分光计调整难点原理图析

范文一：分光计调整难点原理图析

分光计调整难点原理图析第l9卷第1期

2005年3月

山西师范大学(自然科学版)

JournalofShanxiTeachersUniversity NaturalScienceEdition

V01.19No.1

Mar.2oo5

文章编号:1009-4490(2005)014)061-03 分光计调整难点原理图析

张锐波,潘克宇,刘建平

浙江杭州310015;2.太原师范学院附中山西太原030001) (1.浙江大学城市学院,

摘要:利用分光计,可测三棱镜顶角,棱镜的折射率以及谱线波长等实验,因此,分光计的调整非常重

要,分光计调整的准确与否直接关系到各物理量的测定精度.在对分光计上自准直望远镜调整到无穷远

的过程中,学生普遍感到难于理解的两个问题是:其一,调节十字叉丝像和十字刻画板的上十字线重合,

望远镜光轴就垂直于载物台的旋转主轴了;其二,采用垂直与平行以及二分之一逐渐逼近法,并辅助望

使十字叉丝像均与十字刻画板的上十字线重合.本文重点远镜光轴倾斜度的调节,

讨论上述两调节标志

的依据,并利用绘制光路图对其进行剖析,供从事物理实验的同行及学生参考. 关键词:分光计;调整;难点;原理图析;叉丝像

中图分类号:TH74文献标识码:A

在大学物理实验中,有关分光计实验的内容比

重很大,分光计调整的好坏是顺利完成这些实验项

目的关键,如果分光计调整原理和方法掌握不好. 将会对实验结果带来不同程度的误差….甚至无法测量.因此,同学掌握其调节原理是十分必要的. 1望远镜光轴垂直于旋转主轴的标

准证明

如图1所示,假设当平面镜t.上光轴F,若望远镜物镜的焦距为f,平面镜放在处,经平面二

镜t.反射的光线.D,分别交于光轴F.F,焦平面厶于,D,.由于法线.??光轴F.,所以,

CB0N=/B0Co,/NB0Co=/B0F2.由于

入射角等于反射角,即CB0N=/NB.Co,因此, /B0F2=/B0,0F2=B0Co,故与0点

重合,所以.D,与.D是一条直线.在直角

AOF1D2和直角?F2OC中,OF1=F20,/D2OF1

CF20,因而,AOF1D2兰AF2OC,F1D2=OC, 又OC=F1D1,所以,D2=FD.

在调整望远镜光轴垂直于旋转主轴时,平面镜的活动范围较大,可在一倍的焦距之内,也可在一倍焦距之外.如图2当f<平面镜的位置<2f时, 从D发出平行于主轴的光线经凸透镜折射后通过焦点F,经平面镜反射,由于t.,t,两平面镜所放位置均垂直于光轴,反射光线.c.?.D, 根据几何光学作图原理平行于副光轴.D的光线经凸透镜折射后通过副焦点D.同理,当平面镜t 位置<f时,如图3光线RB线经凸透镜,反射后交于副焦点D2.

D3\'

,\O

F_1Co,,/F_

D1-

七1【.己

一C

『

一1

图l平面镜的位置=(?

Fig.1Thepositj.n.fplanemirror=(? 收稿日期:2004-05-27

作者简介:张锐波(1959一),男,山西芮城人,浙江大学城市学院高级实验师,主要从

事物理实验教学方面的研究.

?62?山西师范大学(自然科学版)2005年

在调节望远镜光轴垂直于载物台的旋转主轴由此,

时,只要将刻画板上D.处的"十"字叉丝经平面镜

反射"十"字叉丝的像调到D处即可. c1I

D己

<olFI1/FI2 D1IB0

t1I

图2f<平面镜的位置<zf Fig.2f<Thepositionofplanemirror<2f

2分光计调整中渐近法的证明

设望远镜光轴与载物台上平面镜的初始状态如图(4),即平面镜后仰,与仪器旋转轴y的夹角为,望远镜物镜端光轴上翘,与望远镜光轴 (待调方向)的夹角为a,叉丝像在刻划板上叉丝的上方,二者之间的角距离为0.

各角度的正负号规定:反时针为正,顺时针为负.由入射光至轴的旋转方向.由y轴转至的方向.0由入射光转至反射光的方向. 如图4可知,反射光与入射光之间夹角 0=2(a+)

经初步调节,使叉丝像与"十"字刻划板上面的叉丝重合(第一次重合),若得到如图5所示的结果,即反射光与入射光之间的夹角0.为零,平面镜与y轴夹角为卢.,望远镜光轴与轴夹角为a., 则得

0l=2(al+卢1)=0即al=一卢l

将平面镜绕仪器转轴y转动180.,如图6,此时平面镜与y轴夹角为卢,且卢:一卢.,叉丝像与 "十"字刻划板上面的叉丝不重合,二者间的角距离为0:则

02=2(l+卢1)=(l一卢1)=

2(一-一.)=一.

调节平面镜的倾角由卢变为,使叉丝像与 "十"字刻划板上面的叉丝的角距离缩短为原来的一

半,则有

一

L:2(Otl一卢3)

将a.:一.,02=一4fl.代入上式得 :2(一卢.+卢,):0

由此式可推得=0

即平面镜平行于y轴. 再调节望远镜的倾角由.变为a,即使叉丝

重合,则有

02=2(a2+)=0,贝Ua2:0 这表明,望远镜的光轴已垂直于仪器的转轴了.

F_1\\F_2B1 D1C

L1Lt2tlL2

图3平面镜的位置<(? Fig.3Thepositionofplanemirror<(?

Q+0'

—oI———Jj

4逐渐逼近证明图(一) Fig.4Theprovingwimthewayofllalapproachability

/一

/?Q1

/.,

一

t,,><

图5逐渐逼近法证明图(二)

Fig.5Theprovingwiththewayofgradualapproachability

第1期张锐波潘克宇刘建平:分光计调整难点原理图析?63? \)?'13

}{一

H_,

图6逐渐逼近法证明图(三)

Fig.6Theprovingwiththewayofgradualapproachability

3结论.

在调节望远镜光轴垂直于旋转主轴时,必须分别进行垂直与平行调节.每一调节过程,均可采用逐渐逼近法进行调节,调节平面镜一面反射回来的叉丝像与平面镜转过180.反射回来叉丝像连线的一

半处,使之正反叉丝像几乎在刻划板的同一位置.此时,叉丝像若不与刻划板上的"十"字叉丝重合,说明望远镜光轴肯定是倾斜的,经调节望远镜的倾斜螺丝使之重合,如此往复调节使之相互转动 180.的叉丝像均与刻划板的十字叉丝重合.经垂直和平行调节均达到这一标准,则说明望远镜的光轴垂直于载物台的旋转主轴了.

参考文献:

[1]陈守川.大学物理实验[M].杭州:浙江大学出版社,2002.203

210.

AnalysisonPrincipleofSpectrometerAdjustingbyDiagram

ZHANGRui-bo.,

PANKe-yu.

,LIUJhm-ping

(1.CollegeofCity,ZhejiangUniversity,Hangzhou,310015,China;

2.17reMiddleSchoolofTaiyuanNormalCollege,Taiyuan,Shanxi030001,China) Abtaraet:Thetipangleoft~anguhrprismandtherefractiveindexoftheprismandthewavelengthetccanbeme~uredwith

spectrometer.Forthis,itisveryimportanttoadjustthespectrometer.Thedegreeofaccuracyonadjustingspectrometerimpactdi—

rectlytheprecisionofeveryphysicsmagnitudeme~ured.Intheprocessesofadjustingthetelescopeofspectrometertofar,thereare

twoproblemsthatstudentsthinkitisdifficultytounderstand.(1)Whyisonlytoadjust"+"pictureoftelescopeofspectrometer

andsuperposad"+"ofboardsuperposition?Thetelescopelightaxesandprincipalspinningaxesoftableloadingbodymeasured

meetatrightangles.(2)Toadjusttt+"pictureoftelescopeofspectrometerandsuperposed"+"ofboardsuperposition,theways

ofverticalandparalleladjusting,theapproachingoneoftowgraduallyandtheleanoftelescopiclightaxesadjustingareused.The

foundationoftwosignsabove—

mentionedisemphaticallydiscussedinthisworkbydrawinglightroutechart.Theideaofthispaper

canbereferencedforcolleaguesandstudentsworkingonphysicalexperiment. Keywords:Spectrometer;A~ustment;Keypoint;AnaIysisonprinciple;"+"picture

范文二：分光计调整难点原理图析

19 1 Jou rna l of Shanxi Teache r s U n ive rsity Vo l. 19 No. 1 2005年 3 月 N a tu ra l Sc ience Ed ition M a r. 2005

( ) 文章编号 : 1009 24490 2005 01 20061 203

分光计调整难点原理图析

1 1 2张锐波 , 潘克宇 , 刘建平

( 11浙江大学城市学院 ,浙江杭州 310015; 21太原师范学院附中山西太原 030001 )

摘要 : 利用分光计 ,可测三棱镜顶角、棱镜的折射率以及谱线波长等实验 ,因此 ,分光计的调整非常重

要 ,分光计调整的准确与否直接关系到各物理量的测定精度 . 在对分光计上自准直望远镜调整到无穷远

的过程中 ,学生普遍感到难于理解的两个问题是 :其一 ,调节十字叉丝像和十字刻画板的上十字线重合 ,

望远镜光轴就垂直于载物台的旋转主轴了 ;其二 ,采用垂直与平行以及二分之一逐渐逼近法 ,并辅助望

远镜光轴倾斜度的调节 ,使十字叉丝像均与十字刻画板的上十字线重合 . 本文重点讨论上述两调节标志

的依据 ,并利用绘制光路图对其进行剖析 ,供从事物理实验的同行及学生参考 .

关键词 : 分光计 ; 调整 ; 难点 ; 原理图析 ; 叉丝像

中图分类号 : TH74 文献标识码 : A

在大学物理实验中 ,有关分光计实验的内容比倍焦距之外 . 如图 2当 f < 平面镜的位置="">< 2="">

时 , 重很大 ,分光计调整的好坏是顺利完成这些实验项

从 D发出平行于主轴的光线经凸透镜折射后通过 1 目的关键 ,如果分光计调整原理和方法掌握不好 ,

[ 1 ] 焦点 F, 经平面镜反射 , 由于 t、t、两平面镜所放 2 1 2 将会对实验结果带来不同程度的误差 , 甚至无位置均垂直于光轴 F F , 反射光线 B C ? B D , 1 2 1 1 0 2

法测量. 因此 ,同学掌握其调节原理是十分必要的 .根据几何光学作图原理平行于副光轴 B D的光线 0 2

经凸透镜折射后通过副焦点 D. 同理 , 当平面镜 t 2 2望远镜光轴垂直于旋转主轴的标 1 位置 < f时="" ,="" 如图="" 3光线="" rb="" 线经凸透镜="" l="" 反射后="" 1="" 准证明="" d="" .="" 交于副焦点="" 2="" 如图="" 1所示="" ,假设当平面镜="" t?光轴="" ff,="" 若="" 1="" 1="" 2="">

1 望远镜物镜的焦距为 f, 平面镜放在 f 处 , 经平面2

镜 t反射的光线 B D分别交于光轴 FF、焦平面 1 0 3 1 2

L于 C、D. 由于法线 B N ? 光轴 FF, 所以 , 1 0 3 0 1 2

?CB N = ?B FC, ?N B C= ?B CF. 由于 0 0 2 0 0 0 0 0 2

入射角等于反射角 , 即 ?CB N = ?N B C, 因此 , 0 0 0

?B CF= ?B FC, B F= B C, 故 C与 O 点 0 0 2 0 2 0 0 2 0 0 0

重合 , 所以 B D与 B D是一条直线. 在直角 0 3 0 2

?O FD和直角 ?FO C 中 , O F= FO , ?DO F 1 2 2 1 2 2 1 1 = ?C FO , 因而 , ?O FD ?FO C, FD= O C, 2 1 2 2 1 2) ( 图 1 平面镜的位置 = f2 又 O C = FD, 所以 , FD= FD. 1 1 1 2 1 1 1 ( ) F ig. 1 The po sition of p lane m irro r = f 2 在调整望远镜光轴垂直于旋转主轴时 , 平面镜

的活动范围较大 , 可在一倍的焦距之内 , 也可在一

收稿日期 : 2004205 227

( ) 作者简介 : 张锐波 1959—,男 ,山西芮城人 ,浙江大学城市学院高级实验师 ,主要从事物理实验教学方面的研究 .

年 2005(自然科学版 ) 山西师范大学学报 ?62?

βθβα由此 ,在调节望远镜光轴垂直于载物台的旋转主轴将 = - ,= - 4代入上式得 1 1 21 β时 ,只要将刻画板上 D处的“十 ”字叉丝经平面镜 - 4 1 1β) += 0 3 ( β= 2 - 12 反射 “十 ”字叉丝的像调到 D处即可 . 2

β由此式可推得 = 0 3

即平面镜 M 平行于 Y 轴.

αα再调节望远镜的倾角由变为 , 即使叉丝 1 2

重合 , 则有

θ= 2 (α+β) = 0, 则 α= 0 2 2 3 2

这表明 , 望远镜的光轴已垂直于仪器的转轴了.

图 2 f < 平面镜的位置="">< 2f="">

F ig. 2 f < the="" po="" sition="" of="" p="" lane="" m="" irro="" r="">< 2="" f="">

2 分光计调整中渐近法的证明

设望远镜光轴与载物台上平面镜的初始状态

( ) 如图 4 , 即平面镜 M 后仰 , 与仪器旋转轴 Y 的夹

β角为 , 望远镜物镜端光轴上翘 , 与望远镜光轴 0 1 ( ) 图 3 平面镜的位置 < f="" ()="" αx="" 待调方向="" 的夹角为="" ,="" 叉丝像在刻划板上叉丝="" 2="" θ的上方="" ,="" 二者之间的角距离为="" .="" 1="" (="" )="" f="" ig.="" 3="" the="" po="" sition="" of="" p="" lane="" m="" irro="" r="">< f2="" 各角度的正负号规定="" :="" 反时针为正="" ,="" 顺时针为="">

αβ负 . 由入射光至 X轴的旋转方向. 由 y轴转至 0

θM 的方向. 由入射光转至反射光的方向 .

如图 4可知 , 反射光与入射光之间夹角

θ = 2 (α +β) 0

经初步调节 , 使叉丝像与“十 ”字刻划板上面

() 的叉丝重合第一次重合 , 若得到如图 5所示的结

θ果 , 即反射光与入射光之间的夹角为零 , 平面镜 1

βαM 与 Y轴夹角为 , 望远镜光轴与 X 轴夹角为 , 1 1

则得图 4 逐渐逼近证明图 (一 )

F ig. 4 The p roving w ith the way of gradua l app roachab ility

θ(αβ) βα = 2 += 0 即 = - 11 1 1 1

将平面镜绕仪器转轴 Y转动 180 ,? 如图 6, 此时

βββ平面镜 M 与 Y轴夹角为 , 且 = - , 叉丝像与 2 2 1

“十 ”字刻划板上面的叉丝不重合 , 二者间的角距

θ离为则 2

θ(αβ) (αβ) = 2 += - = 21 1 11

2 ( - β- β) = - 4β 1 1 1

ββ调节平面镜的倾角由变为 , 使叉丝像与 2 3

“十 ”字刻划板上面的叉丝的角距离缩短为原来的

一半 , 则有

θ 2()图 5 逐渐逼近法证明图二 (αβ)= 2 - 1 3 F ig. 5 The p roving w ith the way of gradua l app roach ab ility 2

第 1期张锐波潘克宇刘建平 :分光计调整难点原理图析 ?63?

别进行垂直与平行调节. 每一调节过程 ,均可采用

逐渐逼近法进行调节 ,调节平面镜一面反射回来的

叉丝像与平面镜转过 180 ?反射回来叉丝像连线的

一半处 ,使之正反叉丝像几乎在刻划板的同一位

置. 此时 ,叉丝像若不与刻划板上的“十 ”字叉丝重

合 ,说明望远镜光轴肯定是倾斜的 ,经调节望远镜

的倾斜螺丝使之重合 ,如此往复调节使之相互转动

180 ?的叉丝像均与刻划板的十字叉丝重合 . 经垂直

和平行调节均达到这一标准 ,则说明望远镜的光轴

垂直于载物台的旋转主轴了.

()图 6 逐渐逼近法证明图三参考文献 : F ig. 6 The p roving w ith the way of gradua l app roach ab ility [ 1 ] 陈守川. 大学物理实验 [M ]. 杭州 : 浙江大学出版社 , 2002. 203 3 结论 ,210.

在调节望远镜光轴垂直于旋转主轴时 ,必须分

Ana ly s is on Pr in c ip le of Spec trom e ter A d ju st in g by D ia gram

1 1 2ZHA NG Ru i2bo, PA N Ke2yu, L IU J ian 2p in g

( 1. College of C ity, Z hejiang U n iversity, H angzhou, Z hejiang 310015, C h ina;

)2. The M idd le S chool of Ta iyuan N orm a l C ollege, Ta iyuan, S hanx i 030001, Ch ina

A b stra c t: The tip angle of triangu la r p rism and the refrac tive index of the p rism and the wave length e tc can be m ea su red w ith sp ec trom e te r. Fo r th is, it is ve ry impo rtan t to ad ju st the sp ec trom e te r. The degree of accu racy on ad ju sting sp ec trom e te r imp ac t d i2 rec tly the p rec ision of eve ry p hysic s m agn itude m ea su red. In the p roce sse s of ad ju sting the te le scop e of sp ec trom e te r to fa r, the re a re

( ) two p rob lem s tha t studen ts th ink it is d ifficu lty to unde rstand. 1W hy is on ly to ad ju st " + " p ic tu re of te le scop e of sp ec trom e te r and sup e rpo sed " + " of boa rd sup e rpo sition? The te le scop e ligh t axe s and p rinc ip a l sp inn ing axe s of tab le load ing body m ea su red

( ) m ee t a t righ t angle s. 2 To ad ju st " + " p ic tu re of te le scop e of sp ec trom e te r and sup e rpo sed " + " of boa rd sup e rpo sition, the ways of ve rtica l and p a ra lle l ad ju sting, the app roach ing one of tow gradua lly and the lean of te le scop ic ligh t axe s ad ju sting a re u sed. The founda tion of two sign s above - m en tioned is emp ha tica lly d iscu ssed in th is wo rk by d raw ing ligh t rou te cha rt. The idea of th is p ap e r can be refe renced fo r co lleague s and studen ts wo rk ing on p hysica l exp e rim en t.

Key word s: Sp ec trom e te r; A d ju stm en t; Key po in t; A na lysis on p rinc ip le; " + " p ic tu re

范文三：实验13分光计的调整程序

分光计的调整程序

按照分光计的调整要求，对照图5-4进行如下调节：

（1）三调焦

调节要求：通过望远镜观察到清晰的双十字叉丝、绿窗的黑十字叉丝、反射回来的绿十字像、1mm宽的平行光管狭缝像，见图6-7，即平行光管发射平行光，望远镜观察平行光。

图6-7 目镜视场

调整方法：

1）目镜调节：打开电珠电源，照亮望远镜目镜视场中绿色小棱镜上的十字透光窗；调节目镜调焦螺旋12使双十字叉丝清晰和绿窗的十字叉丝（如果目镜视场很暗，可以用汞灯光源照射望远镜物镜）。

2）物镜调焦：将平面反射镜紧贴在望远镜镜筒靠近载物台的一端，由于望远镜镜筒的前端面与望远镜的光轴大致垂直，平面反射镜面与望远镜的光轴大致垂直；松开螺钉11，前后移动目镜筒使反射回来的绿十字像清晰，并注意消除视差。

3）平行光管透镜调焦：

① 拿开反射镜，打开汞灯电源；

②将望远镜10转到正对平行光管6的位置，调节平行光管水平方向调节螺钉5和望远镜水平方向调节螺钉15，使望远镜光轴与平行光管光轴基本在一条直线上，并通过分光计中心轴；

③调节平行光管倾斜度调节螺钉4和望远镜倾斜度调节螺钉14，使望远镜的光轴和平行光管的光轴均与分光计中心轴基本垂直（或刻度盘平面基本平行）；

④松开平行光管狭缝锁紧螺钉1，前后移动狭缝装置2，使能观察到清晰的狭缝像；

⑤转动狭缝装置、调节平行光管倾斜度调节螺钉4、调节平行光管水平方向调节螺钉5，使狭缝像铅直，并处于目镜视场的中央；

⑥调节狭缝的宽度，使在目镜视场中观察到的狭缝像宽约1mm左右。至此，平行光管已调好；转动望远镜，用其竖直叉丝对准平行光管狭缝，锁紧望远镜止动螺钉23。

（2）三垂直

调节要求：望远镜的光轴、平行光管的光轴、载物台与仪器转轴垂直（即与刻度盘平面平行）。调节方法：

1）粗调：

调节要求：按图6-8、6-9在载物台上放置双面平面反

射镜，经过一番调节后，在目镜视场中能观察到反射镜两

面都反射回来绿十字像，则粗调完成。

图6-8 平面镜放置图(俯视)

图6-9 平面镜放置图(俯视)

1）调节载物台8的三个调平螺钉9，使载物台基本与刻度盘平行；可以通过观察载物台和台基之间的间距或三个螺钉出来的高度来判断其水平度。

2）按照图6-8（6-9）所示将平面反射镜置于载物台上。图中，a1，a2，a3分别为载物台下面的三个调平螺钉，平面镜垂直于a1，a2螺钉的连线放置，这样做的好处是将三个螺钉的调节简化为一个螺钉（a1或a2）的调节了(想一想，为什么能使调节简化？)。

3）旋紧载物台锁紧螺钉7，转动游标盘16带动载物台，观察目镜视场中平面反射镜反射回来的绿十字像，如果在目镜视场中能观察到反射镜两面都反射回来绿十字像，说明粗调已达到要求，否则，需重新进行粗调。

实验中，经常会出现望远镜和载物台的粗调难以达到要求的情况，即在目镜视场中只能观察到一个反射绿十字像，这时，可进行如下处理：打开汞灯电源，转动载物台，这时可发现在反射绿十字像的下面带有一条长长的狭缝像“尾巴”，将载物台转过180°再观察，如果你能在目镜视场中观察到这样的狭缝像“尾巴”，就可以调节望远镜的倾斜度调整螺钉和载物台的三个调平螺钉，把第二个反射绿十字像调到目镜视场中来，由于这条“尾巴”很长，调节望远镜和载物台时很容易观察到它。因而使得分光计的粗调能够顺利完成。

2）望远镜与载物台的细调

分光计的粗调完成后，即可进行望远镜与载物台的细调，用各半调节法调节望远镜和载物台水平。 ① 用各半调节法调节望远镜和载物台水平：

转动游标盘，使目镜视场中

出现如图6-10（a）所示的绿十字

反射像，从光的反射定律可知，

当望远镜光轴和载物台均水平

时，绿十字反射像应正好位于直

线OO?上。调节望远镜倾斜度调节螺钉14（或是载物台调平螺钉图6-10 各半调节法

a1或a2），使得绿十字像到直线

OO?的距离减小一半，如图6-10（b）所示，再调载物台调平螺钉a1或a2（或是望远镜倾斜度调节螺钉14），使得绿十字反射像正好与OO?线重合，如图6-10（c）所示；将游标盘转过180°,观察平面反射镜另一反射面反射回来的绿十字像，重复上面的调节步骤，使得该绿十字像也正好与OO?线重合；再将游标盘转过180°,再观察，再调节?，这样，不断重复上面的调节步骤，直到无论怎么转动游标盘，平面反射镜两个反射面反射回来的绿十字像都能与OO?线重合为止。 2

在进行上面的调节时，如果观察到图6-11这样的特殊情况时，可不用各半调节法进行调节，而是分别调节载物台或是望远镜即可。

如果平面反射镜两个反射面反射回来的绿十字像关于

OO?线上下对称，如图6-11(a)所示，按照光学原理可知，此时望远镜已基本水平，载物台不水平，因此这时以调节载物台为主；如果平面反射镜两个反射面反射回来的

绿十字像在OO?线的同侧等高，如

图6-11(b)所示，按照光学原理可知，

此时载物台已基本水平，望远镜不水

平，因此这时以调节望远镜为主。图6-11 不使用各半调节法的情况

②将平面反射镜在载物台上转

90°放置后再调节（见图6-12b）：

步骤①完成之后，为了保证载物台平面与分光计中心轴相垂直，还须把平面反射镜在载物台上转90°放置后再调节，此时需注意：在这一调节步骤中不能再调望远镜倾斜度调节螺钉及载物台调平螺钉a1和a2，而只能调节载物台调平螺钉a3，使平面反射镜两个反射面反射回来的绿十字像都调到与OO?线重合。

完成上述调节步骤后，再检查一下目镜分划板竖丝是否严格铅直，检查办法是：缓慢转动载物台，如果绿十字像能沿着OO?线移动，则表明竖丝已铅直，否则，须松开望远镜目镜锁紧螺钉11，调节分划板竖丝铅直。

图6-12 平面镜放置图(俯视)

3）平行光管的细调

这一部分的调节目的是要调节平行光管的光轴与分光计中心轴相垂直。在调节时应注意不可再调动望远镜倾斜度调节螺钉及载物台调平螺钉。具体步骤如下：

1）拿开平面反射镜，用已经调好的望远镜对准平行光管，观察狭缝的像；

2）松开平行光管狭缝锁紧螺钉1 转动狭缝装置让狭缝像成水平状态，调节平行光管倾斜度调节螺钉

4使狭缝像视场中央，见图6-13b；

3）转动狭缝装置让狭缝像成铅直状态，见图6-13a。

（a）

图6-13 狭缝像

3 （b）

范文四：分光计的调整实验报告分光计实验报告()

导读:就爱阅读网友为您分享以下“分光计实验报告()”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对92to.com的支持!

分光计实验报告

【实验目的】

1、了解分光计的结构和工作原理

2、掌握分光计的调整要求和调整方法，并用它来测量三棱镜的顶角和最小偏向角。 3、学会用最小偏向角法测棱镜材料折射率

【实验仪器】

分光计，双面平面镜，汞灯光源、读数用放大镜等。

【实验原理】

1、调整分光计: (1)调整望远镜:

,目镜调焦:清楚的看到分划板刻度线。

,调整望远镜对平行光聚焦:分划板调到物镜焦平面上。

;调整望远镜光轴垂直主轴:当镜面与望远镜光轴垂直时，反射象落在上十字线中心，平面镜旋转180?后，另一镜面的反射象仍落在原处。

(2)调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴:将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光。

2、三棱镜最小偏向角原理

介质的折射率可以用很多方法测定，在分光计上用最小偏向角法测定玻璃的折射率，可以达到较高的精度。这种方法需要将待测材料磨成一个三棱镜。如果测液体的折射率，可用

表面平行的玻璃板做一个中间空的三棱镜，充入待测的液体，可用类似的方法进行测量。

当平行的单色光，入射到三棱镜的AB面，经折射后由另一面AC射出，如图7.1.2-8所示。入射光线LD和AB面法线的夹角i称为入射角，出射光ER和AC面法线的夹角i’称为出射角，入射光和出射光的夹角δ称为偏向角。

可以证明，当光线对称通过三棱镜，即入射角i0等于出射角i0’时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角δ

min

。由图7.1.2-8可知:

δ=(i-r)+(i’-r’) (6-2)

A=r+r’ (6-3)

可得:

δ=(i+i’)-A (6-4)

三棱镜顶角A是固定的，δ随i和i’而变化，此外出射角i’也随入射角i而变化，所以偏向角δ仅是i的函数(在实验中可观察到，当i变化时，δ有一极小值，称为最小偏向角(

令

d?di

?0，由式(6-4)得

di'di

??1 (6-5)

再利用式(6-3)和折射定律

sini?nsinr, sini'?nsinr'

(6-6) 得到

di'di

?di'dr'

dr'dr

drdi

ncosr'cosi'

?(?1)?

cosincosr

cosr'1?nsincosr1?nsin

rr'

csccsc

r?ntgrr'?ntgr'

?(1?n)tgr?(1?n)tgr'

(6-7)

由式(6-5)可得:?(1?n)tgr?

tgr?tgr'

1?(1?n)tgr'

因为r和r’都小于90?，所以有r =r’ 代入式(5)可得i =i'。因此，偏向角δ取极小值极值的条件为:

r =r’ 或 i =i'

(6-8) 显然，这时单色光线对称通过三棱镜，最小偏向角为δ

min=2i –A

min

，这时由式(6-4)可得:

(?min?A)

由式(6-3)可得: A=2r

由折射定律式(6-6)，可得三棱镜对该单色光的折射率n为

sinisinr

sin?

1(?min?A)sin

min，就可以计

n? (6-9)

由式(6-9)可知，只要测出三棱镜顶角A和对该波长的入射光的最小偏向角δ算出三棱镜玻璃对该波长的入射光的折射率。顶角A和对该波长的最小偏向角δ

范文五：分光计调整实验中望远镜的调整技巧

第24卷第4期2005年4月　大　学　物　理　COLL EGE 　PHYSICS Vol. 24No. 4Apr. 2005

分光计调整实验中望远镜的调整技巧

杨百愚, 冯大毅

(空军工程大学数理系, 陕西西安　710051)

　　摘要:在分光计的调整实验中, 需要调整望远镜光轴与分光计的中心轴垂直, 这一步是最关键、最困难的步骤. 对于实验中经常出现的只能观察到一个“十”字叉丝反射像的问题, 从光路上进行了详细的分析, 提出了一个新的简单有效的调整方法, 还给出了调整望远镜的完整流程图.

关键词

:光学实验; 分光计; 望远镜; 调整

中图分类号:O4-33　　　文献标识码:A　　　文章编号:10002() 0421　引言

分光计, 学仪器, 的折射率、光波波长、色散率等. 调整望远镜光轴与分光计的中心轴垂直一般采用渐进法

[1～3](又叫各半调整法) , 但是使用这一方法有一个前提, 即反光镜旋转一周从望远镜中要能够看到两个“十”字叉丝反射像. 但在实验中经常出现反光镜转了一周而在望远镜中只能看到一个“十”字叉丝反射像的情况. 针对这一难题, 本文通过分析望远镜的光路, 指出上述现象产生的原因, 提出了一个切实可行的调整方

2　望远镜的光路分析及调整方法

2. 1　望远镜的结构和光路

分光计中的望远镜一般采用自准望远镜, 如图1所示[1,2,4]. 它由物镜、叉丝分划板和目镜组成, 分

别装在三个套筒上, 彼此可以相对滑动以便调节. 中间的一个套筒里装有一块分划板, 其上刻有“丰”字形叉丝, 分化板下方与小棱镜的一个直角面紧贴着. 在这个直角面上刻有一个“十”字形透光的叉丝, 棱镜的另一直角面处开有小孔并装有一小灯.

图1　自准望远镜的结构

2. 2　分光计的调整原理

在图1中, 小灯的光进入小孔后经棱镜斜面反

射照亮“十”字形透光的叉丝. 如果叉丝平面正好处在物镜的焦平面上. 从叉丝发出的光经物镜后成一平行光束. 如果物镜前方有一平面反光镜将这一平行光反射回来, 再经物镜成像在其焦平面上, 那么从

　收稿日期:2004-06-10; 修回日期:2004-09-21

目镜中可以同时看到“丰”字形叉丝和“十”字形叉丝

的反射像, 并且不应有视差. 这就是用自准法调节望远镜适合于平行光的原理. 这里应当指出的是, 图1中望远镜的调水平螺钉和小棱镜上的“十”字叉丝的前后关系很重要. 当望远镜的调水平螺钉向上旋转时“, 十”字叉丝上移, 反之下移, 从而又影响到“十”

) , 男, 陕西蒲城人, 空军工程大学数理系讲师, 主要从事普通物理教学. 　作者简介:杨百愚(1973—

　46大　学　物　理　　第24卷

字叉丝反射像的移动. 为了后边分析方便, 在不改变

望远镜基本光路结构的前提下将图1加以简化, 如图2所示

从图5中可以看出“:十”字叉丝发出的光经过反光镜反射进入望远镜后, 其反射像的位置偏上. 如果反光镜旋转180°, 其法线将处于水平线下, 则“十”字叉丝反射像位置下移(向下移动到“十”字叉丝对称位置的下边, 与图3对比得出) , 但仍然可见. 由此现象可以肯定是反光镜(实际是载物台面) 没调整好, 只需调整反光镜即可(也可用各半调整法调整) . 另外要说明的是反光镜转动时对

“十”字叉丝反射像的影响:当反光镜逆时针旋转(转轴垂直于纸面) 时“, 十”; “, 十”图2　自准望远镜结构的简化图

2. 3　调整分光计的方法

反光镜法线、

从图3字180°时, 像的位置不变. 这正是望远镜调整好了时的状态.

图5　望远镜光轴水平, 反光镜倾斜

4) 望远镜、反光镜均没有调整好

我们把图6所示的情况称为情况1. 从图中可

以看出“:十”字叉丝发出的光经过反光镜反射进入

图3　反光镜法线、望远镜光轴均与水平线重合

2) 反光镜法线水平, 望远镜倾斜

前边已经指出, 当望远镜的调水平螺钉向上旋转时“, 十”字叉丝上移. 从图4中可以看出其结果是

“十”字叉丝反射像下移. 当望远镜的调水平螺钉向下旋转时“, 十”字叉丝下移, 而“十”字叉丝反射像上移. 就图4的情况, 当反光镜旋转180°时, 像仍然可见, 且位置不变

. 由此现象可以肯定是望远镜没调整好, 只需调整望远镜即可(也可用各半调整法调整) . 　　

望远镜后, 其反射像的位置如图中所示, 此时可以看到反射像. 当反光镜旋转180°时, 其法线将处于水平线下“, 十”字叉丝反射像的位置如图所示, 此时从望远镜中看不到反射像. 这种情况无法用各半调整法调整. 为了让反光镜旋转180°时仍能在望远镜中看到“十”字叉丝反射像, 对于图6的情况, 应当使反光镜顺时针旋转(从望远镜中观察到的是“十”字叉丝反射像下移) , 望远镜的调水平螺钉向下旋转(从望远镜中观察到的是“十”字叉丝反射像上移) . 　　

图6　望远镜、反光镜均没有调整好———情况1

图4　反光镜法线水平, 望远镜倾斜

3) 望远镜光轴水平, 反光镜倾斜(实际是载物

台面倾斜)

我们把图7所示的情况称为情况2. 从图中可以看出“:十”字叉丝发出的光经过反光镜反射进入望远镜后, 其反射像的位置如图中所示, 此时可以看到反射像. 当反光镜旋转180°时, 其法线将处于水

第4期　　　杨百愚等:分光计调整实验中望远镜的调整技巧　47

使反光镜逆时针旋转(从望远镜中观察到的是“十”

字叉丝反射像上移) , 望远镜的调水平螺钉向上旋转(从望远镜中观察到的是“十”字叉丝反射像下移) . 　　

3　望远镜调整流程图

图7　望远镜、反光镜均没有调整好———情况2

由以上分析可知, 反光镜转了一周而在望远镜中只能看到一个“十”字叉丝反射像的情况总共有两种, 一种如图6所示, 另一种如图7所示. 对于这两种情况, . 下面给出8所示, 其中包.

平线上“, 十”字叉丝反射像的位置如图所示. 此时从望远镜中看不到反射像.

这种情况也无法用各半调整法调整. 为了让反光镜旋转180°时仍能在望远镜中看到“十”字叉丝反射像, 对于图7, 图8　望远镜调整流程图

4　结语

本文提出的调整方法在教学实践中得到了验证. 该方法提高了分光计的调整速度, 节省了实验所需的时间, 是一种切实可行, 行之有效的方法.

　　京:国防工业出版社,1991. 144～146.

[2]　赵青生, 吕卫星, 赵学民. 大学物理实验[M ].合肥:中

国科学技术大学出版社,1993. 145～152.

[3]　王惠棣, 柴玉瑛, 邱尔瞻, 等. 物理实验[M ].天津:天津

大学出版社,1989. 219～222.

[4]　吴泳华, 霍剑青, 熊永红. 大学物理实验第一册[M ].

参考文献:

[1]　空军工程学院, 海军航空工程学院. 物理实验[M ].北

北京:高等教育出版社,2001. 191～198.

(下转50页)

　50大　学　物　理　　第24卷

品的一些参数, 如密度、比热, 选择采样频率、触发方

式等采样参数, 启动采集程序后可直接获得该被测样品的导热系数值.

method for simultanesouly measuring thermal conductivi 2ty and thermal diffusivity of solids and fluids [J].Appl Phys ,1979,112(05) :1411～1416.

[2]　Suleiman B M , Izhar 2U I 2Haq , K arawack Ernest , et al.

Thermal conductivity of the ceramic Cecorite 130p be 2tween 88and 280K measured using the transient plane source technique [J].Appl Phys , 1992, 25(03) :813～817.

[3]　G ustafss on S E. T ransient plane s ource techniques for thermal

conductivity and thermal diffusivity measurements [J].Rev Sci ,1991,62(11) [4]M and electrical

the 1∶2∶3supercon 2in the vicinity of the transition tem 2].Phys Rev B ,1993,48:156～161.

[5]　石博强, 赵德永, 李畅, 等. Labview6. 1编程技术实用教

4　结束语

本文给出的测量方法由于测量时间短暂, 从而

克服了稳态法测量的一些缺点. 文献[6]曾经介绍过另一种脉冲导热系数测量方法, 即脉冲电流通过在真空中的条状样品, 用光学方法观察样品的温度变化. 但这种方法不适合测量电绝缘的材料, 而本文介绍的方法则不受此限制.

, 771000K [4].

参考文献:

[1]　Gustafsson S E , K arawack Ernest , Khan M N. Hot 2strip

程[M ].北京:中国铁道出版社,2002.

[6]　戴景民, 范毅, 等. 脉冲加热测量材料热物性技术的综

述与分析[J].计量学报,2001,22:249～251.

A latest means based on virtual technology of measuring

thermal conductivity of material

XU Hui ,XU Feng

(Information College of Science and Technology ,Nanjing Forestry University ,Nanjing 210037,China )

Abstract :In the measurement of thermal conductivity of solid material ,a new measuring method —THS is introduced and the date collecting 、processing and displaying by virtual instrument are introduced as well.

K ey w ords :thermal conductivity ; THS ;virtual technology

(上接47页)

An adjusting skill of telescope in the experiment of spectrometer

YAN G Bai 2yu ,FEN G Da 2yi

(Department of Mathematics and Physics ,Air Force Engineering University ,Xi ’an 710051,China )

Abstract :It has need to adjust optical axis of telescope perpendicular to central axis of spectrometer in the experiment of spectrometer. This is very crucial and difficult. A detailed analysis of geometrical optics is present 2ed for the problem of only seeing one reflected cross 2shaped image that often appears in the experiment. A new method is developed for resolving this difficult problem ,and proved to be easy and effective. In addition ,a flow chart of adjusting telescope is presented.

K ey w ords :optical experiment ;spectrometer ;telescope

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范文一：分光计调整难点原理图析

范文二：分光计调整难点原理图析

范文三：实验13分光计的调整程序

范文四：分光计的调整实验报告 分光计实验报告()

范文五：分光计调整实验中望远镜的调整技巧

范文四：分光计的调整实验报告分光计实验报告()