物理實驗報告《分光計的調整和三棱鏡頂角的測定》
【實驗目的】
1． 了解分光計的結構，學習分光計的調節和使用方法；
2． 利用分光計測定三棱鏡的頂角；
【實驗儀器】
分光計，雙面平面反射鏡，玻璃三棱鏡。
【實驗原理】
如圖6所示，設要測三棱鏡AB面和AC面所夾的頂角a，隻需求出j即可，則a＝1800－j。
圖6 測三棱鏡頂角
【實驗內容與步驟】
一、分光計的調整
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．載物台平面與分光計中心軸垂直。
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，使分劃板刻線水準或垂直。
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 .
調節望遠鏡光軸垂直於分光計中心軸
調節如圖7 所示的載物台調平螺絲 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：
將雙面反射鏡放在載物台上，使鏡面處於任意兩個載物台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
目測粗調。用目測法調節載物台調平螺絲7及望遠鏡、平行光管光軸仰角調節螺絲13、29，使載物台平面及望遠鏡、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。轉動載物台，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 及載物台調平螺絲 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準狀態。
從望遠鏡中觀察。轉動載物台，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所示；再調節載物台調平螺絲b 或c，使高度差全部消除，如圖8所示。再細微旋轉載物台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所示。
圖 各調一半法
旋轉載物台，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，重復所述的各調一半法，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準橫線上。
重復上述步驟，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準橫線上。
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、三棱鏡頂角的測定
1．待測件三棱鏡的調整
如圖9放置三棱鏡於載物台上。轉動載物台，調節載物台調平螺絲，使從棱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準橫線上，達到自準。此時三棱鏡兩個光學表面的法線均與分光計中心軸相垂直。
圖9 三棱鏡的調整
2．自準法測定三棱鏡頂角
將三棱鏡置於載物台中央，鎖緊望遠鏡支架與刻度盤聯結螺絲 22 及載物台鎖緊螺絲 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中的光路和幾何關系可知，三棱鏡的頂角
【資料記錄及處理】
表2 自準法測頂角資料表格
次數 遊標1 遊標2
1． 了解分光計的結構，學習分光計的調節和使用方法；
2． 利用分光計測定三棱鏡的頂角；
【實驗儀器】
分光計，雙面平面反射鏡，玻璃三棱鏡。
【實驗原理】
如圖6所示，設要測三棱鏡AB面和AC面所夾的頂角a，隻需求出j即可，則a＝1800－j。
圖6 測三棱鏡頂角
【實驗內容與步驟】
一、分光計的調整
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．載物台平面與分光計中心軸垂直。
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，使分劃板刻線水準或垂直。
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 .
調節望遠鏡光軸垂直於分光計中心軸
調節如圖7 所示的載物台調平螺絲 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：
將雙面反射鏡放在載物台上，使鏡面處於任意兩個載物台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
目測粗調。用目測法調節載物台調平螺絲7及望遠鏡、平行光管光軸仰角調節螺絲13、29，使載物台平面及望遠鏡、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。轉動載物台，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 及載物台調平螺絲 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準狀態。
從望遠鏡中觀察。轉動載物台，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所示；再調節載物台調平螺絲b 或c，使高度差全部消除，如圖8所示。再細微旋轉載物台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所示。
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圖 各調一半法
旋轉載物台，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，重復所述的各調一半法，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準橫線上。
重復上述步驟，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準橫線上。
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、三棱鏡頂角的測定
1．待測件三棱鏡的調整
如圖9放置三棱鏡於載物台上。轉動載物台，調節載物台調平螺絲，使從棱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準橫線上，達到自準。此時三棱鏡兩個光學表面的法線均與分光計中心軸相垂直。
圖9 三棱鏡的調整
2．自準法測定三棱鏡頂角
將三棱鏡置於載物台中央，鎖緊望遠鏡支架與刻度盤聯結螺絲 22 及載物台鎖緊螺絲 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中的光路和幾何關系可知，三棱鏡的頂角
【資料記錄及處理】
表2 自準法測頂角資料表格
次數 遊標1 遊標2