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实验20分光计的调整及棱镜折射率的测定

光线入射到光学元件（如平面镜、三棱镜和光栅等）上，会产生反射、折射和衍射。分光计是一种用来精确测量入射光和出射光之间偏转角度的仪器。用它还可以测量折射率、光波波长。色散率等许多物理量。分光计的基本部件和调节原理与其他更复杂的光学仪器（如摄谱仪、单色仪等）有许多相似之处，学习和使用分光计也是为今后使用精密光学仪器打下良好的基础。分光计构造精密，操作训练要求较高，对初学者来说有一定难度。但只要注意了解其基本结构和测量光路，严格按调节要求和步骤耐心调节，就可以较好地达到要求。

［实验目的］

1．了解分光计的结构及各组成部件的作用，正确掌握调整分光计的要求和方法；

2．测定三棱镜的顶角，观察三棱镜对汞灯的色散现象；

3．测定玻璃三棱镜对各单色光的折射率。

实习1分光计的调整与三棱镜顶角的测定

［实验原理］

三棱镜如图20—1所示。AB和AC是两个透光的光学表面，称为折射面，其夹角α称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。

图20—1图20—2

1．自准法测量三棱镜的顶角

图20－2为自准法测量三棱镜顶角的示意图。光线垂直入射于ＡＢ面而沿原路反射回来，记下此时光线入射方位，然后使光线垂直入射于ＡＣ面，记下沿原路反射回来的方位，则角，而顶角?＝180?－?，即

（1）

2．分光计

（1）结构

分光计的型号很多，结构基本相同，都是由四个部件组成：平行光管、自准直望远镜、载物小平台和读数装置（参阅图20—3）。分光计的下部有一个竖轴，称为分光计的中心轴。

1）自准直望远镜(阿贝式)。阿贝式自准直望远镜与一般望远镜一样具有目镜，分划板及物镜三部分。分划板上刻画的是“＋”准线，而且边上粘有一块全反射小棱镜，其表面涂了不透明薄膜，薄膜上刻了一个空心十字窗口，小电珠光从管侧射入后，调节目镜前后位置，可以在望远镜目镜视场中看

图20—31．小灯；2．分划板套筒；3．目镜；4．目镜筒制动螺丝；5．望远镜倾斜度调节螺丝；6．望远镜镜筒；7．夹持待测件弹簧片；8．平行光管；9．平行光管倾斜度调节螺丝；10．狭缝套筒制动螺丝；11．狭缝宽度调节手轮；12．游标圆盘制动螺丝；13．游标圆盘微调螺丝；20．放大镜；15．游标圆盘；16．刻度圆盘；17．底座；18．刻度圆盘制动螺丝；19．刻度圆盘微调螺丝；20．载物小平台；21．载物台水平调节螺丝；22．载物台紧固螺丝。

图20—4

到如图20—4a中所示的景象。若在物镜前放一平面镜，前后主调节目镜（连同分划板）与物镜的间距，使分划板处于物镜焦平面上时，小电珠发出透过空心十安窗口的光经物镜后成平行光射于平面镜，反射光经物镜后在分划板上形成十字窗口的像。若平面镜镜面与望远镜光轴垂直，此像将落在准线上方的交叉点上，如图20－4（ｂ）所示。

2）平行光管。它是由一个宽度和位置均可调节的狭缝和一个会聚透镜所组成。如图20—5所示。当狭缝位于透镜的焦平面上时，凡是从狭缝进入平行光管的光线，过透镜射出后，都成为平行光束。

平行光管

图20—5

3）载物台。载物台套装在游标盘上，可以绕中心轴转动，它是为放置棱镜、光栅或其它被测光学元件而设置的。台下有三个螺丝，可调节平台水平。

4）读数装置，读数装置由刻度圆盘和沿圆盘边相隔对称的两游标T和组成。刻度圆盘相差，最小分度为（），小于的读数利用游标读出。游标上有30格，所以游标上的读数单位为。角游标的读数方法与游标相同。如图20—6所示位置。其读数为：

两个游标对称放置是为了消除刻度盘中心与分光计中心轴线之间的偏心差。测量时要同时记下两游标所示的读数。

图20—6

（2）调整为了准确测量角度，测量前应了解分光计上每个零件的作用以便调节。一台已调整好的分光计必须具备以下三个条件：①望远镜聚焦于无穷远，或称适合于观察平行光；②平行光管射出的光是平行光－即狭缝口的位置正好处于平行光管透镜（物镜）的焦平面处。③望远镜和平行光管的中心光轴一定要与分光计的中心轴相互垂直。

［实验仪器］

分光计，汞灯，三棱镜，平面镜。

［实验内容］

1．分光计的调整

各种型号的分光计均由前述四个部分组成，但是，它们各部分调整螺丝的位置有所不同。所以，在进行调整前，应先熟悉所使用的分光计中下列螺丝的位置：

①目镜调焦（看清分划板准线）手轮；②望远镜调焦（看清物体）调节手轮；③调节望远镜高低倾斜度的螺丝;④控制载物台转动的制动螺丝；⑤调整载物台水平状态的螺丝；⑥控制载物台转动的制动螺丝;⑦调整平行光管上狭缝宽度的螺丝；