第四章光学实验实验七分光计的调整与使用分光计可以测量光谱线之间的微小角度，这种仪器来源于近代早期测量微小角度的装置：测微计.测微计是望远镜发明之后出现的，最早应用于天文学，用以测量星体之间的角距离测微计有一个关键部件，就是视场中的又丝，其发明过程很有趣盖斯科因（WilliamGaszoigne）1638年尝试用两个透镜做实验时，“造物主高兴了，按照他的旨意，一个蜘蛛神奇地在一个开口的盒子上架起一根蛛丝，这给了我一个最初的启示”测微计的发明大大提升了天文学和光谱学的测量精度现在，分光计仍是一种精确测量角度的光学实验仪器，在利用光的反射、折射、衍射、干涉和偏振原理的各项实验中用作角度测量。常用的实验包括：利用光的反射原理测量棱镜的角度；利用光的折射原理测量棱镜的最小偏向角，从而计算棱镜的折射率和色散率；和光栅配合，作光的衍射实验，测量光波波长；和偏振片、波片配合，作光的偏振实验等。它是一种比较精密的仪器，调节时必须按照一定的步骤，仔细认真调整，才能得到较为准确的实验结果。初学者可能感到比较困难，但只要认真预习，做到心中有数，严格按步骤操作，是可以掌握的。【实验目的】1.了解分光计的基本结构和原理。2.掌握分光计的调整要求和调整方法。3.用调整好的分光计测三棱镜的顶角。【实验仪器】分光计1台、汞灯1个、玻璃三棱镜1个、光学平板玻璃1个
第四章 光学实验 实验七 分光计的调整与使用 分光计可以测量光谱线之间的微小角度，这种仪器来源于近代早期测量微小角 度的装置：测微计.测微计是望远镜发明之后出现的，最早应用于天文学，用以测量 星体之间的角距离.测微计有一个关键部件，就是视场中的叉丝，其发明过程很有趣. 盖斯科因（William Gaszoigne）1638 年尝试用两个透镜做实验时，“造物主高兴了， 按照他的旨意，一个蜘蛛神奇地在一个开口的盒子上架起一根蛛丝，这给了我一个 最初的启示”.测微计的发明大大提升了天文学和光谱学的测量精度. 现在，分光计仍是一种精确测量角度的光学实验仪器，在利用光的反射、折射、 衍射、干涉和偏振原理的各项实验中用作角度测量。常用的实验包括：利用光的反 射原理测量棱镜的角度；利用光的折射原理测量棱镜的最小偏向角，从而计算棱镜 的折射率和色散率；和光栅配合，作光的衍射实验，测量光波波长；和偏振片、波 片配合，作光的偏振实验等。它是一种比较精密的仪器，调节时必须按照一定的步 骤，仔细认真调整，才能得到较为准确的实验结果。初学者可能感到比较困难，但 只要认真预习，做到心中有数，严格按步骤操作，是可以掌握的。 【实验目的】 1.了解分光计的基本结构和原理。 2. 掌握分光计的调整要求和调整方法。 3. 用调整好的分光计测三棱镜的顶角。 【实验仪器】 分光计 1 台、汞灯 1 个、玻璃三棱镜 1 个、光学平板玻璃 1 个
28272612251324141516293017(BACK)18193123212022图4-7-1分光计示意图1、狭缝装置2、狭缝装置锁紧螺钉3、平行光管部件4、制动架(二)5、载物台6、载物台调平螺钉(3只)7、载物台锁紧螺钉8、望远镜部件9、目镜锁紧螺钉10、阿贝式自准直目镜11、目镜调焦手轮12、望远镜光轴高低调节螺钉13、望远镜光轴水平调节螺钉14、支臂15、望远镜微调螺钉16、转座与度盘止动螺钉17、望远镜止动螺钉18、制动架(一）19、底座20、转座21、度盘22、游标盘23、立柱24、游标盘微调螺钉25、游标盘止动螺钉26、平行光管光轴水平调节螺钉27、平行光管光轴高低调节螺钉28、狭缝宽度调节手轮29、平行平板连座30、光栅板连座31、6.3V变压器分光计的外形如图4-7-1所示，主要包括以下四个部分：读数装置、望远镜、平行光管、载物台。读数装置：在底座(19)的中央固定一中心轴，度盘(21)和游标盘(22)套在中心轴
图 4-7-1 分光计示意图 1、狭缝装置 2、狭缝装置锁紧螺钉 3、平行光管部件 4、制动架(二) 5、载物台 6、载物台调平螺钉(3 只) 7、载物台锁紧螺钉 8、望远镜部件 9、目镜锁紧螺钉 10、阿贝式自准直目镜 11、目镜调焦手轮 12、望远镜光轴高低调节螺钉 13、望远镜光轴水平调节螺钉 14、支臂 15、望远镜微调螺钉 16、转座与度盘止动螺钉 17、望远镜止动螺钉 18、制动架(一) 19、底座 20、转座 21、度盘 22、游标盘 23、立柱 24、游标盘微调螺钉 25、游标盘止动螺钉 26、平行光管光轴水平调节螺钉 27、平行光管光轴高低调节螺钉 28、狭缝宽度调节手轮 29、平行平板连座 30、光栅板连座 31、6.3V 变压器 分光计的外形如图 4-7-1 所示，主要包括以下四个部分：读数装置、望远镜、 平行光管、载物台。 读数装置：在底座(19)的中央固定一中心轴，度盘(21)和游标盘(22)套在中心轴
上，可以绕中心轴旋转：对径方向设有两个游标读数装置，测量时，读出两个读数值，这样可以有效地消除偏心引起的误差。读数方法与游标卡尺相似，举例如下：图4-7-2(a)是游标尺上20与刻度盘上的刻线重合，故读数为119°20°；图4-7-2（b）是游标尺上14与刻度盘上的刻线重合，但零线过了刻度的半度线，故读数为119°44'。125130°120°1351/7101520525o30119'22'(a)125'130°120135102152052530119'44'(b)图4-7-2分光计读数举例望远镜：望远镜由物镜Y和目镜C组成，如图4-7-3所示。为了调节和测量，物镜和目镜之间装有分划板P，分划板上刻有“丰”形格子，它固定在B筒上。目镜可沿B简前后移动以改变目镜与分划板的距离，使“丰”形格子能调到目镜的焦平面上。物镜固定在A筒的另一端，是一个消色复合透镜。B筒可沿A筒滑动，以改变“丰”形格子与物镜的距离，使“丰”形格子既能调到目镜焦平面上又同时能调到物镜焦平面上。我们所使用的目镜是阿贝目镜，在目镜和分划板间紧贴分划板下边胶粘着一块全反射小棱镜R（此小棱镜遮去一部分视野），在分划板与小棱镜相接触的面上，镀有不透光的薄膜，并在薄膜上刻画出一个透光小十字，小十字的交点对称于分划板上边的十字线的交点
上，可以绕中心轴旋转；对径方向设有两个游标读数装置，测量时，读出两个读数 值，这样可以有效地消除偏心引起的误差。 读数方法与游标卡尺相似，举例如下：图 4-7-2(a)是游标尺上 20 与刻度盘上的 刻线重合，故读数为 119°20′；图 4-7-2(b)是游标尺上 14 与刻度盘上的刻线重合， 但零线过了刻度的半度线，故读数为 119°44′。 图 4-7-2 分光计读数举例 望远镜：望远镜由物镜 Y 和目镜 C 组成，如图 4-7-3 所示。为了调节和测量， 物镜和目镜之间装有分划板 P，分划板上刻有“ ”形格子，它固定在 B 筒上。目 镜可沿 B 筒前后移动以改变目镜与分划板的距离，使“ ”形格子能调到目镜的焦 平面上。物镜固定在 A 筒的另一端，是一个消色复合透镜。B 筒可沿 A 筒滑动，以 改变“ ”形格子与物镜的距离，使“ ”形格子既能调到目镜焦平面上又同时能调 到物镜焦平面上。我们所使用的目镜是阿贝目镜，在目镜和分划板间紧贴分划板下 边胶粘着一块全反射小棱镜 R(此小棱镜遮去一部分视野)，在分划板与小棱镜相接 触的面上，镀有不透光的薄膜，并在薄膜上刻画出一个透光小十字，小十字的交点 对称于分划板上边的十字线的交点
B调整用十字叉丝测量用十字叉丝透光十字棱镜P的阴影图4-7-3阿贝目镜式望远镜在目镜调节管外装有一个T"型接头，在接头中装有一个磨砂电珠（电压6.3V，由专用变压器供电)。电珠发出的光透过绿色滤光片V和目镜调节管B上的小方孔射到小棱镜上，经它全反射后，透过小十字方向转为沿望远镜轴线，从物镜Y射出。若被物镜外面的平面镜反射回来，将成绿色十字像落在分划板上。平行光管：它的作用是产生平行光。一端是一个消色差的复合正透镜，另一端是可调狭缝。如图4-7-4所示，狭缝和透镜的距离可通过伸缩狭缝套筒来调节，只要将狭缝调到透镜的焦平面上，则从狭缝进入的光经透镜后就成为平行光。狭缝的宽度可通过缝宽螺钉来调节，狭缝的方向也可以通过狭缝套简来调节。调狭缝螺钉透镜狭缝图4-7-4平行光管载物台：是一个用以放置棱镜、光栅等光学元件的旋转平台，平台下有3个调节螺钉，用以改变平台对中心转轴的倾斜度。【实验原理】一、分光计的调整对分光计做下面的调整前，需要先进行目测粗调。首先用眼晴对分光计仔细观
图 4-7-3 阿贝目镜式望远镜 在目镜调节管外装有一个“T”型接头，在接头中装有一个磨砂电珠(电压 6.3V， 由专用变压器供电)。电珠发出的光透过绿色滤光片 V 和目镜调节管 B 上的小方孔 射到小棱镜上，经它全反射后，透过小十字方向转为沿望远镜轴线，从物镜 Y 射出。 若被物镜外面的平面镜反射回来，将成绿色十字像落在分划板上。 平行光管：它的作用是产生平行光。一端是一个消色差的复合正透镜，另一端 是可调狭缝。如图 4-7-4 所示，狭缝和透镜的距离可通过伸缩狭缝套筒来调节，只 要将狭缝调到透镜的焦平面上，则从狭缝进入的光经透镜后就成为平行光。狭缝的 宽度可通过缝宽螺钉来调节，狭缝的方向也可以通过狭缝套筒来调节。 图 4-7-4 平行光管 载物台：是一个用以放置棱镜、光栅等光学元件的旋转平台，平台下有 3 个调 节螺钉，用以改变平台对中心转轴的倾斜度。 【实验原理】 一、分光计的调整 对分光计做下面的调整前，需要先进行目测粗调。首先用眼睛对分光计仔细观
祭并调节，调节平行光管光轴高低位置调节螺钉27，便平行光管尽量水平：调节望远镜光轴高低位置调节螺钉12，使望远镜光轴尽量水平：调节载物台下面的3个调平螺钉6，使载物台尽量水平，直到肉眼看不出偏差为止且使载物台台面略低于望远镜物镜下边缘。调整望远镜：1.调节望远镜适合于观察平行光。（1）根据观察者视力的情况，适当调整目镜，即把目镜调焦手轮11轻轻旋出然后一边旋进，一边从目镜中观看，直到观察者看到分划板刻线即“丰”形格子叉丝清晰为止。(2）接上灯源（把从变压器出来的6.3V电源插头插到底座的插座上，把目镜照明器上的插头插到转座的插座上），在目镜中应看到分划板下方的绿色光斑及透光十字架。（3）用三棱镜的抛光面紧贴望远镜物镜的镜筒前，旋松螺钉9，沿轴向移动目镜筒，调节目镜与物镜的距离，使物镜后焦点与目镜前焦点重合，直到能清晰地看见反射回来的绿色“干”字像。在载物台的中央放上附件光学平行平板。其反射面对着望远镜物镜，且与望远镜光轴大致垂直。通过调节载物台的调平螺钉（6）和转动载物台，使望远镜的反射象和望远镜在一直线上。从目镜中观察，此时可以看到一亮十字线，前后移动目镜对望远镜进行调焦，使亮十学线成清晰象。然后，眼晴在目镜前稍微偏移后，如分划板上的十字丝与其反射的绿色亮十学像之间无相对位移即说明无视差。如有相对位移则说明有视差，这时稍微往复移动目镜，直至无视差为止，这样望远镜就适合于平行光，此时将望远镜的目镜锁紧螺钉9旋紧（注意：自镜调整好后，在整个实验过程中不要再调动目镜)。2.调整望远镜的光轴垂直于中心转轴
察并调节，调节平行光管光轴高低位置调节螺钉 27，使平行光管尽量水平；调节望 远镜光轴高低位置调节螺钉 12，使望远镜光轴尽量水平；调节载物台下面的 3 个调 平螺钉 6，使载物台尽量水平，直到肉眼看不出偏差为止且使载物台台面略低于望 远镜物镜下边缘。 调整望远镜： 1. 调节望远镜适合于观察平行光。 (1） 根据观察者视力的情况，适当调整目镜，即把目镜调焦手轮 11 轻轻旋出， 然后一边旋进，一边从目镜中观看，直到观察者看到分划板刻线即“ ”形格子叉 丝清晰为止。 (2）接上灯源（把从变压器出来的 6.3V 电源插头插到底座的插座上，把目镜照 明器上的插头插到转座的插座上），在目镜中应看到分划板下方的绿色光斑及透光十 字架。 (3）用三棱镜的抛光面紧贴望远镜物镜的镜筒前，旋松螺钉 9，沿轴向移动目 镜筒，调节目镜与物镜的距离，使物镜后焦点与目镜前焦点重合，直到能清晰地看 见反射回来的绿色“十”字像。 在载物台的中央放上附件光学平行平板。其反射面对着望远镜物镜，且与望远 镜光轴大致垂直。通过调节载物台的调平螺钉（6）和转动载物台，使望远镜的反射 象和望远镜在一直线上。从目镜中观察，此时可以看到一亮十字线，前后移动目镜， 对望远镜进行调焦，使亮十字线成清晰象。然后，眼睛在目镜前稍微偏移后，如分 划板上的十字丝与其反射的绿色亮十字像之间无相对位移即说明无视差。如有相对 位移则说明有视差，这时稍微往复移动目镜，直至无视差为止，这样望远镜就适合 于平行光，此时将望远镜的目镜锁紧螺钉 9 旋紧(注意：目镜调整好后，在整个实验 过程中不要再调动目镜)。 2.调整望远镜的光轴垂直于中心转轴