用分光计测棱镜玻璃的折射率
[预习思考题]
1.分光计主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？为什么要设置一对游标？
2. 什么是最小偏向角？利用最小偏向角法测棱镜折射率的公式是什么？
3. 望远镜调焦至无穷远是什么含义？为什么当在望远镜视场中能看见清晰且无视差的绿十字像时，望远镜已调焦至无穷远？
答：望远镜调焦至无穷远是指将望远镜的分划板调至其物镜的焦面位置上，使从无穷远处射来的光线、即平行光会聚于分划板上。
根据薄透镜近轴成像与光线反射的原理，当从分划板下方的透明十字中出射的光线经物镜折射与平面镜反射后能清晰且无视差地成像于望远镜的视场中（即成像于分划板上）时，分划板必处于望远镜物镜的焦面位置上，故此时望远镜已调焦至无穷远。
4.为什么当平面镜反射回的绿十字像与调节用叉丝重合时，望远镜主光轴必垂直于平面镜？为什么当双面镜两面所反射回的绿十字像均与调节用叉丝重合时，望远镜主光轴就垂直于分光计主轴？
答：调节用叉丝与透明十字位于分划板中心两侧的对称位置上。根据薄透镜近轴成像与光线反射的原理，要使平面镜反射回的绿十字像与调节用叉丝重合，则与望远镜出射平行光平行的副光轴和与平面镜反射平行光平行的副光轴必须与望远镜主光轴成相等的角且三轴共面。要达到此要求，平面镜的镜面就必须垂直于望远镜主光轴。
当双面镜两面所反射回的绿十字像均与调节用叉丝重合时，仪器系统必同时满足以下条件：①双面镜的镜面平行于载物台转轴，即分光计主轴；②望远镜的主光轴垂直于双面镜的镜面。根据立体几何的知识易知，此时望远镜的主光轴必垂直于分光计主轴。
5.为什么要用“二分法”调节望远镜主光轴与分光计的主轴垂直？
答：事实上，调望远镜主光轴与分光计主轴严格垂直的方法不止一种，用“二分法”调节的优点在于快捷。可以证明，用“二分法”调节可以迅速地使双面镜的镜面平行于分光计主轴（实际操作中一般只需调两三次就可实现），同时在调节中又始终保持望远镜主光轴与双面镜镜面垂直，从而使调节工作迅速方便地完成。
6.如何测量最小偏向角？
答：略（详见教材）。
[实验后思考题]
⒈通过实验，你认为分光计调节的关键在何处？
答：主观题，请学生自答。
⒉能否直接通过三棱镜的两个光学面来调望远镜主光轴与分光计主轴垂直？
答：不能。原因如下。
我们通过调节载物台面与望远镜的倾斜度总可以把仪器系统调整到如图所示的状态。图中，E为分光计主轴OO/上的任一点，EF、EQ分别为E点到三棱镜两光学面A/ACC/与A/ABB/的距离；θ1、θ2分别为EF、EQ与OO/轴的夹角， 且θ1=θ2≠90°；望远镜主光轴∥EG。容易证明，在此状态下，望远镜的主光轴首先⊥A/ABB/面，而当三棱镜随载物台转过φ角（即EF与EG的夹角）后，A/ACC/面就转至与先前A/ABB/面平行或重合的位置 ，此时望远镜的主光轴又⊥A/ACC/面。由此可见，在三棱镜随同载物台转动φ角前后，三棱镜两光学面反回的绿十字像都与调节用叉丝重合，但此时，望远镜的主光轴显然不垂直OO/轴。
⒊ 分光计的双游标读数与游标卡尺的读数有何异同点？
答：分光计的双游标读数与游标卡尺的读数在读数方法上完全一致，所不同的是：游标卡尺的读数直接就是测量的结果，但分光计的双游标读数则不然。首先，从分光计游标上读取的数据只是代表某一光线或某一直线的空间方位角，而非测量结果----某一光线或某直线的转角、或是两光线或两直线的夹角，测量结果是游标两次读数之差的绝对值。其次，为消除分光计由于制造所带来的偏心差，须取两个游标各自测量结果的算术平均值作为最终的测量结果。
另外，对分光计的读数还应注意以下两个问题：
① 分光计度盘的最小分度值为0.5°，故在读数时应看清游标零线过没过
度盘上的半度线。若过半度线，则读数要加30′，反之则不加。
② 由于分光计度盘上的0°与360° 线重合，所以若某一游标的两次读
数位置恰好位于0°线两侧，则该游标两次读数之差的绝对值不能作为测量结果（详因见教材），此时，须用360°减去该数值，所得差值即为测量结果。
⒋ 转动望远镜测角度之前，分光计的哪些部分应固定不动？望远镜应和
什么盘一起转动？
答：转动望远镜测角度之前，载物台与游标盘都应被锁紧，使它们不能被
转动。测量时，望远镜应和度盘一起转动。
5.利用最小偏向角法测折射率时，入射角为什么从
开始，由大到小变化？如果入射角很小会发生什么现象？
6.利用最小偏向角法测折射率时，对棱镜顶角的大小有什么限制吗？为什么？
7.为何作自准调节时,要以视场中的上十字叉丝为准，而调节平行光管时，却要以中间的大十字叉丝为准?
8.测棱镜折射率时，应把三棱镜如何放置在载物台上，为什么这样放?
9.在调整分光仪时，若旋转载物平台，三棱镜的AB、AC、BC三面反射回来的绿色小十字像均对准分化板水平叉丝等高的位置，这时还有必要再采用二分之一逐次逼近法来调节吗？为什么？
10.在已调好望远镜光轴与分光计转轴垂直以后，拧载物台的螺丝，会不会破坏这种垂直性？
11.在实验中，如何来调整测量最小偏向角的位置？若位置稍有偏离带来的误差对实验结果影响如何？为什么
12.若三棱镜的放置相对于望远镜偏低，对测量有无影响？
13.调节分光计所用的反射平面镜可否两面镀铝？
第二篇：大学物理实验 部分思考题答案
实验八 用拉脱发测定液体的表面张力系数
1. 对公式
，是要在水面与金属表面的接触角
趋于0时满足的，即在金属框恰好脱离液体前。公式中的重力是金属框和它所粘附的液体的总重量，但在公式
中我们忽略了水对框架的浮力和水膜的重量。
2. “三线对齐”是因为朱利秤的下端是固定的，上端为自由端，因而我们在用朱利秤测量弹簧的伸长时也要固定弹簧的下端，这样才能在朱利秤上读到弹簧的伸长量。“三线对齐”中的三线是指小镜子上的水平线和玻璃罐上的水平线以及玻璃罐上的水平线在小镜子里成的像。
实验十 牛顿环干涉现象的研究和测量
思考题
1. 牛顿环实验中，假如平玻璃板上有微小的凸起，则凸起处空气薄膜厚度变小，这时的牛顿环是局部外凸的，因为在平玻璃板上的突起位置的空气薄膜厚度变小，此点的光程差也就变小，那么此级暗条纹的光程差都要比该点的大，因而该级暗条纹就会饶向外面一级的位置，这时表现出此暗条纹就要外凸。
2. 用白光照射时，我们是可以看到牛顿环干涉条纹的，而且是以赤橙黄绿蓝靛紫这样的顺序依次排列，只是在偏离中心位置越远，条纹级数之间会重叠越厉害。
实验十二 迈克耳逊干涉仪
数据处理参见P19的内容。
思考题
1．
图形见书P115。
2．
所以条纹变密。
实验十三 超声波在空气中传播速度的测定
数据处理中相对误差的有效位数参见P19的内容。
思考题
1. 因为在测量过程中，我们要想在两个换能器之间形成驻波，就一定要求S1发出的波和经S2发射的波是同频率，同振幅，而且是传播方向相反并在一条直线上，这就要求两个换能器的发射面要保持相互平行。
2. 略。
3. 用“逐差法”处理数据是为了更充分地，最大限度地利用所测得的数据，保持多次测量的优点，减少测量误差。
实验十四 密立根油滴实验
数据处理表格1中最后要求的量是表格中的量求了平均以后的值，比如
量中的
应该是对表格中的求5次测量的平均值。而这其中的相对误差的表示参见P19。
思考题
1. 选择平衡点压在250V左右，新仪器在12s-24s时间内匀速下降1.6mm的油滴（旧仪器在15s-30s时间内匀速下降2mm的油滴）的原因是在这个范围内的油滴体积不大，带的电量也不是很多，因而在下降时的速度不是很快，下降的时间就比较容易测准确，而且这样的油滴也不是很小，不会因为太小而作布朗运动。是我们实验需要的。
2. 在油滴下降的过程中，要使油滴作匀速运动，因为我们知道匀速运动的物体的运动速度是最容易求得的。在我们知道了下降距离的前提下，我们只要测量下降的时间就可以了，而且在小油滴下降的过程中，由于空气阻力的作用下，小油滴是可以保证做匀速运动的。在实验中，我们只要把待测的小油滴提在待测位置的上面，让它先非匀速下落一段距离后，我们就认为它是匀速运动了。
实验十七 铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
实验数据处理表1中的数据运算如下表
思考题
1. 动态磁滞回线是指在外电场交流变化的时候，我们在示波器上观察到的磁滞回线就称为动态磁滞回线。
2. 因为我们设计的电路中外磁场H和铁磁材料的磁感应强度B与电路中的U1和U2是成线性关系的，那么当我们加一个交流变化的外磁场时，把电路中的U1和U2分别输入示波器的不同的通道，就会在示波器上看到动态磁滞回线。
3. 略。
实验二十 电子和场
数据处理1
1） 直线的斜率
，两条图线的斜率不同，原因是在斜率公式中，我们能看到直线的斜率是与V2有关的，改变了V2，直线的斜率就改变了。
2） 直线的斜率是
，两条图线的斜率在误差范围内应该是相同的，因为从斜率的公式中可以看到斜率是与仪器本身构造的数据有关的，与V2无关。
3） D值可以由1）中的一个点的坐标求出来，
。
思考题
1. 在X和Y偏转同时加偏转电压Vd后，预期光点会在斜率为
的直线上变化。
2. 在实验过程中调零实际上在调节偏转电压，是为了让电子束经过加速电场后能够打在荧光屏的中心位置，偏转电压为零，也是我们更好研究电子在电场或是磁场中运动规律的前提，排除其他的影响。
有效数字的运算要求复习！
实验二十一 双光栅测量微弱振动的位移量
数据处理表3
在我们考虑有效质量对音叉固有频率的影响时，固有频率是随着小棒在音叉的两个叉的位置向叉尾的位置变化而减小。T/2内的波形数的多少也是同样的规律。
思考题
1. 因为信号功率和信号的频率对音叉的振动都是有影响的，我们研究振动与信号频率的关系时，是要固定信号的功率的。
2. 测量微振动位移的灵敏度是：振幅变化量/波数的增加量
实验二十二 光导纤维中光速的实验测定
数据处理是的有效数字位数参考P19。