【学习经验】分光仪预习报告

实验器材

实验1 分光仪的调整

1 实验步骤

1. 目测粗调
   • 步骤：调节望远镜俯仰螺钉，目测望远镜垂直主轴，调节载物台下方3只螺钉伸出等长
   • 目标现象：旋转平面镜180°前后均可见绿十字
2. 望远镜的调整
   1. 调节望远镜聚焦于无限远（使望远镜接受平行光，叉丝分划板在物镜焦平面上）
      • 依据：自准直原理
      • 步骤：
        • 将平面镜置于载物台上，平面镜镜面与载物台上径线OA平行
        • 调节目镜与叉丝分划板之间距离（使用目镜调节手轮）至叉丝清晰
        • 调节物镜与叉丝之间距离至绿十字清晰
      • 目标现象：绿十字与叉丝无视差（像不模糊）
   2. 调望远镜光轴垂直于主轴（使观察平面与刻度盘平行）
      • 方法：半调法（逐次逼近调节法）
      • 步骤：
        • 调节望远镜俯仰螺钉，使绿十字与上叉丝的偏离减少一半
        • 调节载物台螺钉b或c，使绿十字与上叉丝重合
        • 旋转载物台180°，重复以上步骤直到正反两面绿十字均与上叉丝重合
      • 注意：
        • 调好后望远镜的焦距和俯仰不可再动
        • 调望远镜还是载物台？
          • 若转了180°之后绿十字一上一下，调载物台
          • 若转了180°之后绿十字高度没动，调望远镜
      • 目标现象：反射镜正反两面绿十字均与上叉丝重合
3. 平行光管的调整
   1. 调平行光管聚焦于无限远
      • 依据：透镜成像原理（狭缝处于透镜平面时出射平行光）
      • 方法：拿下平面镜，打开外置光源，前后移动狭缝套筒，调节平行光管物距
      • 目标现象：狭缝像与叉丝无视差（狭缝像边缘清晰）
   2. 调平行光管光轴处置于主轴
      • 原理：平行光管与望远镜共轴，则其与主轴垂直
      • 方法：调节平行光管俯仰螺钉，使狭缝像中点与中心叉丝重合；或旋转狭缝套筒90°，使狭缝像的固定边与中心叉丝重合
      • 目标现象：狭缝像中点与中心叉丝重合
4. 三棱镜的调整（使待测光路平面平行于观察平面）
   • 原理：自准直原理（使望远镜与两光学面垂直）
   • 步骤：
     1. 如图放置三棱镜，保证两边与平台上径线平行（\(AB//ob,AC//oc\)）
     2. 望远镜对转光学面（AB），调整另一光学面（AC）平行径线下的载物台螺钉（c），使绿十字与上叉丝重合
     3. 望远镜对准光学面（AC），调整另一光学面（AB）平行径线下的载物台螺钉（b），使绿十字与上叉丝重合
   • 目标现象：两光学面的绿十字均与上叉丝重合

实验2 三棱镜顶角的测量

• 读第一个数（望远镜在AB左边），左边游标读数 \(\alpha_1\)，右边游标读数 \(\beta_1\)；望远镜转到AC右边，左边游标读数 \(\alpha_2\)，右边游标读数 \(\beta_2\)
• 重复六次
• 望远镜转过角度 \(\theta = \frac{\alpha_{2}-\alpha_{1}+\beta_{2}-\beta_{1}}{2}\)
• 三棱镜顶角 \(A = \frac{\theta}{2}\)

实验3 最小偏向角法测量棱镜折射率

• 如图放置三棱镜，旋转望远镜找到平行光。用望远镜在AC面观察折射光线，沿某方向缓慢转动载物平台（改变入射角），可看到谱线随平台转动向一个方向移动，当移到某个位置时突然折返。旋转望远镜使平行光出现在叉丝中间，在该位置有左边游标读数 \(\alpha_1\)，右边游标读数 \(\beta_1\)；拿下三棱镜，旋转望远镜使叉丝出现在中间（望远镜在入射光对面），在该位置有左边游标读数 \(\alpha_2\)，右边游标读数 \(\beta_2\)。
• 重复三次
• \(\theta_{1} = \alpha_2-\alpha_1,\ \theta_2=\beta_2-\beta_1,\ \delta_{min}=\frac{\theta_{1}+\theta_{2}}{2}\)
• \(n_{1}=\frac{sin\frac{\delta_{min}+A}{2}}{sin \frac{A}{2}}\)

实验4 掠入射法测量棱镜折射率

• 放置三棱镜使三棱镜一个平面与平行光管垂直
• 整体移动分光仪使光源在一个平面的延长线上
• 转动望远镜，在AC面寻找半明半暗交界线，在该位置有左边游标读数 \(\alpha_1\)，右边游标读数 \(\beta_1\)；
• 转动望远镜（在大概AC面的垂直位置），使绿十字与叉丝的竖直线重合，在该位置有左边游标读数 \(\alpha_2\)，右边游标读数 \(\beta_2\)。
• 重复三次
• \(\theta_{1} = \alpha_2-\alpha_1,\ \theta_2=\beta_2-\beta_1,\ \delta_{min}=\frac{\theta_{1}+\theta_{2}}{2}\)
• \(n_{2}=\sqrt{(\frac{cosA+sin\delta_{min}}{sinA})^{2}+1}\)