集美大学：物理实验教学指导（讲义）分光计调节与棱镜顶角测定

分光计调节与棱镜顶角测定实验内容与要求（一）调节分光计按照步骤调节，调节好须经指导教师检查确认。（二）测定三棱镜顶角至少重复测量8次，未经指导教师检查数据请保持测量状态。二教学重点与难点（一）重点（1）学习调节方法；（2）掌握读数方法：（3）掌握顶角测定方法。（二）难点（1）掌握自准法和各半调节法；（2）反射现象的调整与观察；（3）判断加360度的读数。三实验原理与方法(一) 分光计1）分光计主要结构平行光管载物台望远镜目镜锁紧螺钉狭缝装置锁紧螺钉物镜凸透镜目镜调焦手轮和-.阿贝式自准直目镜狭缝宽度调节旋钮平行光管调平螺钉望远镜调平螺钉游标盘止动螺钉刻度盘望远镜微调螺钉游标盘载物台调平螺钉望远镜与刻度盘联结螺钉如图所示，分光计由望远镜、平行光管、载物台和角度刻度盘组成。abc图2载物台图一目镜分划板2）角度刻度盘结构与角度测量方法

分光计调节与棱镜顶角测定 一 实验内容与要求 （一） 调节分光计 按照步骤调节，调节好须经指导教师检查确认。 （二）测定三棱镜顶角 至少重复测量8次，未经指导教师检查数据请保持测量状态。 二 教学重点与难点 （一）重点 （1）学习调节方法；（2）掌握读数方法；（3）掌握顶角测定方法。 （二）难点 （1）掌握自准法和各半调节法；（2）反射现象的调整与观察；（3）判断加 360度的读数。 三 实验原理与方法 （一）分光计 1）分光计主要结构 如图所示，分光计由望远镜、平行光管、载物台和角度刻度盘组成。     2）角度刻度盘结构与角度测量方法

a）结构：角度刻度盘和望远镜连在一起，是用来确定望远镜的方向读数的。角度刻度盘由主刻度圆环和可消除仪器偏心误差的对径双游标组成，如图。主刻度圆环上分720格每小格8-游标2338130.5度。游标上分30格，每格1分。514°T游标盘53°主刻度盘b)读数方法：先以游标上0刻度线为指针指向主刻度环，读出整数格读数：再确定游标上第几条刻线和主刻度环上的刻度对齐。那么读数=主刻度环读数+游标读数。c)两方向之间夹角的测定方法：如图f21如果望远镜对准方向"1"时，刻度盘的左游标位置读数为，右游标位置读数为：对准方向"2"时，刻度盘的左游标位置读数为，右游标位置读数为，。那么，方向"1"和方向"2"之间的夹角甲为：甲=1(0, -0)+( -)12d）加360度的判断方法：如果到2和到的变化相同（同样变大或同样变小），则不存在需要加360度的数据。(二) 反如果&到8和到的变化不相同，（其中一个变大，另一个变小。）则存在一个数据需要加360度，且是四个数据中最小的那个应加360度。*射法测量顶角1）原理

a) 结构：角度刻度盘和望远镜连在一起，是用来确定望远镜的方向读数的。角度刻度盘 由主刻度圆环和可消除仪器偏心误差的对径双游标组成，如图。主刻度圆环上分720格每小格 0.5度。游标上分30格，每格1分。 b)读数方法：先以游标上0刻度线为指针指向主刻度环，读出整数格读数；再确定游标 上第几条刻线和主刻度环上的刻度对齐。那么读数=主刻度环读数+游标读数。 c)两方向之间夹角的测定方法：如图 如果望远镜对准方向“1”时，刻度盘的左游标位置读数为 右游标位置读数为 ；对准方 向“2”时，刻度盘的左游标位置读数为 右游标位置读数为 。那么，方向“1”和方向“2”之 间的夹角 为： d)加360度的判断方法： （二）反 射法测量顶角 1）原理

如图，一束平行光对着三棱镜顶角投射到两个反射面上，反射光的方向由光的反射定律确定。可以证明，两个反射光方向之间的夹角和棱镜顶角之间的关系为：α=022）方法：实验用分光计来测定的，把待测棱镜放置在分光计的载物台上，并使顶角正对着平行光管，平行光管出来的平行光投射到拨镜的反射面上而反射。用望远镜来观察反射现象并测量两反射光的方向，当望远镜对准反射光"1"时，得到刻度盘的左游标读数和右游标读数，而对准反射光"2"时，得到刻度盘的左游标读数，和右游标读数，，那么棱镜的顶角为：α==1(0, -α)+(Φ-α014四实验操作步骤（一）调节分光计(1）粗调1）望远镜调平。（调节到和刻度盘大致平行。）2）平行光管调平。（调节到和刻度盘大致平行。）3）载物台调平。（调节到和刻度盘大致平行。）(2）调节望远镜1)调节目镜调焦手轮使分划板清晰。a广Cc图一目镜分划板图2载物台2）用自准法把望远镜调节到适合观察平行光。（a）打开小灯泡供电电源开关。（b）把平面反射镜置于栽物台上，并调节使其与望远镜垂直

如图，一束平行光对着三棱镜顶角投射到两个反射面上，反射光的方向由光的反射定 律确定。可以证明，两个反射光方向之间的夹角和掕镜顶角之间的关系为： 2）方法：实验用分光计来测定的，把待测掕镜放置在分光计的载物台上，并使顶角正 对着平行光管，平行光管出来的平行光投射到掕镜的反射面上而反射。用望远镜来观察反射现 象并测量两反射光的方向，当望远镜对准反射光“1”时，得到刻度盘的左游标读数 和右游标 读数 ，而对准反射光“2”时，得到刻度盘的左游标读数 和右游标读数 ，那么掕镜的顶 角为： 四 实验操作步骤 （一） 调节分光计 （1） 粗调 1） 望远镜调平。（调节到和刻度盘大致平行。） 2） 平行光管调平。（调节到和刻度盘大致平行。） 3）载物台调平。（调节到和刻度盘大致平行。） （2） 调节望远镜 1） 调节目镜调焦手轮使分划板清晰。     2） 用自准法把望远镜调节到适合观察平行光。 （a） 打开小灯泡供电电源开关。 （b） 把平面反射镜置于栽物台上，并调节使其与望远镜垂直

图四图三(c)调节目镜在望远镜镜筒上的位置使分划板上的绿色“十”字清晰，并锁紧螺丝。3)调节望远镜与仪器主轴垂直调节望远镜与载物台上的平面反射镜垂直。(a)(b)载物台绕主轴旋转180，观察平面反射镜是否仍然与望远镜垂直。（如果垂直，此时望远镜便处于与仪器主轴垂直的状态。如果不垂直，那么用“各半调节法”调节到望远镜与载物台上的平面反射镜垂直。）“各半调节法”指的是在调节望远镜与载物台上的平面反射镜垂直的过程望远镜的调节量必须和载物台的调节量相等。-

(c)  调节目镜在望远镜镜筒上的位置使分划板上的绿色“十”字清晰，并锁紧螺丝。 3） 调节望远镜与仪器主轴垂直 （a） 调节望远镜与载物台上的平面反射镜垂直。 （b） 载物台绕主轴旋转180，观察平面反射镜是否仍然与望远镜垂直。 （如果垂直，此时望远镜便处于与仪器主轴垂直的状态。如果不垂直，那么用“各半调节法”调节到望远镜 与载物台上的平面反射镜垂直。) “各半调节法”指的是在调节望远镜与载物台上的平面反射镜垂直的过程望远镜的调节量必须和载物台的调节量 相等

a（4）载物台调平bC图2载物台（3）调节平行光管1）调节平行光管出射平行光。（把望远镜对准平行光管观察狭缝的成像情况，调节狭缝位置使狭缝的像处于最清晰的状态。）图四清晰的获缝像2）调节平行光管与望远镜共轴。3）调节缝宽。（调到约0.5毫米。）（二）反射法测顶角（1）放置好三棱镜

（4）载物台调平 （3） 调节平行光管 1） 调节平行光管出射平行光。（把望远镜对准平行光管观察狭缝的成像情况， 调节狭缝位置使狭缝的 像处于最清晰的状态。） 2） 调节平行光管与望远镜共轴。 3）调节缝宽。（调到约0.5毫米。） （二）反射法测顶角 （1）放置好三棱镜

（2）观察反射现象并调节反射光等高。（3）测量两反射光方向读数。五不确定度计算公式+u6e06.六预习题1）分光计由哪几个主要部分组成？2)望远镜调焦应调节什么位置？3）调焦时还需要用到什么器材？4）调节望远镜光轴与仪器主轴垂直中用到什么方法，如何调节？5）望远镜与载物台上的平面反射镜垂直时，望远镜光轴便与仪器主轴垂直？6）平行光管调节的三个要求是什么？7）平行光管调节时需要调节到哪些部位？8)为什么仪器要用双游标？

（2）观察反射现象并调节反射光等高。 （3）测量两反射光方向读数。 五 不确定度计算公式 六 预习题 1） 分光计由哪几个主要部分组成？ 2) 望远镜调焦应调节什么位置? 3) 调焦时还需要用到什么器材? 4） 调节望远镜光轴与仪器主轴垂直中用到什么方法,如何调节？ 5) 望远镜与载物台上的平面反射镜垂直时,望远镜光轴便与仪器主轴垂直? 6） 平行光管调节的三个要求是什么？ 7)平行光管调节时需要调节到哪些部位? 8)为什么仪器要用双游标?