分光仪的使用和原理.docxVIP

分光仪的使用实验报告 实验目的： 了解分光仪的结构和原理。 掌握分光仪的调节和使用方法。 实验用具： 分光仪、平面反射镜、衍射光栅 实验原理： 让光线通过狭缝和聚焦透镜形成一束平行光线，经过反射或折射后进入望远镜物镜并成像在望远镜的焦平面上，通过目镜进行观察和测量各种光线的偏转角度，从而得到光学参量等。 分光仪在测量前，必须达到以下状态才能用于测量： 望远镜的光轴与仪器的转轴垂直并且能对平行光很好的成像。 平行光管的光轴与仪器得转轴垂直并能射出平行光。 为了达到上述要求，利用自准法调节望远镜，使之达到所要的状态。具体步骤如下： 目测粗调。 用眼睛从分光仪的各个侧面估测，使望远镜和平行光管大致与仪器的中心轴垂直。 利用自准法将望远镜调焦到无限远。 调节目镜直到能清晰地看到叉丝，打开开关照亮叉丝，叉丝经望远镜地物象被成像在无限远。在载物台上放置一平面反射镜将叉丝像反射回来，作为一个无限远的物，调节平面反射镜和望远镜的俯仰使得从望远镜中能看到反射回来的叉丝像，这时对望远镜进行调教，当叉丝像变得最清晰，并且与叉丝之间没有视差时，叉丝与叉丝像都位于望远镜物镜的焦平面上。此时，望远镜就被条教育无限远。 在调节平面反射镜和望远镜的俯仰寻找叉丝的反射像时，应当注意的是，望远镜的视场很小，当反射镜的法线和望远镜的光轴偏离较大时，如图（a）所示，在望远镜中看不到反射的光团。此时应将望远镜对着平面反射镜，眼睛顺着望远镜的镜筒外向平面反射镜望去，调节反射镜和望远镜的俯仰，直到望远镜与其在平面反射镜中的像均在一条直线上，此时望远镜中必定能见到反射的叉丝像。 所谓的视差，就是用目镜观测物体时，目镜犹如一个放大镜，只要位于明视距离（约25厘米）到无限远的范围内，眼睛均可以清楚的看到。在像空间25厘米到正无穷的区域，对应于物空间就是在交点附近有一个Δ的距离范围。这就是说，被观测的物体只要位于Δ区域内，通过目镜实际上都是能看清楚的。在实验中，当叉丝和叉丝像不在同一平面内，但都处在目镜的物空间的Δ区域内，所看到的两个清晰的像之间就存在视差。而当叉丝和叉丝像处在同一平面，所看到的两个清晰的像之间就无视差。判断有无视差，只要左右移动眼睛，观察叉丝和叉丝像之间的相对位置是否发生改变。不变化就是无视差，反之，就有视差。如果存在视差，而且任何人都不能保证始终同一方向进行观测，这将无法利用叉丝（准线）对所观测的物进行的定位。所以在测量之前，一定要消除误差。 c． 用各半调节法使望远镜的光轴与仪器的转轴垂直。 d．调节平行光管射出平行光，并且其光轴和仪器转轴垂直。 分光仪的结构示意图： 实验步骤： （1）目测粗调。从侧面观察平行光管的光轴、望远镜的光轴和载物台表面是否在同一水平面上，调节望远镜、平行光管、载物台下的螺丝，使得三者大致平行； （2）利用自准值法将望远镜调焦于无限远处。点亮目镜旁的绿灯，照亮叉丝，调节望远镜目镜，筒长和相机的位置，使得屏幕上视野内的十字叉丝和十字准线清晰。小绿灯照亮叉丝后，将半透半返镜放置在载物台上，借助半透半反镜将叉丝像反射回来，作为无限远的物。调节半透半反镜和望远镜的俯仰，使得从望远镜中能看到反射回来的绿色亮十字叉丝像。这时对望远镜进行调焦，当反射回来的叉丝像变得最清晰且与上方的十字准线没有视差时，黑色十字准线和绿色十字叉丝像都位于望远镜物镜的焦平面上，此时望远镜被调焦于无限远； （3）利用各半调节法调节望远镜光轴与分光仪的转轴垂直。此处仍需借助半透半反镜来调节，半透半反镜放置于载物台下方两颗螺丝钉的中垂线上，与第三颗螺丝所对的线平行，这样调解时只用调节两侧的两颗螺丝。调节望远镜和半透半反镜位置，使得半透半反镜的一个反射面对准望远镜，视野中可以观察到绿色亮十字像。一般的，亮十字像与屏幕上方的黑色十字准线不重合。它们在竖直方向上会相差一段距离。此时，调节望远镜下方的俯仰调节螺丝，使得两者在竖直方向上的距离减少一半。再调节载物台下方的半透半反镜的两侧中的其中一侧的水平调节螺丝，消除另一半竖直距离，使得视野中的亮十字像与视野上方的黑色十字准线重合。之后，将载物台旋转180°，让半透半反镜的另一个反射面对准望远镜，这时，视野中的绿色亮十字像与视野上方的黑色十字准线一般也不重合，他们在竖直方向上也会相差一段距离。此时，依然调节望远镜下方的俯仰调节螺丝，使得两者在竖直方向上的距离减少一半。在调节载物台下方的与之前同一侧的水平调节螺丝，消除另一半竖直距离，使得此时视野中的亮十字像与视野上方的黑色十字准线重合。如此重复调节多次，使得旋转载物台时，半透半反镜两个表面反射回来的绿色亮十字像都能与屏幕上方的黑色十字准线重合。这时望远镜的 （4）调节平行光管光轴使之垂直于仪器转轴且发出平行光。打开光源，用光源光束照亮平行光管前端狭缝。转动望远镜，使屏幕视野中能看到明