實驗,指的是科學研究的基本方法之一。根據科學研究的目的,盡可能地排除外界的影響,突出主要因素并利用一些專門的儀器設備,而人為地變革、控制或模擬研究對象,使某一些事物(或過程)發生或再現,從而去認識自然現象、自然性質、自然規律, 以下是為大家整理的關于分光計的調整與使用實驗報告參考4篇 , 供大家參考選擇。
分光計的調整與使用實驗報告參考4篇
【篇一】分光計的調整與使用實驗報告參考
姓名: 學號: 專業班級:
實驗時間: 12周 星期四 上午10:00-12:00
1、試驗目的
1、了解分光計的結構,掌握調節分光計的方法;
2、測量三棱鏡玻璃的折射率。
2、實驗儀器
分光計,三棱鏡,準直鏡。
3、實驗原理
1.測折射率原理:
當ia7c8a0268d128c936c8c1405973bfb63.png=i5ab58368224efda0f437eee2c65fba8d.png時,δ為最小,此時
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設棱鏡材料折射率為n,則
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故 f13954a2b39aebafbe6b381e682e7b4b.png
由此可知,要求得棱鏡材料折射率n,必須測出其頂角A和最小偏向角807bd51d59c8acc1a5185a363a43c271.png。
4、實驗步驟
1.調節分光計
1)調整望遠鏡:
a目鏡調焦:清楚的看到分劃板刻度線。
b調整望遠鏡對平行光聚焦:分劃板調到物鏡焦平面上。
c調整望遠鏡光軸垂直主軸:當鏡面與望遠鏡光軸垂直時,反射象落在 上十字線中心,平面鏡旋轉180°后,另一鏡面的反射象仍落在原處。
調整平行光管發出平行光并垂直儀器主軸:將被照明的狹縫調到平行光管物鏡焦面上,物鏡將出射平行光。
2)使載物臺軸線垂直望遠鏡光軸。
a調整載物臺的上下臺面大致平行,將棱鏡放到平臺上,是鏡三邊與臺下三螺釘的連線所成三邊互相垂直。
b接通目鏡照明光源,遮住從平行光管來的光,轉動載物臺,在望遠鏡中觀察從側面AC和AB返回的十字象,只調節臺下三螺釘,使其反射象都落在上十子線處。
注意): 1、望遠鏡對平行光聚焦。
2、望遠鏡,平行光管的光軸垂直一起公共軸。
3、調節動作要輕柔,鎖緊螺釘鎖住即可。
4、狹縫寬度1mm左右為宜。
2.測量最小偏向角
(1)平行光管狹縫對準前方水銀燈。
(2)把載物臺及望遠鏡轉至(1)處,找出水銀燈光譜。
(3)轉動載物臺,使譜線往偏向角減小的方向移動,望遠鏡跟蹤譜線運動,直到譜線開始逆轉為止,固定載物臺。譜線對準分劃板。
(4)記下讀數24cb6977275a74cc193cd895c462291b.png和f0db02faea3832d1c6cab0775f04ef54.png轉至(2),記下讀數69b2839b24824a4e7b6423bdb0ae9b7e.png和b7b4bec1caacaae71d985c8960959044.png,有
488de908e57a55dfca41c86bec23fba0.png
五、實驗數據處理
原始數據如下:
數據處理:
α=60?±10"
word/media/image19_1.png
word/media/image20_1.png word/media/image21_1.png=word/media/image22_1.png
word/media/image23_1.png按不確定度傳遞原則
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word/media/image25_1.png
word/media/image26_1.pngword/media/image27_1.png; word/media/image28_1.png;
word/media/image29_1.png;
得:
word/media/image30_1.png
6、思考題
1、為什么利用自準法可以將望遠鏡調至接受平行光和垂直中心軸的正常工作狀態?如何調整??
(1)點亮照明小燈,調節目鏡與分劃板間的距離,看清分劃板上的“準線”和帶有綠色的小十字窗口(目鏡對分劃板調焦)。?
(2)將雙面鏡放在載物臺上如圖所示,使雙面鏡的兩反射面與望遠鏡大致垂直。輕緩地轉動載物臺,從側面觀察,判斷從雙面鏡正、反兩面反射的亮十字光線能否進入望遠鏡內。?
(3)從望遠鏡的目鏡中觀察到亮十字像,前后移動目鏡對望遠鏡調焦,使亮十字像成清晰像。再調準線與目鏡間距離,使目鏡中既能看清準線,又能看清亮十字像。注意準線與亮十字像之間有無視差,如有視差,則需反復調節,予以消除。
【篇二】分光計的調整與使用實驗報告參考
實驗四 分光計的調整及光柵常數的測定
分光計作為基本的光學儀器之一,它是精確測定光線偏轉角的儀器,也稱之為測角儀。光學中很多基本量(如反射角、折射角、衍射角等)都可以由它直接測量。因此,可以應用它測定物質的有關常數(如折射率、光柵常數、光波波長等),或研究物質的光學特性(如光譜分析)。應用分光計必須經過一系列仔細的調整,才能得到準確的結果。因此,在學習使用過程中,要做到嚴謹、細致,才能正確掌握。
【實驗目的】
1.了解分光計構造的基本原理。
2.學習分光計的調整技術,掌握分光計的正確使用方法。
3.利用分光計測定光柵常數。
【實驗原理】
1.分光計
光線入射到光學元件上,由于反射或折射等作用,使光線產生偏離,分光計就是用來測量入射光與出射光之間偏離角度的一種儀器。要測定此角,必須滿足兩個條件:
⑴ 入射光與出射光均為平行光;
⑵ 入射光、出射光以及反射面或折射面的法線都與分光計的刻度盤平行。
為此,分光計上裝有能造成平行光的平行光管、觀察平行光的望遠鏡及放置光學元件的載物臺,它們都裝有調節水平的螺釘。為了讀出測量時望遠鏡轉過的角度,配有與望遠鏡連接在一起的刻度盤,如圖4-1所示。各部分別介紹如下:
⑴ 讀數裝置。在底座19的中央固定一中心軸,度盤22和游標盤21套在中心軸上,可以繞中心軸旋轉;度盤下端有軸承支撐,使旋轉輕便靈活;度盤上的刻線把360°圓周角分成720等份,每份為30′。同一直徑方向兩端各有一個游標讀數裝置,測量時,對望遠鏡的兩個位置中每一位置都讀出兩個數值,然后對同側的差值讀數取平均值,這樣可以消除因偏心引起的誤差(見本實驗參考資料)。
⑵ 平行光管。立柱23固定在底座上,平行光管3安裝在立柱上,平行光管的光軸位置可以通過立柱上的調節螺釘26、27分別進行左右、水平微調,平行光管有一狹縫裝置1。旋松螺釘2,轉動裝有狹縫的內套筒使狹縫成嚴格的垂直狀,前后移動內套筒,使狹縫嚴格地處在透鏡焦平面上,則平行光管發出狹縫平行光。
狹縫的寬度可在~內由螺釘28調節,一般在教師指導下調節。
圖4-2 望遠鏡結構 圖4-3 分劃板視場
⑶ 望遠鏡。阿貝自準直望遠鏡8安裝在支臂14上,支臂和轉座20固定在一起并套在度盤上。當松開制動螺釘16時,轉座和度盤可以相對轉動,當旋緊此制動螺釘,轉座和度盤一起旋轉。旋緊制動架18與底座上的制動螺釘17時,借助于此制動架末端上的調節螺釘15可以對望遠鏡進行左右轉動微調。望遠鏡的光軸位置,可以通過螺釘12、13分別進行水平、左右微調。
阿貝自準直望遠鏡內部結構如圖12-2所示,從目鏡所見分劃板視場如圖4-3。旋目鏡調焦手輪11,使目鏡中能十分清晰地看到分劃板上的分劃線。旋松螺釘9,轉動目鏡組10使分劃線成水平狀。前后移動目鏡組,使分劃板處在物鏡的焦平面上,則亮十字經物鏡發出的光為平行光,當它被反射回望遠鏡時,將在分劃板上成清晰的亮十字像,且與實物亮十字無視差。
⑷ 載物臺。載物臺5套在游標盤上,可繞中心軸旋轉,旋緊載物臺鎖緊螺釘7和制動架4與游標盤的制動螺釘25時,借助于立柱23的調節螺釘24可以對載物臺進行微調。放松載物臺鎖緊螺釘時,載物臺可根據需要升高或降低。調到所需位置后,再把鎖緊螺釘鎖緊。載物臺有三只調平螺釘6,可用來調節載物臺面,使之與旋轉主軸垂直。
⑸ 照明。外接電源,插頭插在底座的插座上,經導電環通到轉座的插座上,望遠鏡系統的照明器插頭與之相接,這樣可以避免望遠鏡系統旋轉時電線拖動。
2.光柵
光柵是由許多等寬度a(透光部分)、等間距b(不透光部分)的平行縫組成的一種分光元件。當波長為λ的單色光垂直照射在光柵面上時,則透過各狹縫的光線因衍射將向各方向傳播,經透鏡會聚后相互干涉,并在透鏡焦平面上形成一系列間距不同的明條紋。根據夫瑯和費衍射理論,衍射光譜中明條紋的位置由下式決定:
(a+b)sinφk=kλ(k=0,±1,±2,…) (4-1)
式中a+b=d稱為光柵常數,k為光譜級數,φk為第k級譜線的衍射角。見圖4-4,k=0對應于φ=0,稱為中央明條紋,其它級數的譜線對稱分布在零級譜線的兩側。
如果入射光不是單色光,則由式(4-1)可知,λ不同,φk也各不相同,于是將復色光分解。而在中央k=0,φk=0處,各色光仍然重疊在一起,組成中央明條紋。在中央明條紋兩側對稱地分布k=1,2,…級光譜線,各級譜線都按波長由小到大,依次排列成一組彩色譜線,如圖4-5所示。
根據式(4-1),如能測出各種波長譜線的衍射角φk,則從已知波長λ的大小,可以算出光柵常數d;反之,已知光柵常數d,則可以算出波長λ。
【實驗儀器】
分光計,鈉光燈,雙平面鏡,光柵。
【注意事項】
1.移動望遠鏡時,只能推動立柱14,不允許搬動鏡筒及目鏡。
2.取放雙面鏡及光柵時只能拿邊緣,不許觸摸表面,且嚴防失手摔碎;不許擦拭光柵。
3.狹縫寬度要在教師指導下緩慢調節。
【實驗步驟】
1.首先,檢查儀器及用具是否齊全、完好,然后將鈉燈電源插頭插于墻上,打開鈉光燈預熱。打開6V變壓器開關。
2.目鏡的調焦:轉動接目鏡調焦手輪11直至視場中分劃線清晰。
3.望遠鏡調焦:取出雙平面鏡,扣在望遠鏡8的前端,即使平面鏡平面與望遠鏡光軸垂直。從目鏡中觀察,可以看到一亮斑,旋松螺釘9,前后微動目鏡組,對望遠鏡進行調焦,使亮斑成為清晰的十字像,旋緊螺釘9。
word/media/image5.gif4.調整望遠鏡光軸、載物臺平面垂直于旋轉主軸:① 粗調:調節載物臺a、b、c三只螺釘使兩圓盤夾縫處螺釘螺紋數大致相等(6個螺紋數最佳);調節目鏡下方螺釘12使望遠鏡大致水平。②細調:把雙平面鏡按圖12--6所示方位放置于載物臺上,左手使灰臺板左右小角度轉動,使平面鏡平面與望遠鏡光軸有橫向垂直機會,眼看目鏡,同時用右手調節望遠鏡水平調節螺釘12(尋找縱向垂直機會)至視場中出現亮十字像,并調12使十字像處于圖4-3所示位置(實際操作中可簡化為十字像橫與分劃線重和)。轉動灰臺板使雙平面鏡轉到反面,用手小角度左右轉動,尋找反面垂直機會,若無十字像出現,立即把平面鏡轉回正面。觀察望遠鏡狀態,看目鏡一端是向上還是向下傾斜 判斷后,調節螺釘12校正望遠鏡水平,此時,視場中十字像偏離了分劃線(注意:上----不可出視場;下----不過橫叉絲),調節載物臺螺釘a,使亮十字像回到分劃線,經過一次或多次判斷、調節,反面視場中定會看到十字像。但此時反面十字像橫與分劃線不重和。調節螺釘12使十字像向分劃線趨近一半,再調節載物臺螺釘b使二者重合(以下稱‘一半一半’法);轉回正面,十字像橫與分劃線又不重和了,調螺釘12使十字像向分劃線趨近一半,再調節螺釘a使二者重合。這樣反復多次‘一半一半’地調節,就會使得兩面的十字像橫均與分劃線重合,望遠鏡光軸與旋轉主軸垂直了,但此時載物臺平面不一定與旋轉主軸垂直,這是由于兩條直線確定一個平面。以上僅調了一條直線,即a、b螺釘頂端所在的直線。這時可把雙面鏡按圖4--7所示放置,調節螺釘c(此時不能再動螺釘a、b、12)使雙面鏡正面對應十字像橫與分劃線重合,這時載物臺平面與旋轉主軸垂直了。
圖4-6 雙面鏡初放置 圖4-7 雙面鏡轉置
5.調節分劃板成水平和豎直 當載物臺連同雙平面鏡相對望遠鏡旋轉時觀察,如果分劃線與亮十字的移動方向不平行,就要轉動目鏡組,使亮十字的移動方向與分劃線平行。注意,此時不可破壞望遠鏡的調焦,然后將目鏡的鎖緊螺釘旋緊。
6.平行光管的調焦 首先關掉望遠鏡目鏡照明器上的光源,拿走載物臺上的雙平面鏡。打開狹縫28,用漫反射光照明狹縫,前后移動狹縫裝置1,使狹縫清晰地成像在望遠鏡分劃板平面上。然后把平行光管光軸左右調整螺釘26調到適中位置,并調節望遠鏡光軸左右調 整螺釘13和平行光管水平調整螺釘27,使狹縫位于視場中心。最后,旋轉狹縫裝置,使狹縫與目鏡分劃板的叉絲豎線平行,注意不要破壞平行光管的調焦,然后將狹縫裝置鎖緊螺釘旋緊。
表4-1
7.用鈉黃光(λ=)測衍射角:將平行光管正對鈉光燈,并將光柵放在載物臺上使其與平行光管光軸垂直,觀察其零級及一級衍射條紋,可以看到一級衍射條紋是兩條靠得很近的譜線(和),λ=是它們的波長的平均值。分別測定左一級、右一級衍射條紋左、右兩端刻度盤的讀數,重復測量三次,并記錄在表4-1中。
圖12-8 角游標讀數練習 圖12-9 偏心差原理
如此,得本光柵對鈉黃光的一級衍射角為
70bba24abf1c716cd7c09269d3fa45ba.png (4-2)
求得此光柵衍射的一級衍射角的三次測量的平均值fca73a30bce028eca24d37977f8f0eca.png,取ΔB=1′=16a4bd7607c841a2c6f3cd1baba58f6d.png度,求測量結果的不確定度Δφ1,并由fca73a30bce028eca24d37977f8f0eca.png求得光柵常數9df5e8b901876880c5cfc2a108072b8c.png,由Δφ1利用不確定度傳遞公式
a3036b09589cf68c7a900d8b029bd929.png (4-3)
求得Δd,則光柵常數d=9df5e8b901876880c5cfc2a108072b8c.png±Δd。
*注意Δφ要化為弧度。
【思考題】
1.應用分光計進行測量之前,應調節到何種狀態
2.調節分光計的基本步驟是什么
3.按游標原理,讀出圖4-8中的角度數。
參考資料 消除偏心差的原理
由于刻度盤中心與游標盤中心并不一定重合,真正轉過的角度同讀出的角度之間會稍有差別,這個差別叫“偏心差”。
如圖4-9所示,O與O′分別為刻度盤與游標盤的中心,游標盤轉過的角度為φ,但讀出的角度,在兩個游標上分別為φ1和φ2。
由幾何原理可知:
e55a0c6289162514a920be3ee48d747f.png, 581b7aadba02876bf447ea7acc5c05b9.png
又因為
c71c01ebaecedba8887a75c6f3749800.png
故
d3e9012b0e24bc99a2525c038828ba87.png
所以實驗時,取兩個游標讀出的角度數值的平均值。
【篇三】分光計的調整與使用實驗報告參考
分光計的調整與使用
實驗原理
分光計是高校普通物理實驗中常用的光學儀器,是精確測定光線偏轉角的儀器。利用分光計可測三棱鏡頂角、棱鏡的折射率以及譜線波長等.分光計的調整非常重要,其調整的準確與否直接關系到各物理量的測定精度.分光計的調節主要應注意“三聚焦”(即目鏡對叉絲聚焦,望遠鏡對無窮遠聚焦,平行光管對狹縫聚焦)和“三個垂直”(載物臺、望遠鏡及平行光管主光軸對儀器轉軸垂直),其中,調整載物臺和望遠鏡對儀器轉軸垂直是整個分光計調整的重點和難點。
分光計調整
一、熟悉分光計各調節螺釘作用后,目視粗調載物臺、望遠鏡及平行光管基本水平。
二.用自準直法將望遠鏡調焦到無窮遠
三.載物臺轉軸與望遠鏡光軸垂直的調節
在望遠鏡視場中能夠看到平面反射鏡兩面反射回的像后,然后
規律:
1. 平面反射鏡兩面反射回的像都在視場上方(或下方)時,只需調節望遠鏡的俯仰調節螺釘。
2. 平面反射鏡兩面反射回的像一面在視場上方另一面在視場下方時,只需調節載物臺的水平調節螺釘。注意:認定上、下方的像之間的距離后,將在視場上方的像下
調1/2距離,或將在視場下方的像上調1/2距離。想一想,為什么?
四. 調節平行光管
打開光源放在狹縫前,望遠鏡對準平行光管,進行下面三步調節
五.分光計的測量原理
實驗儀器
各螺丁調節功能
實驗內容
1. 分光計調整
2. 用反射法測定三棱鏡的頂角
3. 用最小偏向角法測定三棱鏡材料的折射率
4. 觀察光柵的衍射光譜
5. 測定汞燈藍紫色譜線(或測定光柵常數)
思考題
1.已調好望遠鏡光軸垂直主軸,若將平面鏡取下后,又放到載物臺上(放的位置與拿下前的位置不同),發現兩鏡面又不垂直望遠鏡光軸了,這是為什么?是否說明望遠鏡光軸還沒有調好?
2.調節分光計時所使用的雙平面反射鏡起了什麼作用?能否用三棱鏡代替平面鏡來調整望遠鏡?
3.如果調節時從望遠鏡中觀察到平面鏡的兩個反射象如圖所示,怎樣調節能最快的將十字叉絲象與上十字線重合?寫出調節步驟。
4.討論本實驗的系統誤差,根據系統誤差決定折射率n的有效數字應取幾位。
圖1
5.在載物臺上放置三棱鏡時,為什么要使折射面垂直于載物臺調平螺絲的連線?
6.不用汞燈和平行光管,利用望遠鏡自身產生的平行光來測三棱鏡頂角的方法稱為自準法。試用自準法測三棱鏡頂角,并說明測量原理和方法。
7.試利用圖2,證明反射法測三棱鏡頂角的測量公式
圖2 用反射法測三棱鏡頂角
相關知識:
分光計是精確測定光線偏轉角的儀器,可以用于測量材料的折射率、光源的光譜,在光譜學、材料特性、偏振光的研究、棱鏡特性、光柵特性的研究中都有廣泛的應用。如光柵光譜儀、分光光度計、單色儀等來測量波長、折射率等。此外它還能精確測量光學平面。小型傅立葉分光計具有光學上獨特的“雙貓眼”系統,既簡單靈活又小巧方便,還能穩定地調控。今天的分光計是世界上最小的分光計之一。用于光譜上的分析區就近的和中間的紅外線電磁放射,以求獲得透射和掃描固體的、液體的和氣體的各種類型物質的光譜(其中包括毒品、清漆、顏料、石油產品、爆炸物、藥劑等),最后在數量上和質量上分析識別含有幾種成分的混和物。適用范圍:可以在司法鑒定的實驗里進行犯罪鑒定,在海關緝毒、緝私,在生產、科研、教學的實驗室里(物理大學生們的實習課和光學專家們的實驗科目中)用于檢驗藥品的真假,檢驗原材料的質量,檢驗化工產品和芍藥生產產品的質量,以及用于其他企業進出口產品的檢驗。
注意事項
1.測量中光柵位置不可移動!否則要重新調節光柵。測量中要記下中央明條紋的位置,以便檢查。
2.望遠鏡、平行光關管的鏡頭、三棱鏡及光柵等光學零件不能用手摸,有塵土時應用鏡頭紙擦,且應輕拿輕放
3.若度盤0刻線過游標0刻線,
(1)三棱鏡要輕拿輕放,要注意保護光學表面,不要用手觸摸折射面。
(2)用反射法測頂角時,三棱鏡頂角應靠近載物臺中央放置(即離平行光管遠一些)否則反射光不能進入望遠鏡。
(3)在計算望遠鏡轉角時,要注意望遠鏡轉動過程中是否經過刻度盤零點,如經過零點,應在相應讀數加上360°(或減去360°)后再計算。
【篇四】分光計的調整與使用實驗報告參考
分光計的調整和使用-實驗報告




