1樓：手機使用者
【實驗目的】
1． 瞭解分光計的結構，學習分光計的調節和使用方法；
2． 利用分光計測定三稜鏡的頂角；
【實驗儀器】
分光計，雙面平面反射鏡，玻璃三稜鏡。
【實驗原理】
如圖6所示，設要測三稜鏡ab面和ac面所夾的頂角a，只需求出j即可，則a=180°－j。
圖6 測三稜鏡頂角
【實驗內容與步驟】
一、分光計的調整
（一）調整要求：
1．望遠鏡聚焦平行光，且其光軸與分光計中心軸垂直。
2．載物臺平面與分光計中心軸垂直。
（二）望遠鏡調節
1．目鏡調焦
目鏡調焦的目的是使眼睛通過目鏡能很清楚地看到目鏡中分劃板上的刻線和叉絲，調焦辦法：接通儀器電源，把目鏡調焦手輪12旋出，然後一邊旋進一邊從目鏡中觀察，直到分劃板刻線成像清晰，再慢慢地旋出手輪，至目鏡中刻線的清晰度將被破壞而未被破壞時為止。旋轉目鏡裝置11，使分劃板刻線水平或垂直。
2．望遠鏡調焦
望遠鏡調焦的目的是將分劃板上十字叉絲調整到焦平面上，也就是望遠鏡對無窮遠聚焦。其方法如下：將雙面反射鏡緊貼望遠鏡鏡筒，從目鏡中觀察，找到從雙面反射鏡反射回來的光斑，前後移動目鏡裝置11，對望遠鏡調焦，使綠十字叉絲成像清晰。
往復移動目鏡裝置，使綠十字叉絲像與分劃板上十字刻度線無視差，最後鎖緊目鏡裝置鎖緊螺絲 10 .
（三）調節望遠鏡光軸垂直於分光計中心軸（各調一半法）
調節如圖7 所示的載物臺調平螺絲 b 和 c 以及望遠鏡光軸仰角調節螺絲13，使分別從雙面反射鏡的兩個面反射的綠十字叉絲像皆與分劃板上方的十字刻度線重合，如圖8（a）所示。此時望遠鏡光軸就垂直於分光計中心軸了。具體調節方法如下：
（1）將雙面反射鏡放在載物臺上，使鏡面處於任意兩個載物臺調平螺絲間連線的中垂面，如圖7所示。
圖7 用平面鏡調整分光計
（2）目測粗調。用目測法調節載物臺調平螺絲7及望遠鏡、平行光管光軸仰角調節螺絲13、29，使載物臺平面及望遠鏡、平行光管光軸與分光計中心軸大致垂直。
由於望遠鏡視野很小，觀察的範圍有限，要從望遠鏡中觀察到由雙面反射鏡反射的光線，應首先保證該反射光線能進入望遠鏡。因此，應先在望遠鏡外找到該反射光線。轉動載物臺，使望遠鏡光軸與雙面反射鏡的法線成一小角度，眼睛在望遠鏡外側旁觀察雙面反射鏡，找到由雙面反射鏡反射的綠十字叉絲像，並調節望遠鏡光軸仰角調節螺絲 13 及載物臺調平螺絲 b 和 c ，使得從雙面反射鏡的兩個鏡面反射的綠十字叉絲像的位置應與望遠鏡處於同一水平狀態。
（3）從望遠鏡中觀察。轉動載物臺，使雙面反射鏡反射的光線進入望遠鏡內。此時在望遠鏡內出現清晰的綠十字叉絲像，但該像一般不在圖8（a）所示的準確位置，而與分劃板上方的十字刻度線有一定的高度差，如圖8（b）所示。
調節望遠鏡光軸仰角調節螺絲13，使高度差 h 減小一半，如圖8（c）所示；再調節載物臺調平螺絲b 或c，使高度差全部消除，如圖8（d）所示。再細微旋**物臺使綠十字叉絲像和分劃板上方的十字刻度線完全重合，如圖8（a）所示。
圖（8） 各調一半法
（4）旋**物臺，使雙面反射鏡轉過180°，則望遠鏡中所看到的綠十字叉絲像可能又不在準確位置，重複（3）所述的各調一半法，使綠十字叉絲像位於望遠鏡分劃板上方的十字刻度線的水平橫線上。
（5）重複上述步驟（3）（4），使經雙面反射鏡兩個面反射的的綠十字叉絲像均位於望遠鏡分劃板上方的十字刻度線的水平橫線上。
至此，望遠鏡的光軸完全與分光計中心軸垂直。此後，望遠鏡光軸仰角調節螺絲13不能再任意調節！
二、三稜鏡頂角的測定
1．待測件三稜鏡的調整
如圖9（a）放置三稜鏡於載物臺上。轉動載物臺，調節載物臺調平螺絲（此時不能調望遠鏡），使從稜鏡的二個光學面反射的綠十字叉絲像均位於分劃板上方的十字刻度線的水平橫線上，達到自準。此時三稜鏡兩個光學表面的法線均與分光計中心軸相垂直。
圖9 三稜鏡的調整
2．自準法測定三稜鏡頂角
將三稜鏡置於載物臺**，鎖緊望遠鏡支架與刻度盤聯結螺絲 22 及載物臺鎖緊螺絲 8 ，轉動望遠鏡支架 15 ，或轉動內遊標盤 16 ，使望遠鏡對準 ab 面，在自準情況（綠十字叉絲像和分劃板上方的十字刻度線完全重合）下，從兩遊標讀出角度 和 ；同理轉動望遠鏡對準 ac 面，自準時讀角度 和 ，將結果填入表2中。由圖9（b）中的光路和幾何關係可知，三稜鏡的頂角
（2）【資料記錄及處理】
表2 自準法（或反射法）測頂角資料**
次數 遊標1 遊標212
3【注意事項】
不要用手拿三稜鏡兩個拋光面,如有不清潔,要用鏡頭紙擦淨。 【實驗目的】
利用分光計測定玻璃三稜鏡的折射率；
【實驗儀器】
分光計，玻璃三稜鏡，鈉光燈。
【實驗原理】
最小偏向角法是測定三稜鏡折射率的基本方法之一，如圖10所示，三角形 abc 表示玻璃三稜鏡的橫截面，ab和 ac是透光的光學表面，又稱折射面，其夾角a稱為三稜鏡的頂角；bc 為毛玻璃面，稱為三稜鏡的底面。假設某一波長的光線 ld 入射到稜鏡的 ab 面上，經過兩次折射後沿 er 方向射出，則入射線 ld 與出射線 er 的夾角 稱為偏向角。
圖10 三稜鏡的折射
由圖10中的幾何關係，可得偏向角
(3)因為頂角a滿足 ，則
(4)對於給定的三稜鏡來說，角a是固定的， 隨 和 而變化。其中 與 、 、 依次相關，因此 實際上是 的函式，偏向角 也就僅隨 而變化。在實驗中可觀察到，當 變化時，偏向角 有一極小值，稱為最小偏向角。
理論上可以證明，當 時， 具有最小值。顯然這時入射光和出射光的方向相對於三稜鏡是對稱的，如圖11所示。
圖11 最小偏向角
若用 表示最小偏向角，將 代入(4)式 得
（5）或
（6）因為 ，所以 ，又因為 ，則
（7）根據折射定律 得，
（8）將式（6）、（7）代入式（8）得：
（9）由式（9）可知，只要測出入射光線的最小偏向角 及三稜鏡的頂角 ，即可求出該三稜鏡對該波長入射光的折射率n .
【實驗內容與步驟】
1．調節分光計
按實驗24一1中的要求與步驟調整好分光計。
2．調整平行光管
(1)去掉雙面反射鏡，開啟鈉光燈光源。
(2)開啟狹縫，鬆開狹縫鎖緊螺絲3。從望遠鏡中觀察，同時前後移動狹縫裝置2，直至狹縫成像清晰為止。然後調整狹縫寬度為1毫米左右（用狹縫寬度調節手輪 1 調節）。
(3)調節平行光管的傾斜度。將狹縫轉至水平，調節平行光管光軸仰角調節螺絲29，使狹縫像與望遠鏡分劃板的中心橫線重合。然後將狹縫轉至豎直方向，使之與分劃板十字刻度線的豎線重合，並無視差。
最後鎖緊狹縫裝置鎖緊螺絲3。此時平行光管出射平行光，並且平行光管光軸與望遠鏡光軸重合。至此分光計調整完畢。
3．測三稜鏡的折射率
(1)將三稜鏡置於載物臺上，並使玻璃三稜鏡折射面的法線與平行光管軸線夾角約為 60度。
(2)觀察偏向角的變化。用光源照亮狹縫，根據折射定律判斷折射光的出射方向。先用眼睛（不在望遠鏡內）在此方向觀察，可看到幾條平行的彩色譜線，然後慢慢轉動載物臺，同時注意譜線的移動情況，觀察偏向角的變化。
順著偏向角減小的方向，緩慢轉動載物臺，使偏向角繼續減小，直至看到譜線移至某一位置後將反向移動。這說明偏向角存在一個最小值（逆轉點）。譜線移動方向發生逆轉時的偏向角就是最小偏向角。
1 用望遠鏡觀察譜線。在細心轉動載物臺時，使望遠鏡一直跟蹤譜線，並注意觀察某一波長譜線的移動情況（各波長譜線的逆轉點不同）。在該譜線逆轉移動時，擰緊遊標盤制動螺絲 27，調節遊標盤微調螺絲 26，準確找到最小偏向角的位置。
2 測量最小偏向角位置。轉動望遠鏡支架 15 ，使譜線位於分劃板的**，旋緊望遠鏡支架制動螺絲 21，調節望遠鏡微調螺絲 18，使望遠鏡內的分劃板十字刻度線的**豎線對準該譜線**，從遊標 1 和遊標 2 讀出該譜線折射光線的角度 和 。
3 測定入射光方向。移去三稜鏡，鬆開望遠鏡制動螺絲 21 ，移動望遠鏡支架 15 ，將望遠鏡對準平行光管，微調望遠鏡，將狹縫像準確地位於分劃板的**豎直刻度線上，從兩遊標分別讀出入射光線的角度 和 。
4 按 計算最小偏向角 （取絕對值）。
5 重複步驟 1~6，可分別測出汞燈光譜中各譜線的最小偏向角 。
6 按式（9）計算出三稜鏡對各波長譜線的折射率。計算折射率 n 的資料**3。
【資料記錄及處理】
表3 測量最小偏向角
鈉光波長（å）
次數遊標1
遊標2n
589312
3【注意事項】
各條譜線不會同時出現最小偏向位置，因此，當測完一條譜線後，對另一條譜線進行最小偏向角測量時，均應再轉動小平臺，嚴格確定它的最小偏向角方位。 【實驗目的】
觀察光柵的衍射光譜，掌握用分光計和透射光柵測光波波長的方法。
【實驗儀器】
分光計，透射光柵，鈉光燈，白熾燈。
【實驗原理】
光柵是一種非常好的分光元件，它可以把不同波長的光分開並形成明亮細窄的譜線。
光柵分透射光柵和反射光柵兩類，本實驗採用透射光柵，它是在一塊透明的屏板上刻上大量相互平行等寬而又等間距刻痕的元件，刻痕處不透光，未刻處透光，於是在屏板上就形成了大量等寬而又等間距的狹縫。刻痕和狹縫的寬度之和稱為光柵常數，用d 表示。
由光柵衍射的理論可知，當一束平行光垂直地投射到光柵平面上時，透過每一狹縫的光都會發生單縫衍射，同時透過所有狹縫的光又會彼此產生干涉，光柵衍射光譜的強度由單縫衍射和縫間干涉兩因素共同決定。用會聚透鏡可將光柵的衍射光譜會聚於透鏡的焦平面上。凡衍射角滿足以下條件
k = 0， ±1， ±2， … (10)
的衍射光在該衍射角方向上將會得到加強而產生明條紋，其它方向的光將全部或部分抵消。式（10）稱為光柵方程。式中d為光柵的光柵常數，θ為衍射角，λ為光波波長。
當k=0時，θ= 0得到零級明紋。當k = ±1， ±2 …時，將得到對稱分立在零級條紋兩側的一級，二級 … 明紋。
實驗中若測出第k級明紋的衍射角θ，光柵常數d已知，就可用光柵方程計算出待測光波波長λ。
【實驗內容與步驟】
1．分光計的調整
分光計的調整方法見實驗1。
2．用光柵衍射測光的波長
（1）要利用光柵方程(10)測光波波長，就必須調節光柵平面使其與平行光管和望遠鏡的光軸垂直。先用鈉光燈照亮平行光管的狹縫，使望遠鏡目鏡中的分劃板上的中心垂線對準狹縫的像，然後固定望遠鏡。將裝有光柵的光柵支架置於載物臺上，使其一端對準調平螺絲a ，一端置於另兩個調平螺絲b、c的中點，如圖12所示，旋轉游標盤並調節調平螺絲b或c ，當從光柵平面反射回來的「十」字像與分劃板上方的十字線重合時，如圖13所示，固定遊標盤。
圖12 光柵支架的位置 圖13 分劃板
（2）調節光柵刻痕與轉軸平行。用鈉光燈照亮狹縫，鬆開望遠鏡緊固螺絲，轉動望遠鏡可觀察到0級光譜兩側的±1、±2 級衍射光譜，調節調平螺絲a （不得動b、c）使兩側的光譜線的中點與分劃板**十字線的中心重合，即使兩側的光譜線等高。重複（1）、（2）的調節，直到兩個條件均滿足為止。
（3）測鈉黃光的波長
① 轉動望遠鏡，找到零級像並使之與分劃板上的中心垂線重合，讀出刻度盤上對徑方向上的兩個角度θ0和θ0/，並記入表4 中。
② 右轉望遠鏡，找到一級像，並使之與分劃板上的中心垂線重合，讀出刻度盤上對徑方向上的兩個角度θ右和θ右/，並記入表4中。
③ 左轉望遠鏡，找到另一側的一級像，並使之與分劃板上的中心垂線重合，讀出刻度盤上對徑方向上的兩個角度θ左和θ左/，並記入表4中。
3．觀察光柵的衍射光譜。
將光源換成複合光光源（白熾燈）通過望遠鏡觀察光柵的衍射光譜。
【注意事項】
1．分光計的調節十分費時，調節好後，實驗時不要隨意變動，以免重新調節而影響實驗的進行。
2．實驗用的光柵是由明膠製成的複製光柵，衍射光柵玻璃片上的明膠部位，不得用手觸控或紙擦，以免損壞其表面刻痕。
3．轉動望遠鏡前，要鬆開固定它的螺絲；轉動望遠鏡時，手應持著其支架轉動，不能用手持著望遠鏡轉動。
【資料記錄及處理】
表4 一級譜線的衍射角
零級像位置
左傳一級像
位置偏轉角
右轉一級像
位置偏轉角
偏轉角平均值
光柵常數
鈉光的波長λ0 = 589·3 nm
根據式（10） k=1， λ= d sin 1=
相對誤差
【注意事項】
分光計應按操作規程正確使用,嚴禁用手觸控光柵面。
不要用眼睛直接觀察點燃的汞燈,以免紫外線灼傷眼睛。
大學物理實驗分光計的臺階實驗2有關最小偏向角的實驗資料有
為了定量地描述電場的分佈，引入了電場強度向量e，同樣，為了定量地描述磁場的分佈，也需要引入一個與電場中電場強度向量e地位相當的物理量，這個物理量稱為磁感應強度 mag ic induction 用b表示，磁場中的b與電場中的e相對應，為什麼不把b稱為磁場強度，這純粹是由於歷史的原因所造成的，因為當時...
用分光計測量稜鏡的折射率實驗會產生什麼誤差
分光計測量折射率的誤差 很多 入射光有寬度,遊標盤會有偏心率 載物臺和望遠鏡沒有嚴格調節到同一個水平面上。讀數時,遊標讀不準等等。分光計測量折射率的思考題 測量最小偏向角位置稍有偏差帶來的誤差,為什麼對實驗結果僅產生較小的影響 我們測量最小偏向角是為了計算三稜鏡的頂角及其折射率,而我們又把最小偏向角...
達到什麼要求時認為分光計已經調整好了
當放在載物臺上的雙面鏡一面反射回來的十字像與分劃板的調整叉絲重合，且將載物臺轉動180度之後雙面鏡另一邊發射過來的十字像與分劃板調整叉絲重合時 若分光計沒有調整好，對測量結果有什麼影響 否則,無法保證不同瞳距的人使用,都能光軸符合標準.分光計調整的要求是 1 望遠鏡對無窮遠聚焦 2 平行光管和望遠鏡...