课件下载-光学测角仪的调整与使用

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1、实验八光学测角仪的调整与使用光的反射定律和折射定律定量描述了光线在传播过程中发生偏折时角度间的相互关系．同时，光在传播过程中的衍射、散射等物理现象也都与角度有关．一些光学量如折射率、光波波长、衍射极大和极小位置等都可通过直接测量角度去确定．故在光学技术中，精确测量光线偏折的角度，具有十分重要的意义．光学测角仪（又称分光计）是一种能精确测量角度的典型光学仪器，常用来测量折射率、光波波长、色散率和观测光谱等．由于该装置比较精密，操纵控制部件较多而复杂，故使用时必须按一定的规则严格调整，方能获得较高精度的测量结果．对于初学者来说，往往会感到一些困难，但只要在调整、实验过程中，明确调整要求，注意观

2、察现象，并努力运用已有的理论知识去分析、指导操作，一般也是能够掌握的．光学测角仪的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会对它的调节和使用，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器．【实验目的】1．了解光学测角仪的主要构造，正确掌握调整光学测角仪的要求和方法；2．测定三棱镜的顶角，观察三棱镜对汞灯的色散现象；3．测定玻璃三棱镜对各单色光的折射率．【实验原理】三棱镜如图1所示，是横截面为等腰三角形的柱体．AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角a称为三棱角的顶角；BC为毛玻璃面；称为三棱角的底面．1．三棱镜顶角的测量（1）自准法测量三棱镜的顶角图2是自准法测量三棱镜顶角的示意图．

3、利用望远镜自身产生平行光，固定平台（或固定望远镜），转动望远镜光轴（或图1待测三棱镜转动小平台），先使棱镜AB面反射的十字像落在分划板上“╪”准线上部的交点上（即望远镜光轴与三棱镜AB面垂直），记下刻度盘对称游标的方位角读数q1、q2．然后再转动望远镜（或小平台）使AC面反射的十字像与“╪”准线的上交点重合（即望远镜光轴与AC面垂直），记下读数q1′和q2′（注意q1与q1′为同一游标上读得的望远镜方位角，而q2与q2′则为另一游标上读得的方位角），两次读数相减即得顶角a的补角．a=180°－j，可以证明11j=（j+j）=（[q¢-q）+（q¢-q）]（1）12112222（2）反射法测

4、量三棱镜的顶角图3为反射法测量三棱镜顶角的示意图．将三棱镜放在载物台上，使平行光管射出的54光束投射到棱镜的两个折射面上，从棱镜左面反射的光可将望远镜转至Ⅰ处观察，使用望远镜微调螺丝，使“╪”准线的中心垂直线对准反射狭缝像，从两个游标读出方位角读数j1和j2，再将望远镜转至Ⅱ处观测从棱镜左面反射的狭缝像，又可分别读得方位角读数j1′和j2′．由图3可知，三棱镜的顶角j1a==[(j¢-j)+(j¢-j)]（2）112224图2自准法测三棱镜顶角图3反射法测三棱镜顶角2．由各单色光的最小偏向角求折射率：通过光的反射定律和折射定律可以求得折射率n1sin(d+a)sinimin12n==（3）

5、sini12sina2式中i1，i2，dmin分别为某一单色光的入射角、折射角和最小偏向角，a则为三棱镜的顶角．【实验内容】光学测角仪在测量前，必须经过仔细调整．为保证入射光与刻度盘、载物平台相平行，使刻度盘上的读数能正确反映出光线的偏转角，调整光学测角仪时要求达到：望远镜调焦无穷远，能接受平行光；望远镜和平行光管共轴，并均与光学测角仪中心轴相垂直；平行光管出射平行光．1．调整光学测角仪至正常工作状态（1）熟悉光学测角仪的结构仔细阅读附录，对照光学测角仪的结构图和实物．熟悉调整螺钉的位置及其作用．（2）目测粗调为了准确测出角度，根据光学测角仪的工作条件，调图4双面镜的放置55节望远镜和平行

6、光管光轴与光学测角仪中心轴严格垂直．一般可先用目视法进行粗调．根据眼睛的粗略估计，调节望远镜和平行光管上的高低倾斜调节螺丝，使望远镜和平行光管光轴大致垂直于中心轴；调节载物台下的三个水平调节螺丝，使载物台面大致呈水平状态．（3）用自准法调整望远镜（a）点亮照明小灯，调节目镜与分划板间的距离，看清分划板上的“准线”和带有绿色的小十字窗口（目镜对分划板调焦）．（b）将双面镜放在载物台上（图4），使双面镜的两反射面与望远镜大致垂直．轻缓地转动载物台，从侧面观察，判断从双面镜正、反两面反射的亮十字光线能否进入望远镜内．（c）从望远镜的目镜中观察到亮十字像，前后移动目镜对望远镜调焦，使亮十字像成清晰

7、像．再调准线与目镜间距离，使目镜中既能看清准线，又能看清亮十字像．注意准线与亮十字像之间有无视差，如有视差，则需反复调节，予以消除．此时分划板平面、目镜焦平面、物镜焦平面重合在一起，望远镜已聚焦于无穷远（即平行光经物镜聚焦于分划板平面上），能接受平行光了．（a）望远镜光轴垂直于光学测角仪中心轴：（b）望远镜光轴垂直于光学测角仪中心轴：双面镜仰角太大无十字像或镜面微仰，十字像偏高．双面镜倾角太大无十字像或镜面微倾，十字像偏