关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 实验二十 分光计的调整和三棱镜折射率的测定!230.doc

实验二十 分光计的调整和三棱镜折射率的测定!230.doc

实验二十 分光计的调整和三棱镜折射率的测定!230.doc

上传者: 明明白白我de心 2017-10-11 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《实验二十 分光计的调整和三棱镜折射率的测定!230doc》,可适用于综合领域,主题内容包含实验二十分光计的调整和三棱镜折射率的测定!实验二十分光计的调整和三棱镜折射率的测定【实验目的】(了解分光计的结构,掌握调节和使用分光计的方法。(了解符等。

实验二十分光计的调整和三棱镜折射率的测定!实验二十分光计的调整和三棱镜折射率的测定【实验目的】(了解分光计的结构,掌握调节和使用分光计的方法。(了解测定棱镜顶角的方法。(用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。【实验器材】分光计、钠灯、三棱镜、双面平面镜。【实验原理】分光计是一种常用的光学仪器实际上就是一种精密的测角仪在几何光学实验中主要用来测定棱镜角、光束的偏向角等而在物理光学实验中加上分光元件(棱镜、光栅)即可作为分光仪器用来观察、测量光谱线的波长等。下面以学生型分光计(JJY型)为例说明它的结构、工作原理和调节方法。一、分光计的结构分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分组成图分光计狭缝装置狭缝装置锁紧螺钉平行光管制动架(一)载物台载物台调节螺钉(只)载物台锁紧螺钉望远镜目镜锁紧螺钉分划板目镜调节手轮望远镜仰角调节螺钉望远镜水平调节螺钉望远镜微调螺钉转座与刻度盘制动螺钉望远镜制动螺钉制动架(二)底座转座刻度盘游标盘游标盘微调螺钉游标盘制动螺钉平行光管水平调节螺钉平行光管仰角调节螺钉狭缝宽度调节手轮每部分均有特定的调节螺钉图为JJY型分光计的结构外型图。(分光计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。(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,,,范围内调节。(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图望远镜结构图分划板物镜外管分划板中管目镜系统内管小灯镜面反射像上十字线十字窗口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所示在中管的分划板下方紧贴一块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。(分光计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:()望远镜制动和微动机构图中的、()分光计游标盘制动和微动控制机构图中的、()望远镜和刻度盘的离合控制机构图中的。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。一般是将刻度盘的线置于望远镜下可以避免在测角度时线通过游标引起的计算上的不方便。(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。(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,,的圆刻度分度值为。为了提高角度测量精密度在内盘上相隔设有两个游标游标上有个分格它和主刻度盘上个分格相当因此分度,值为。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、分光计的调节分光计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。用分光计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所示。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。对每一具体的分光计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。图分光计的观测系统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。(调节望远镜和载物平台()目镜调焦这是为了使眼睛通过目镜能清楚地看到图所示分划板上的刻线。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。()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:)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所示。)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。)观察与调节镜面反射像固定望远镜图载物台上双面镜放置的俯视转动游标盘于是载物台跟着一起转动。转动图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、无视差再旋紧螺钉此时望远镜已聚焦平行光。()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如图所示。平面镜绕轴转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。)载物台倾角没调好的表现及调整假设望远镜光轴已垂直图载物台倾角没调好的表现及调整原理仪器主轴但载物台倾角没调好如图所示。平面镜A面反射光偏上载物台转后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。)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所示。在图(a)中图望远镜光轴没调好的表现及调整原理无论平面镜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()把像调到上十字线上即可如图(c)。)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()把像调到上十字线上。(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()将狭缝的像调到中心横线上如图(a)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()不能再动。最后将狭缝调成竖直锁紧螺钉()。如图(b)所示。三、用最小偏向角法测定三棱镜的折射率如图一束单色光以角入射到iAB面上经棱镜两次折射后从AC面折射,,出来出射角为。入射光和出射光的夹角i,称为偏向角。当棱镜顶角A一定时偏向角,的大小随入射角的变化而变化。而当=iii图平行光管光轴与望远镜光轴共线,时为最小(证明可参阅光学教材中的相关内容)。此时的偏向角称为最小偏向角记为。,minA,i,由图中可以看到此时有,Amin,,i,i,i,()得i,,Amin设棱镜折射率为由折射定律得nA,sinsinsini,ni,n图三棱镜最小偏向角原理图,Aminsinsini()n,,AAsinsin由此可知要求得棱镜的折射率必须测出其顶角A和最小偏向角。,nmin【实验内容】(调整分光计使其处于工作状态。调整方法见以上所述。(使三棱镜的光学表面垂直望远镜光轴()调载物台的上下台面大致平行将棱镜放到载物平台上使棱镜三边与台下三个螺钉的连线所成三边互相垂直如图所示这样调节一个螺钉可以调节棱镜光学表面的倾斜度。图三棱镜在载物台上的正确方法图测棱镜顶角()接通目镜照明光源遮住从平行光管射来的光。转动载物平台在望远镜中观察从三棱镜的两个光学表面AC和AB反射回来的十字像只调台下三个螺钉使其反射像都落到上十字线处如图所示。调节时切莫动螺钉()。注意:每个螺钉调节的动作要轻并同时观察它对各侧面反射像的影响。棱镜调好后其位置不能再动。(测棱镜顶角对两游标作一适当标记分别称左游标和右游标在记录数据时且勿颠倒。扭紧刻度盘下螺钉()、()望远镜和刻度盘固定不动。转动游标盘使棱镜AC面正对望远镜如图所示。分别记下左、右游标的读数和。,,,再转动游标盘再使棱镜AB面正对望远镜再分别记下左、右游标的读数和,,,,,,,,,,,。同一游标两次读数之差或即是载物台转过的角度所,,,,,,,,,,,,以而是A角的补角即A,,,,反复测量次数据填入表中。(测三棱镜的最小偏向角()使平行光管狭缝对准钠光灯光源。()松开望远镜制动螺钉()和游标盘制动螺钉()把载物台及望远镜转至如图中所示的位置()处再左右微微转动望远镜找出棱镜折射出的光线。()轻轻转动载物台(改变入射角)望远镜中将看到光线跟着移动。i图测量最小偏向角,改变使光线往减小的方向移动i(即向顶角A方向移动)。望远镜跟着光线移动直到棱镜继续转动而光线开始反向移动(即偏向角反而变大)为止。这个反向移动的转折位置就是光线以最小偏向角射出的方向。固定载物台(锁紧螺钉)微动望远镜使其分划板上的中心竖线对准谱线。()测量记下此时两游标的读数和。取下三棱镜(载物台保持不动)转动望远,,镜对准平行光管即图中()的位置以确定入射光的位置再记下,,两游标的读数和。此时该光线的最小偏向角为,,,,,,,,,,,,min反复进行三次将数据填入表中。将值和测得的棱镜A角平,min均值代入式()计算。并计算出折射率的不确定度。n【数据表格及处理】实验结果计算()三棱镜的顶角A,'(,)最小偏向角,,minA'(,)棱镜玻璃的折射率,,,nAsin()sinsin()sinminn,(,)不确定度的计算U求AB三棱镜的顶角直接取因此只要取的类不确定度分AA,'量所以UUrad,,,,,ByiAU求,min'USrad,,,,,()(),,min,Ai,min()min,i'Urad,,BUUUrad,,AB,minU求nAAA,,minminUUU,,csc(sincsc)cosA,nmin结果表达式nnU,,,,n【注意事项】、分光计在调整好后整个实验过程中望远镜和平行光管的水平调节螺钉不可再作调节。、望远镜、平行光管及三棱镜的光学表面不可用手摸及用纸擦手拿三棱镜应拿不透光面。、在锁紧螺钉紧锁后不可硬性转动相关的部件各锁紧螺钉不可用力过大。

用户评论(0)

0/200

精彩专题

上传我的资料

每篇奖励 +2积分

资料评价:

/13
0下载券 下载 加入VIP, 送下载券

意见
反馈

立即扫码关注

爱问共享资料微信公众号

返回
顶部