(diào)節(jié)。?2.測(cè)量?在正式測(cè)量之前，請(qǐng)先弄清你所使用的分光計(jì)中以下各螺絲的位置：控制望遠(yuǎn)鏡(連同刻度盤(pán))轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)螺絲；控制望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)的螺絲。?(1)用反射法測(cè)三棱鏡的頂角? 如圖2所示，使三棱鏡的頂角對(duì)準(zhǔn)平行光管，開(kāi)啟鈉光燈，使平行光照射 在三棱鏡的AC AB面上，旋緊游標(biāo)盤(pán)制動(dòng)螺絲，固定游標(biāo)盤(pán)位置，放松望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺絲，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡(連同刻度盤(pán))尋找 AB面反射的狹縫像，使分劃板上豎 直線與狹縫像根本對(duì)準(zhǔn)后，旋緊望遠(yuǎn)鏡螺絲，用望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺絲使豎直線與狹縫 完

12、全重合，記下此時(shí)兩對(duì)稱游標(biāo)上指示的讀數(shù) 。轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡至AC面進(jìn)行同樣的測(cè)量得；、亠。可得三棱鏡的頂角二為重復(fù)測(cè)量三次取平均。棱鏡玻璃折射率的測(cè)定? 分別放松游標(biāo)盤(pán)和望遠(yuǎn)鏡的制動(dòng)螺絲，轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)盤(pán)連同三棱鏡使平行 光射入三棱鏡的AC面，如圖3所示。轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡在 AB面處尋找平行光管中狹 縫的像。然后向一個(gè)方向緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)盤(pán) 連同三棱鏡在望遠(yuǎn)鏡中觀察狹縫 像的移動(dòng)情況，當(dāng)隨著游標(biāo)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)而向某個(gè)方向移動(dòng)的狹縫像，正要開(kāi)始向相反方向移動(dòng)時(shí)，固定游標(biāo)盤(pán)。輕輕地轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使分劃板上豎直線與狹縫像對(duì)準(zhǔn),記下兩游標(biāo)指示的讀數(shù)，記為、：；然后取下三棱鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡使它直接對(duì)準(zhǔn)平行光管，并使分劃板上豎直線與狹縫像對(duì)準(zhǔn),記下對(duì)稱的兩游標(biāo)指示的讀數(shù)，記為二、重復(fù)測(cè)量三次求平均。用上式求出棱鏡的折射。列表記錄所有的數(shù)據(jù)，表格自擬?！究记绊氈浚? 望遠(yuǎn)鏡、平行光管上的鏡頭，三棱鏡、平面鏡的鏡面不能用手摸、揩 如發(fā)現(xiàn)有塵埃時(shí)，應(yīng)該用鏡頭紙輕輕揩擦。三棱鏡、平面鏡不準(zhǔn)磕碰或跌落，以 免損壞。2.分光計(jì)是較精密的光學(xué)儀器，要加倍保護(hù)，不應(yīng)在制動(dòng)螺絲鎖緊時(shí)強(qiáng) 行轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，也不要隨意擰動(dòng)狹縫。3 在測(cè)量數(shù)據(jù)前務(wù)須檢查分光計(jì)的幾個(gè)制動(dòng)螺絲是