基础型物理实验讲义(2) 下载本文

再测出出射光线的角坐标?2,则有

?min??1??2 (5-3-7)

实验内容

1.按《光学实验基础知识》,对分光仪进行调整

(1)调节目镜,看清分划板上准线及小棱镜上十字。 (2)在载物平台上放上三棱镜并调节望远镜及平台,使在望远镜中看到三棱镜两个光学面反射的小十字像。

(3)调节望远镜物镜,使十字像清晰。 (4)调整望远镜与分光仪主轴垂直。 2.用自准值法测量三棱镜顶角

(1)锁紧分度盘制动螺钉10,转动望远镜(这时望远镜转动锁紧螺钉9松开),使望远镜对准三棱镜的反射面AB,锁紧望远镜转动螺钉9。利用望远镜转动微调12,使由AB面反射回来的小十字像位于分划板mn准线的中央,记下分度盘两个窗口的读数值?1A与

?1B。

(2)松开锁紧螺钉9,把望远镜转到与AC面垂直,再锁紧螺钉9。利用微调12使由

AC面反射回来的小十字像位于分划板上mn准线中央,记下分度盘上两个窗口的读数?2A、

?2B。

(3)按上述两步重复测量四次,将数据填入自拟表中,由(5-3-1)式求出?,计算出?的平均值及标准误差。

3.用反射法测量三棱镜顶角

在图5—3—3中,用光源照亮平行光管,它射出的平行光束照射在棱镜的顶角尖处A,

平行光管载物平台AR望远镜C?BR法线望远镜13法线三棱镜R1C4 ?A2R2Bφ (a)图5—3—3用反射法测三棱镜顶角(b)而被棱镜的两个光学面AB和AC所反射,分成夹角为?的两束平行反射光束R1、R2。由反射定律可知,?1??2??3??4,所以?1??2??3??4。因为?1??3??,所以?2??4??。于是只要用分光仪测出从平行光管的狭缝射出的光线经AB、AC两个面

反射后的二束平行光R1与R2之间的夹角?,就可得顶角???2,则

???2??2A??1A??2B??1B4 (5-3-8)

(1)按实验内容1的步骤调好分光仪。

(2)参照图5—3—2转动望远镜,寻找AB面反射的狭缝像,使狭缝像与竖直准线重

B合,记下分光仪A、B窗口的读数?1A、?1,继续转动望远镜,寻找AC面反射的狭缝像,B也使狭缝像与竖直准线重合,再记下分光仪A、B窗口的读数?2A、?2。

(3)重复上述测量四次,将数据填入自拟表中,由(5-3-7)式求出?的平均值及标准误差。

4.用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率

(1)用汞灯作光源照亮狭缝,由平行光管射出光线进入望远镜,寻找狭缝像,使狭缝像与分化板上的中央竖直准线重合,记下这时望远镜筒所在的角坐标?1A、?1B。

(2)将三棱镜放置在载物台平台上,使平行光管射出光线进入三棱镜的AC面,转动平台在三棱镜的AB面观察望远镜中的可见光谱,跟踪绿谱线的移动方向。寻找最小偏向角的最佳位置,当轻微调节载物平台,而绿谱线恰好要反向移动时,固定载物平台。再转动望远镜,使狭缝的像(绿谱线)与中央竖直准线重合,记下这时出射光线角坐标

?2A、?2B。

(3)按上述步骤重复三次,由 (5-3-7)式求出?min的平均值,把?min与?代入 (5-3-6)式,求出棱镜玻璃的折射率n值。并计算出n的相对误差。

思考题

A'B1.分光仪主要由哪几部分组成?各部分作用是什么? ?2.分光仪的调整主要内容是什么?每一要求是如?1?2AB'何实现的?

3.分光仪底座为什么没有水平调节装置?

4.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

图5—3—4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?

5.望远镜对准三棱镜AB面时,A窗口读数是293度21分30秒,写出这时B窗口的可能读数和望远镜对准面AC时,A、B窗口的可能读数值。

6.如图5—3-4所示,分光仪中刻度盘中心o与游标盘中心o不重合,则游标盘转过?角时,刻度盘读出的角度?1??2??,但??'1??1??2?,试证明。 27.什么是最小偏向角?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?