长安大学----分光计实验报告
7系05级 孙明伟 PB05007213 06.4.9.
实验目的：着重训练分光计的调整技术和技巧，并用它来测量三棱镜的顶角和最小偏向角，计算出三棱镜材料的折射率。
实验原理：1）分光计的调节原理。（此项在实验的步骤中，针对每一步详细说明。）
2）测折射率原理：
实验要求：调整要求：①平行光管发出平行光。当i
＝i
时，δ为最小,此时
设棱镜材料折射率为n，则
故 
由此可知，要求得棱镜材料折射率n，必须测出其顶角Ａ和最小偏向角
。
②望远镜对平行光聚焦。
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分光计的调节与使用实验报告
姓名： 学号： 专业班级：
实验时间： 12周星期四 上午10:00-12:00
一、试验目的
1、了解分光计的结构，掌握调节分光计的方法；
2、测量三棱镜玻璃的折射率。
二、实验仪器
分光计，三棱镜，准直镜。
三、实验原理
1.测折射率原理：
当i
＝i
时，δ为最小,此时
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一、 名称：用分光计测三棱镜顶角
二、 目的：
采用自准法测量三棱镜的顶角。
三、 器材：
1、 分光计
（1）望远镜 （2）载物台 （3）平行光管 （4）读数装置 （5）底座
四、 原理
图1是自准法测量三棱镜顶角的示意图，图中所示三棱镜是横截面为等边三角形的柱体。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。
实验中利用望远镜自身产生平行光，固定载物台（或固定望远镜），转动望远镜光轴（或转动载物台），先使棱镜AB面反射的十字像落在分划板上双十字叉丝上部的交点上（即望远镜光轴与三棱镜AB垂直），记下刻度盘对称游标的方位角读数
。然后再转动望远镜（或载物台）使AC面反射的十字像与双十字叉丝的上交点重合（即望远镜光轴与AC面垂直），记下读数
（注意
与
分别为同一游标窗口上读得的望远镜在位置
和位置
的方位角，而和则为另一游标窗口上读得的方位角），两次读数相减即得顶角A的补角
。
则三棱镜的顶角
五、 步骤：
（一）分光计的调节
为了精确测量角度，必须使待测角平面平行于读数盘平面，所以测量前须对分光计进行调节。调节分光计的要求是：
（1） 平行光管出射平行光；
（2） 望远镜接收平行光（即望远镜聚焦于无穷远）；
（3） 经过光学元件的光线构成的平面应与仪器的中心转轴垂直，即平行光管和望远镜的光轴与分光计的中心转轴垂直，载物台中轴线与中心转轴重合。
调节前，应对照实物和图1的结构熟悉仪器，了解各个调节螺钉的作用。调节时要先粗调再细调。
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分光计又称光学测角仪，是一种分光测角光学实验仪器。它常用来测量折射率、色散率、光波波长、光栅常数和观测光谱等。分光计是一种具有代表性的基本光学仪器，学好分光计的调整和使用，可为今后使用其他精密光学仪器打下良好基础。
【实验目的】
了解分光计的结构和基本原理，学习调整和使用方法。
【分光计的结构和原理】
分光计主要由五个部分构成：底座、平行光管、自准直望远镜、载物台和读数装置。不同型号分光计的光学原理基本相同。JJY型分光计如图3-7-1所示。
图3-7-1 JJY型分光计
1．狭缝装置 2．狭缝装置锁紧螺钉 3．平行光管 4．元件夹 5．望远镜 6．目镜锁紧螺钉 7．阿贝式自准直目镜 8．狭缝宽度调节旋钮 9．平行光管光轴高低调节螺钉 10．平行光管光轴水平调节螺钉 11．游标盘止动螺钉 12．游标盘微调螺钉 13．载物台调平螺钉（3只） 14．度盘 15．游标盘 16．度盘止动螺钉 17．底座 18．望远镜止动螺钉 19．载物台止动螺钉 20．望远镜微调螺钉 21．望远镜光轴水平调节螺钉 22．望远镜光轴高低调节螺钉 23．目镜视度调节手轮
1．底座
分光计底座（17）中心固定有一中心轴，望远镜、度盘和游标盘套在中心轴上，可绕中心轴旋转。
2．平行光管
平行光管安装在固定立柱上，它的作用是产生平行光。平行光管由狭缝和透镜组成，如图3-7-2。狭缝宽度可调（范围0.02~2mm），透镜与狭缝间距可以通过伸缩狭缝筒进行调节。当狭缝位于透镜焦平面上时，由狭缝经过透镜出射的光为平行光。
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1. 了解分光计的结构, 作用和工作原理;
2. 掌握分光计的调节要求, 方法和使用规范;
3. 用分光计测定三棱镜的顶角;
4. 用掠入射法测定玻璃的折射率;
5. 用三棱镜的最小偏向角法测定玻璃的折射率.
【3号仪器】分光计, 玻璃三棱镜, 钠光灯, 平面反射镜, 毛玻璃.
当三棱镜主载面与仪器转轴垂直时, 由光路图可知, 当入射光沿垂直AB, AC方向入射时, 其夹角. 故顶角. 为消除偏心差提高精度, 我们读两次数, 则有:
其中no为空气折射率, 可近似为1; n为玻璃折射率.
由r和r’的几何关系得到:
掠入射时, 因此我们有折射率的公式:
.............................................................................. .
如图所示,光线经三棱镜折射产生偏向角, 当光路关于棱镜中截面对称时, δ最小, 为δm,.设顶角A, 空气折射率为.
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实验目的：
a．了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法；
b．用分光计测定棱镜顶角及棱镜玻璃的折射率。
实验仪器：
分光计、钠灯、水银灯及三棱镜等。
实验原理和方法：
光学介质的折射率n可以通过很多方法来测量。本实验采用的是最小偏向角法。
如下图所示，入射光束由空气中三棱镜的两个棱面AB，AC折射后，传播方向将发生改变。出射光束传播方向和入射光束方向之间的夹角称为偏向角。偏向角
的大小随入射光束在AB面上的入射角
的变化而变化。可以证明，当入射角和AC面上的出射角
相等，即当入射光束和出射光束对称与棱镜顶角
的平分面时，偏向角有极小值
并有
式中：n是棱镜材料的折射率；是棱镜主截面内的顶角；是最小偏向角。只要把待测的光学玻璃制成三棱镜，测出棱角和最小偏向角，便可算出折射率n。
介质折射率n是波长
的函数。现在，入射于棱面AB的是水银灯所发出的复色光，它是由波长为579.1nm，577.0nm，546.1nm，491.6nm，435.8nm，407.8nm，404.7nm的光组成的。各个波长的光虽然都有相同的入射角，但是他们的出射角
各不相同，也就是说，棱镜只能对于某一波长处于最小偏向位置。测出此波长光束的最小偏向角，就可算出介质对此波长的折射率。续而，我们改变入射角，使得棱镜对另一波长处于最小偏向位置，从而求出对另一波长的折射率。照此下去，分别测出各个波长的最小偏向角，并经计算得出相应的折射率，便可画出折射率n对于波长的关系曲线，即棱镜材料的色散曲线。
下图为望远镜物镜后焦面上的水银光谱图。每条谱线对应着一个波长，它们都是狭缝对于某一波长的像。
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分光计的调节和应用
实验目的与要求
1、学会对分光计的调节和使用
2、利用分光计对材料的折射率进行测量
实验原理
三棱分光计是分光仪器中的色散元件，其主截面是等腰三角形，如图所示，光线以入射角i1投射到棱镜AB面上，经棱镜的两次折射后，以i2角从AC面出射，出射光线和入射光线的夹角?称为偏向角，?的大小随入射角i1而改变。可以证明，当i1=i2时，偏向角为极小值?D,称为棱镜的最小偏向角。它与棱镜的顶角A和折射率n之间有如下关系：
因此，只要测得A和?D就可用上式求得待测棱镜材料的折射率。
实验装置
图为分光计，利用测量光线偏转的角度来研究试验对象的性质。
实验内容
1.分光计的调节
?望远镜系统的调节
oa.转动目镜，使能看到清晰的黑十字刻度线。
ob.将平面镜（半反镜）放置在载物台上（如何放置会使调节变得简单?），调节望远镜的和载物台的水平使得能看到反射回来的亮十字线像。
oc.改变分划板和物镜的距离使亮十字线像变得清晰细锐。（此时分划板位于物镜的什么位置？）
od.利用二分之一调节法调节平面镜两面反射回来的亮十字线像和黒十字刻度线的上部分的十字重合（为什么不是和中间的十字刻度线重合？），此时望远镜的光轴和分光计的转轴重合。
?平行光管系统的调节
oa.改变狭缝和平行光管透镜的距离，使得狭缝的像变得清晰细锐。（此时狭缝位于平行光管透镜的什么位置？）
ob.调节平行光管的水平使得狭缝的像被黒十字刻度线的中线平分。（狭缝的像应当是水平方向、竖直方向或者其他方向？）
1.测量三棱镜的顶角，
?将三棱镜放置到载物台上（三棱镜应如何放置利于调节？），调节载物台水平，使得三棱镜的两个光滑表面反射回来的亮十字线像和黒十字刻度线的上部分的十字重合（为什么要进行这一调节？），接着对顶角进行多次测量。
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