物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板

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【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?

1． 了解分光計(jì)的結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)分光計(jì)的調(diào)節(jié)和使用方法；

2． 利用分光計(jì)測(cè)定三棱鏡的頂角；

【實(shí)驗(yàn)儀器】

分光計(jì)，雙面平面反射鏡，玻璃三棱鏡。

【實(shí)驗(yàn)原理】

如圖6所示，設(shè)要測(cè)三棱鏡AB面和AC面所夾的頂角a，只需求出j即可，則a＝1800－j。



圖6 測(cè)三棱鏡頂角

【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】

一、分光計(jì)的調(diào)整

（一）調(diào)整要求：

1．望遠(yuǎn)鏡聚焦平行光，且其光軸與分光計(jì)中心軸垂直。

2．載物臺(tái)平面與分光計(jì)中心軸垂直。

（二）望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)

1．目鏡調(diào)焦

目鏡調(diào)焦的目的是使眼睛通過(guò)目鏡能很清楚地看到目鏡中分劃板上的刻線(xiàn)和叉絲，調(diào)焦辦法：接通儀器電源，把目鏡調(diào)焦手輪12旋出，然后一邊旋進(jìn)一邊從目鏡中觀察，直到分劃板刻線(xiàn)成像清晰，再慢慢地旋出手輪，至目鏡中刻線(xiàn)的清晰度將被破壞而未被破壞時(shí)為止。旋轉(zhuǎn)目鏡裝置11，使分劃板刻線(xiàn)水平或垂直。

2．望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦

望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦的目的是將分劃板上十字叉絲調(diào)整到焦平面上，也就是望遠(yuǎn)鏡對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)聚焦。其方法如下：將雙面反射鏡緊貼望遠(yuǎn)鏡鏡筒，從目鏡中觀察，找到從雙面反射鏡反射回來(lái)的光斑，前后移動(dòng)目鏡裝置11，對(duì)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦，使綠十字叉絲成像清晰。往復(fù)移動(dòng)目鏡裝置，使綠十字叉絲像與分劃板上十字刻度線(xiàn)無(wú)視差，最后鎖緊目鏡裝置鎖緊螺絲 10 .

（三）調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于分光計(jì)中心軸（各調(diào)一半法）

調(diào)節(jié)如圖7 所示的載物臺(tái)調(diào)平螺絲 b 和 c 以及望遠(yuǎn)鏡光軸仰角調(diào)節(jié)螺絲13，使分別從雙面反射鏡的兩個(gè)面反射的綠十字叉絲像皆與分劃板上方的十字刻度線(xiàn)重合，如圖8（a）所示。此時(shí)望遠(yuǎn)鏡光軸就垂直于分光計(jì)中心軸了。具體調(diào)節(jié)方法如下：

（1）將雙面反射鏡放在載物臺(tái)上，使鏡面處于任意兩個(gè)載物臺(tái)調(diào)平螺絲間連線(xiàn)的中垂面，如圖7所示。



圖7 用平面鏡調(diào)整分光計(jì)

（2）目測(cè)粗調(diào)。用目測(cè)法調(diào)節(jié)載物臺(tái)調(diào)平螺絲7及望遠(yuǎn)鏡、平行光管光軸仰角調(diào)節(jié)螺絲13、29，使載物臺(tái)平面及望遠(yuǎn)鏡、平行光管光軸與分光計(jì)中心軸大致垂直。

由于望遠(yuǎn)鏡視野很小，觀察的范圍有限，要從望遠(yuǎn)鏡中觀察到由雙面反射鏡反射的光線(xiàn)，應(yīng)首先保證該反射光線(xiàn)能進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡。因此，應(yīng)先在望遠(yuǎn)鏡外找到該反射光線(xiàn)。轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，使望遠(yuǎn)鏡光軸與雙面反射鏡的法線(xiàn)成一小角度，眼睛在望遠(yuǎn)鏡外側(cè)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，并調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸仰角調(diào)節(jié)螺絲 13 及載物臺(tái)調(diào)平螺絲 b 和 c ，使得從雙面反射鏡的兩個(gè)鏡面反射的綠十字叉絲像的位置應(yīng)與望遠(yuǎn)鏡處于同一水平狀態(tài)。

（3）從望遠(yuǎn)鏡中觀察。轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，使雙面反射鏡反射的光線(xiàn)進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡內(nèi)。此時(shí)在望遠(yuǎn)鏡內(nèi)出現(xiàn)清晰的綠十字叉絲像，但該像一般不在圖8（a）所示的準(zhǔn)確位置，而與分劃板上方的十字刻度線(xiàn)有一定的高度差，如圖8（b）所示。調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸仰角調(diào)節(jié)螺絲13，使高度差 h 減小一半，如圖8（c）所示；再調(diào)節(jié)載物臺(tái)調(diào)平螺絲b 或c，使高度差全部消除，如圖8（d）所示。再細(xì)微旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)使綠十字叉絲像和分劃板上方的十字刻度線(xiàn)完全重合，如圖8（a）所示。

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圖（8） 各調(diào)一半法

（4）旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)，使雙面反射鏡轉(zhuǎn)過(guò)180°，則望遠(yuǎn)鏡中所看到的綠十字叉絲像可能又不在準(zhǔn)確位置，重復(fù)（3）所述的各調(diào)一半法，使綠十字叉絲像位于望遠(yuǎn)鏡分劃板上方的十字刻度線(xiàn)的水平橫線(xiàn)上。

（5）重復(fù)上述步驟（3）（4），使經(jīng)雙面反射鏡兩個(gè)面反射的的綠十字叉絲像均位于望遠(yuǎn)鏡分劃板上方的十字刻度線(xiàn)的水平橫線(xiàn)上。

至此，望遠(yuǎn)鏡的光軸完全與分光計(jì)中心軸垂直。此后，望遠(yuǎn)鏡光軸仰角調(diào)節(jié)螺絲13不能再任意調(diào)節(jié)！

二、三棱鏡頂角的測(cè)定

1．待測(cè)件三棱鏡的調(diào)整

如圖9（a）放置三棱鏡于載物臺(tái)上。轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，調(diào)節(jié)載物臺(tái)調(diào)平螺絲（此時(shí)不能調(diào)望遠(yuǎn)鏡），使從棱鏡的二個(gè)光學(xué)面反射的綠十字叉絲像均位于分劃板上方的十字刻度線(xiàn)的水平橫線(xiàn)上，達(dá)到自準(zhǔn)。此時(shí)三棱鏡兩個(gè)光學(xué)表面的法線(xiàn)均與分光計(jì)中心軸相垂直。



圖9 三棱鏡的調(diào)整

2．自準(zhǔn)法測(cè)定三棱鏡頂角

將三棱鏡置于載物臺(tái)中央，鎖緊望遠(yuǎn)鏡支架與刻度盤(pán)聯(lián)結(jié)螺絲 22 及載物臺(tái)鎖緊螺絲 8 ，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡支架 15 ，或轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)游標(biāo)盤(pán) 16 ，使望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn) AB 面，在自準(zhǔn)情況（綠十字叉絲像和分劃板上方的十字刻度線(xiàn)完全重合）下，從兩游標(biāo)讀出角度  和  ；同理轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn) AC 面，自準(zhǔn)時(shí)讀角度   和  ，將結(jié)果填入表2中。由圖9（b）中的光路和幾何關(guān)系可知，三棱鏡的頂角

（2）

【數(shù)據(jù)記錄及處理】

表2 自準(zhǔn)法（或反射法）測(cè)頂角數(shù)據(jù)表格

次數(shù) 游標(biāo)1 游標(biāo)2