畢業(yè)論文-分光計(jì)在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用—以光學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)為例(編輯修改稿)
2025-07-12 10:18 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 “＋”形叉絲 像必與物鏡的焦平面重合，在以后的調(diào)節(jié)中不能再改變望遠(yuǎn)鏡與叉絲間的距離，否則需重復(fù)上述調(diào)節(jié)。 圖 14自準(zhǔn)直調(diào)節(jié)原理圖 1 一調(diào)整用叉絲； 2— 十宇叉絲反射像； 3— 測(cè)量用叉絲； 4— 棱鏡 p的陰影； 5— 十字叉絲 (2)使望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于儀器轉(zhuǎn)軸 當(dāng)看清楚由平面鏡反射回來(lái)的“＋”形叉絲像與 “≠”形叉絲 上方交點(diǎn)一般不重合，調(diào)節(jié)平臺(tái)下的螺釘 b1 和望遠(yuǎn)鏡下螺釘，使 “＋”形叉絲像與 “≠”形叉 絲 上方交點(diǎn)重合，如圖 14(b)所示，說(shuō)明反射鏡面與望遠(yuǎn)鏡的光軸已垂直。但望遠(yuǎn)鏡的光軸未必與儀器轉(zhuǎn)軸垂直，需把臺(tái)盤(pán)轉(zhuǎn) 180176。（平面鏡也隨著轉(zhuǎn) 180176。），再進(jìn)行檢驗(yàn)。如果望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器轉(zhuǎn)軸垂直，可以用 逐次逼近法，即先調(diào)節(jié)平臺(tái)螺釘（ b1或 b2 ），使得 “＋”形叉絲像與 “≠”形叉絲 上方交點(diǎn)見(jiàn)得距離移近一半，再調(diào)節(jié) 望遠(yuǎn)鏡下的螺釘使之重合，然后再把臺(tái)盤(pán)轉(zhuǎn) 180176。 重復(fù)上述調(diào)節(jié)若干次，直到反射鏡的任一面正對(duì)望遠(yuǎn)鏡時(shí)， “＋”形叉絲像與 “≠”形叉絲 上方交點(diǎn)都重合，則說(shuō)明鏡面已平行于儀器轉(zhuǎn)軸，望遠(yuǎn)鏡的光軸垂直與儀器的轉(zhuǎn)軸了（ 此后，望遠(yuǎn)鏡下的螺釘 12 不能再調(diào)節(jié)）。上述調(diào)節(jié)完成后，應(yīng)將平面鏡再轉(zhuǎn) 600調(diào)節(jié)平臺(tái)螺釘 b3 使平臺(tái)法線(xiàn)與儀器轉(zhuǎn)軸平行。 (l)調(diào)節(jié)平行光管使其產(chǎn)生平行光 分光計(jì)在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 —— 以光學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)為例 6 ①用目視法把平行光管大致調(diào)節(jié)到與望遠(yuǎn)鏡光軸相一致。松開(kāi)狹縫并成豎直位置，再使平行光管對(duì)向光源以照亮狹縫，將已聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)的望遠(yuǎn)鏡（作為標(biāo)準(zhǔn)）正對(duì)平行光管。 ②前后移動(dòng)狹縫，改變狹縫到物鏡間的距離，使狹縫位于物鏡焦面上，從望遠(yuǎn)鏡中看到清晰的狹縫像，這時(shí)平行光管發(fā)出的光即為平行光。 (2)使平行光管光軸與儀器轉(zhuǎn)軸垂直 仍用已調(diào)好的望遠(yuǎn)鏡光軸為 標(biāo)準(zhǔn)，只要平行光管光軸與望遠(yuǎn)鏡光軸平行，則平行光管光軸必定與儀器轉(zhuǎn)軸垂直。先使鉛直位置的狹縫像經(jīng)過(guò) “≠”形叉絲軸心交點(diǎn)，然后使狹縫轉(zhuǎn) 90176。，如果狹縫像仍通過(guò) “≠”形叉絲軸心交點(diǎn)（測(cè)量用叉絲交點(diǎn)見(jiàn)圖 14），即表示 平行光管光軸與望遠(yuǎn)鏡光軸平行。否則可調(diào)節(jié)平行光管下的螺釘，以達(dá)到此目的。 昌吉學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 72 分光計(jì)的應(yīng)用實(shí)例 1—— 棱鏡角的測(cè)量 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解分光計(jì)的構(gòu)造，掌握分光計(jì)的調(diào)節(jié)和使用方法； 掌握測(cè)量棱鏡頂角的兩種方法。 實(shí)驗(yàn)儀器和用具 圖 21 JJY1型分光計(jì) 圖 22 平面反射鏡 圖 23 玻璃三棱鏡 實(shí)驗(yàn)原理及方法 分光計(jì)的調(diào)節(jié) 關(guān)于分光計(jì)的調(diào)節(jié)和使用方法，在上一章中已有詳盡敘述，現(xiàn)以三棱鏡的兩個(gè)折射面作為反射面進(jìn)行調(diào)節(jié)，方法如下： ，即應(yīng)用自準(zhǔn)直原理將望遠(yuǎn)鏡的光軸垂直于儀器的主軸，并使準(zhǔn)直管產(chǎn)生平行光，并與望遠(yuǎn)鏡光軸平行。 分光計(jì)在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 —— 以光學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)為例 8 2．調(diào)節(jié)待測(cè)光路 平面與觀察平面重合，即調(diào)節(jié)棱鏡折射的主截面垂直于儀器的主軸。 (1)待測(cè)棱鏡的放置方法 將待測(cè)棱鏡按圖 24所示的方法，放置在載物平臺(tái)上，使折射面 AB 與平臺(tái)調(diào)節(jié)螺釘 b1 ,b3的連線(xiàn)相垂直。這時(shí)調(diào)節(jié)螺釘 b1 ,b3能改變 A 面相對(duì)于主軸的傾斜度，而螺釘 b2對(duì) AB面的傾斜度不產(chǎn)生影響。 (2)調(diào)節(jié)三棱鏡的主截面垂直于儀器主軸 圖 24 待測(cè)棱鏡放置示意圖 三棱鏡的棱鏡角 A是棱鏡主截面上三角形兩邊之間的夾角，應(yīng)用分光計(jì)測(cè)量時(shí)，必須使待測(cè)光路平面與棱鏡的主截面一致。由于分光 計(jì)的觀察平面已調(diào)節(jié)好并垂直于儀器主軸，因此棱鏡的主截面也應(yīng)垂直于儀器主軸。即調(diào)節(jié)三棱鏡的兩個(gè)折射面 AB 和 AC，使之均能垂直于望遠(yuǎn)鏡的光軸。調(diào)節(jié)的方法是先用望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)棱鏡的 AB 面，細(xì)調(diào)螺釘b1或 b3 ，使望遠(yuǎn)鏡目鏡視場(chǎng)中能看見(jiàn)清晰的叉絲反射像，并和調(diào)整叉絲重合。旋轉(zhuǎn)梭鏡臺(tái)，再將棱鏡的 AC 面對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，微調(diào)螺釘 b2 ，又可見(jiàn)十字叉絲的反射像呈現(xiàn)在視場(chǎng)中。依照二分之一調(diào)節(jié)法，重復(fù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至無(wú)論望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)棱鏡的 AB 面或 AC面時(shí)，十字又絲的反射像均能和調(diào)整叉絲無(wú)視差地重合，此時(shí)，棱鏡的主截面才和儀器的主軸相垂直。 至此，分光計(jì)測(cè)量前的準(zhǔn)備工作已全部調(diào)節(jié)完成。 棱鏡角的測(cè)量 將待測(cè)棱鏡置于棱鏡臺(tái)上。固定望遠(yuǎn)鏡，點(diǎn)亮小燈照亮目鏡中的叉絲，旋轉(zhuǎn)梭鏡臺(tái)，使棱鏡的一個(gè)折射面對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，用自準(zhǔn)直法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的光軸與此折射面嚴(yán)格垂直，即使十字叉絲的反射像和調(diào)整叉絲完全重合，如圖 25所示。記錄刻度盤(pán)上兩游標(biāo)讀數(shù) 1v 、 2v ；再轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)盤(pán)連帶載物平臺(tái)，依同樣方法使望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于棱鏡第二個(gè)折射面，記錄 相應(yīng)的游 圖 25 自準(zhǔn)直法測(cè)棱鏡角 A示意圖 昌吉學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 9標(biāo)讀數(shù) 39。1v 、 39。2v ；同一游標(biāo)兩次 圖 25 自準(zhǔn)直法測(cè)棱鏡角 A 示意圖 讀數(shù)之差等于棱鏡角 A的補(bǔ)角 ? : 39。39。1 1 2 212 v v v v? ??? ? ? ??? （ 21） 即棱鏡角 A=180??? 。重復(fù)測(cè)量幾次，計(jì)算棱鏡角 A的平均值和標(biāo)準(zhǔn)不確定度。 如圖 26所示， 一束平行光由頂角方向射入，在兩光學(xué)面上分成兩束反射光。測(cè)出兩束反射光線(xiàn)之間的夾角 ? ，則可得到頂角 A 為 12A ?? 實(shí)驗(yàn)時(shí)，將待測(cè)棱鏡放在分光計(jì)載物小平臺(tái)上，使棱鏡的折射棱正對(duì)平行光管，并接近載物臺(tái)的中心位置，如圖 26所示， 調(diào)節(jié)載物臺(tái)面平面與分光計(jì)主軸垂直，旋緊 27，鎖緊載物臺(tái)和游標(biāo)盤(pán)，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，用望遠(yuǎn) 圖 26 反射 法測(cè)棱鏡角 A示意圖 鏡尋找經(jīng)過(guò)棱鏡兩反射面反射回來(lái)的狹縫像，使狹縫像與分劃板中心豎線(xiàn)重合。記錄下望遠(yuǎn)鏡所處位置分別為 T1 和 T2時(shí)的兩刻度盤(pán)讀數(shù) 1v 、 2v 和 39。1v 、 39。2v ，則望遠(yuǎn)鏡分別處于T1和 T2位置時(shí)光軸的夾角 ： 39。39。1 1 2 214A v v v v??? ? ? ??? （ 22） 重復(fù)測(cè)量三次，求出頂角 A。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析的相關(guān)表格 表 21 自準(zhǔn)直法測(cè)棱鏡角 A的表格 ： 項(xiàng)目 № 1v 2v 39
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