参考报告
分光计测量三棱镜顶角
一、实验目的：
1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用；
2、学习分光计调节的要求和调节方法；
3、测量三棱镜顶角；
二、 仪器与用具：
1、分光计：（型号：JJY-Π型, 编号：99056400），最小刻度1'；
2、钠灯： （型号：GY-5, 编号：20020072）；
3、三棱镜棱角:60º±5′（材料：重火石玻璃，nD= 1.6475）；
4、双面反射镜，变压器(6.3V/220V)
三、 预习报告：
1、实验原理（力求简要）：
（1）分光计调整
总要求：望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。
分要求：有三个如下：
〈1〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）、其光轴与分光计中心轴垂直
调整方法：
①对望远镜的目镜进行调焦，从望远镜中能清晰看到分划板十字准线
②对望远镜的物镜进行调焦，用“自准直法”进行，从望远镜中能清晰看到绿“+”
字像、且无视差。
③分别从望远镜看到从小镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板
的调整用线（分划板上方的十字叉线）重合。
④在望远镜能接收平行光的基础上，根据反射定律，应用“各半调节法”进行调整。
〈2〉载物台垂直仪器主轴
调整方法：
将双面镜旋转90°，同时旋转载物台90°，调节一个螺丝，分别从望远镜看
到从双面镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调整用线（分
划板上方的十字叉线）重合。
〈3〉平行光管出射平行光；
调整方法：
从望远镜里看到平行光管狭缝清晰像呈现在分划板上且无视差。
望远镜对准平行光管（注意：这一步及后面操作绝对不能动望远镜的仰角调节螺丝以及物镜和目镜的焦距），从望远镜观察平行光管狭缝的像，调节平行光管透镜的焦距，使从望远镜清晰看到狭缝的像（一条明亮的细线）呈现在分划板上为止。这时望远镜接收到的是平行光，也就是说，平行光管出射的是平行光。
〈4〉平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直
调整方法：
望远镜看狭缝像与分光板竖直准线重合，狭缝像转90o后又能与中心水平准线重合。
在上一步的基础上，调节平行光管（或望远镜）的水平摆向调节螺丝，使狭缝细线像与十字竖线重合，然后转动狭缝90o，调节平行光管的仰角螺丝，使狭缝细线像与中心水平线重合。这时平行光管光轴与望远镜光轴共线，也就与分光计中心轴垂直
（2）三棱镜的顶角的测量
〈1〉方法：反射法测量。
〈2〉原理：如下图所示：
一束平行光由顶角方向射入，在两光学面上分成两束反射光。测出两束反射光线之间的夹角φ，则可得到顶角A为
〈3〉方法：实验时，将待测棱镜放在分光计载物小平台上，使棱镜的折射棱正对平行光管，并接近载物台的中心位置，如图4-26-2所示。调节载物台面平面与分光计主轴垂直，旋紧7、25，锁紧载物台和游标盘，缓慢转动望远镜，用望远镜寻找经过棱镜两反射面反射回来的狭缝像，使狭缝像与分划板中心竖线重合。记录下望远镜所处位置分别为Ⅰ和Ⅱ时的两刻度盘读数φ、φ??'和φ2?、φ2?'，则望远镜分别处于Ⅰ和Ⅱ位置时光轴的夹角为：
重复测量五次，按（4-26-1）式求出顶角A，计算其测量不确定度。
〈4〉读数时超过0点处理：转动望远镜时，如果越过了刻度0点，则应按下式计算望远镜转过的角度
Φ=360O —︱Φ2—Φ1︱
2、实验步骤：（写出实验操作过程中的有效步骤）
〈1〉将双面镜放在载物台上；三个螺钉高度分别为“h”
〈2〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）
〈3〉望远镜光轴与分光计中心轴垂直（自准法）
〈4〉望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直
3、注意事项：（主要）。
〈1〉不要用手摸三棱镜棱角、双面反射镜镜面
〈2〉读数时每半小格在游标盘上分成30等份；超过0°时要加360°
〈3〉计算时借位为60′
〈4〉钠灯开启后直至结束（中途不要关闭）再关闭。
四、数据记录与处理（计算结果有误，数据仅供格式参考）
数据表格
使用公式
反射光夹角角度测量公式：
或
偏心误差的修正:
顶角计算：
处理过程：
1 计算反射光的夹角
仪器精度: 
同样的方法计算得到
,
,
,
（要写出来的）
2 计算顶角
结果表示:
相对不确定度: 
本次实验三棱镜顶角参考值
(注意每组可能不一样的☆)
百分差: 
显然:
,说明实验结果在本方法测量的误差范围内与标准值相符合的。
（注意若
，则说明测量的误差范围内发现不可忽略的系统误差，需要进一步分析以及实验，具体见教材P9）
五、误差分析：（以下为分析方向、具体由同学自己写，勿抄老师）
（一）定性分析：
分光计属于精密仪器，其操作调节的要求在测量中产生的系统误差不是很大，主要有：
（1）载物台倾角对应的顶角系统误差
（2）望远镜垂直主轴时的叉丝像位置的系统误差
（3）望远镜和主轴的垂直度的系统误差
（4）平行光管狭缝较宽引起的误差
（5）人眼视觉引起的误差
（二）定量分析：
（1）三棱镜对贡灯各条谱线的折射率与谱线波长的关系？
数据：
作图
实验心得：（学生自己写，可视情况适当额外加分）。
实验建议：（学生自己写，可视情况适当额外加分）。
实验改进：（学生自己写，可视情况适当额外加分）。
第二篇：物理实验报告《分光计的调整和三棱镜顶角的测定》
【实验目的】
1． 了解分光计的结构，学习分光计的调节和使用方法；
2． 利用分光计测定三棱镜的顶角；
【实验仪器】
分光计，双面平面反射镜，玻璃三棱镜。
【实验原理】
如图6所示，设要测三棱镜AB面和AC面所夹的顶角a，只需求出j即可，则a＝1800－j。
图6 测三棱镜顶角
【实验内容与步骤】
一、分光计的调整
（一）调整要求：
1．望远镜聚焦平行光，且其光轴与分光计中心轴垂直。
2．载物台平面与分光计中心轴垂直。
（二）望远镜调节
1．目镜调焦
目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能很清楚地看到目镜中分划板上的刻线和叉丝，调焦办法：接通仪器电源，把目镜调焦手轮12旋出，然后一边旋进一边从目镜中观察，直到分划板刻线成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破坏时为止。旋转目镜装置11，使分划板刻线水平或垂直。
2．望远镜调焦
望远镜调焦的目的是将分划板上十字叉丝调整到焦平面上，也就是望远镜对无穷远聚焦。其方法如下：将双面反射镜紧贴望远镜镜筒，从目镜中观察，找到从双面反射镜反射回来的光斑，前后移动目镜装置11，对望远镜调焦，使绿十字叉丝成像清晰。往复移动目镜装置，使绿十字叉丝像与分划板上十字刻度线无视差，最后锁紧目镜装置锁紧螺丝 10 .
（三）调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴（各调一半法）
调节如图7 所示的载物台调平螺丝 b 和 c 以及望远镜光轴仰角调节螺丝13，使分别从双面反射镜的两个面反射的绿十字叉丝像皆与分划板上方的十字刻度线重合，如图8（a）所示。此时望远镜光轴就垂直于分光计中心轴了。具体调节方法如下：
（1）将双面反射镜放在载物台上，使镜面处于任意两个载物台调平螺丝间连线的中垂面，如图7所示。
图7 用平面镜调整分光计
（2）目测粗调。用目测法调节载物台调平螺丝7及望远镜、平行光管光轴仰角调节螺丝13、29，使载物台平面及望远镜、平行光管光轴与分光计中心轴大致垂直。
由于望远镜视野很小，观察的范围有限，要从望远镜中观察到由双面反射镜反射的光线，应首先保证该反射光线能进入望远镜。因此，应先在望远镜外找到该反射光线。转动载物台，使望远镜光轴与双面反射镜的法线成一小角度，眼睛在望远镜外侧旁观察双面反射镜，找到由双面反射镜反射的绿十字叉丝像，并调节望远镜光轴仰角调节螺丝 13 及载物台调平螺丝 b 和 c ，使得从双面反射镜的两个镜面反射的绿十字叉丝像的位置应与望远镜处于同一水平状态。
（3）从望远镜中观察。转动载物台，使双面反射镜反射的光线进入望远镜内。此时在望远镜内出现清晰的绿十字叉丝像，但该像一般不在图8（a）所示的准确位置，而与分划板上方的十字刻度线有一定的高度差，如图8（b）所示。调节望远镜光轴仰角调节螺丝13，使
高度差 h 减小一半，如图8（c）所示；再调节载物台调平螺丝b 或c，使高度差全部消除，如图8（d）所示。再细微旋转载物台使绿十字叉丝像和分划板上方的十字刻度线完全重合，如图8（a）所示。
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图（8） 各调一半法
（4）旋转载物台，使双面反射镜转过180°，则望远镜中所看到的绿十字叉丝像可能又不在准确位置，重复（3）所述的各调一半法，使绿十字叉丝像位于望远镜分划板上方的十字刻度线的水平横线上。
（5）重复上述步骤（3）（4），使经双面反射镜两个面反射的的绿十字叉丝像均位于望远镜分划板上方的十字刻度线的水平横线上。
至此，望远镜的光轴完全与分光计中心轴垂直。此后，望远镜光轴仰角调节螺丝13不能再任意调节！
二、三棱镜顶角的测定
1．待测件三棱镜的调整
如图9（a）放置三棱镜于载物台上。转动载物台，调节载物台调平螺丝（此时不能调望远镜），使从棱镜的二个光学面反射的绿十字叉丝像均位于分划板上方的十字刻度线的水平横线上，达到自准。此时三棱镜两个光学表面的法线均与分光计中心轴相垂直。
图9 三棱镜的调整
2．自准法测定三棱镜顶角
将三棱镜置于载物台中央，锁紧望远镜支架与刻度盘联结螺丝 22 及载物台锁紧螺丝 8 ，转动望远镜支架 15 ，或转动内游标盘 16 ，使望远镜对准 AB 面，在自准情况（绿十字叉丝像和分划板上方的十字刻度线完全重合）下，从两游标读出角度 和 ；同理转动望远镜对准 AC 面，自准时读角度 和 ，将结果填入表2中。由图9（b）中的光路和几何关系可知，三棱镜的顶角
（2）
【数据记录及处理】
表2 自准法（或反射法）测顶角数据表格
次数 游标1 游标2