大学物理实验系列分光计的调整与使用参考答案

大学物理实验系列分光计的调整与使用参考答案

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用分光计测量三棱镜折射率

实验数据处理

1.顶角及不确定度u(A)的计算

(1)自准法: A180011(左1左2右1右2) ， u(A)4()2u2()u()

22(2)反射法： A1(左2右1右2) 4左12.最小偏向角及最小偏向角的不确定度的计算 （1）最小偏向角min的计算公式：min1(左1左2右1右2) 4111u(min)4()2u2()u()

422（2）最小偏向角min的不确定度计算公式： 仪器误差Δθ = 2′= ×10-4(rad)

u(A) = 2′= ×10-4(rad) u(δmin) = 1′= ×10-4(rad) A = ° ′±2′ δmin = ° ′±1′ 3.折射率n以及折射率的不确定度u(n)的计算

1sin(minA)2(1)折射率的计算公式 n

1sinA2(2)折射率的不确定度计算公式

Amin2nA2Aminu(n)u2(min) ctgctgu(A)ctg22222Amin1AminAA1sincoscossin2222222Asin222Amin1cos22u(A)2Asin22u2(min) 211sin()cos(A)minmin2222u(A)u(min) 1212sin(A)2sin(A)2211sin()cos(A)minmin1222()()2 112sin2(A)2sin(A)222式中的角度的不确定度应取弧度为单位

22n±u (n) = ±

思考题及参考答案

1.望远镜光轴与分光计的中心轴相垂直，应该在望远镜中看到什么现象利用哪些螺钉调节

光学平行平板或三棱镜两个光学面反射的十字像，都能与望远镜分划板叉丝刻线上交点重合。用望远镜筒倾角调平螺钉和载物台调平螺钉进行调节。 2.平行光管能够发出平行光，应该在望远镜中看到什么现象如何调节

看到清晰的狭缝像。前后移动狭缝筒。

3.调节三棱镜两个光学面的法线垂直于分光计中心轴时，三棱镜如何在载物台上摆放？说明理由。

三棱镜的摆放如右图所示，以达到调整一个光学面的法线方向时，尽量不对另一个光学面的倾斜度产生影响。调节螺钉2，改变光学面AB的法线方向，对光学面AC的法线方向无影响；调节螺钉3，可改变光学面AC的法线方向而不会对光学面AB的倾斜度产生影响。

4.调节望远镜光轴与分光计的中心轴相垂直时，如果只对一个光学面观察到反射的十字像，如何调节？

如图所示，当望远镜光轴和载物台都倾斜，但望远镜的光轴垂直或大致垂直于光学平行平板的镜面时，从望远镜中可观察到反射的十字像。将光学平行平板随载物台转过1800后，望远镜的光轴与光学平行平板的镜面不再有垂直或大致垂直的关系，反射的十字像则可能无法进入望远镜。因此，只能观察到一个光学面反射的十字像。

根据望远镜光轴和载物台的倾斜方向，可分析判断反射的未进入望远镜的十字像，是在望远镜筒外的上方还是下方。由此，可决定进一步的调节方向，或者重新进行粗调。

5.为什么采用双游标读数？两个游标有什么关系？

为消除度盘与分光计中心转轴之间的偏心差。两个游标相隔1800。

6.三棱镜光谱的特点是什么

棱镜的折射率与入射光的波长有关。以一定的入射角入射的复色光经三棱镜后，不同波长的出射光线的偏向角不同，因而形成色散光谱。入射角相同时，波长短的偏向角大，相应地折射率也大。即黄光的偏向角比绿光的小，绿光的又比蓝紫光的偏向角小。