分光镜测三棱镜顶角实验报告.doc

实验名称：
用分光镜测三棱镜顶角
一、 实验目得
采用自准法测量三棱镜得顶角。
二、 实验器材
1、 分光计
（1）望远镜 （2）载物台 （3）平行光管 （4）读数装置 （5）底座

2、 双面反射镜
3、 三棱镜
三、 实验原理
图1就是自准法测量三棱镜顶角得示意图，图中所示三棱镜就是横截面为等边三角形得柱体。AB与AC就是透光得光学表面，又称折射面，其夹角A称为三棱角得顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱角得底面。
实验中利用望远镜自身产生平行光，固定载物台（或固定望远镜），转动望远镜光轴（或转动载物台），先使棱镜AB面反射得十字像落在分划板上双十字叉丝上部得交点上（即望远镜光轴与三棱镜AB垂直），记下刻度盘对称游标得方位角读数。然后再转动望远镜（或载物台）使AC面反射得十字像与双十字叉丝得上交点重合（即望远镜光轴与AC面垂直），记下读数（注意与分别为同一游标窗口上读得得望远镜在位置与位置得方位角，而与则为另一游标窗口上读得得方位角），两次读数相减即得顶角A得补角。

则三棱镜得顶角

四、 实验步骤
（一） 分光计得调节
为了精确测量角度，必须使待测角平面平行于读数盘平面，所以测量前须对分光计进行调节。调节分光计得要求就是：
（1） 平行光管出射平行光；
（2） 望远镜接收平行光（即望远镜聚焦于无穷远）；
（3） 经过光学元件得光线构成得平面应与仪器得中心转轴垂直，即平行光管与望远镜得光轴与分光计得中心转轴垂直，载物台中轴线与中心转轴重合。
调节前，应对照实物与图1得结构熟悉仪器，了解各个调节螺钉得作用。调节时要先粗调再细调。
1、 目测粗调
根据眼睛得粗略估计，调节望远镜与平行光管上得高低调节螺钉14与29，使它们得光轴大致与中心转轴垂直；调节载物台下得三个水平调节螺钉，使其大致处于水平状态。粗调就是细调得前提，也就是细调成功得保证。
2、 细调
采用自准调整法进行细调，这就是以在物面上成一个与物对称得像为依据来调整光路得方法，也就是光学实验中常用得一个方法。具体调整方法就是：
（1） 接上电源，打开开光，调节目镜，直到能够清楚地瞧到分划板上得双十字叉丝为止。旋转目镜装置11，使分划板刻线水平或垂直。
（2） 将双面反射镜放置在载物台上（下图）。这样放置得优点就是：若要调节反射镜得俯仰，只需要调节载物台下得螺钉2或3即可，而螺钉1得调节与反射镜得俯仰无关。转动载物台，使反射镜得一个反射面正对望远镜，再轻缓地左右转动载物台，通过望远镜观察，找到由反射镜面反射回来得光斑（模糊得绿色亮十字）。如果瞧不到，这说明从望远镜出射得光没有被平面镜反射回到望远镜中，粗调未达到要求，应重新粗调。
（3） 放松目镜锁紧螺钉10，前后拉动目镜套筒，调节分划板与物镜之间距离（调节物镜得焦距），使模糊得绿色亮十字清晰。注意使叉丝与亮十字得反射像之间无视差，如有视差，则需反复调节，予以消除。如果没有视差，说明望远镜已聚焦于无穷远。
（4） 调节望远镜光轴与分光计中心转轴垂直。如果望远镜得光轴与反射镜得镜面垂直，则反射得绿十字像与分划板上得双十字叉丝得上十字叉丝重合，如下图c得目镜视场所示。当反射镜两面反射得绿十字像都能与上十字叉丝重合，则说明望远镜得光轴与分光计得中心转轴垂直。但就是在一般情况下，开始时两者并不重合，需仔细调节。
①经过细调步骤（3）得操作，在望远镜中已经找到了一个反射面反射得绿十 字像如下图a所示，然后使反射镜跟随载物台与游标盘绕转轴转过，从 望远镜中找到另一面反射得绿十字像。若找不到，说明该反射面反射得绿十 字像光线没有静茹望远镜内，此时，可以在望远镜外用亚宁直接向平面镜观 察，找到绿十字像，适当地调节望远镜光轴高低调节螺钉14与载物台条屏 螺钉7（3个中得2或3），直至双面反射镜得两个面都能从望远镜中瞧到绿 十字像。
②采用1/2渐进调节法调节绿十字像与分划板上部十字叉丝重合，先调节望 远镜光轴高低调节螺钉使绿十字像与上部十字叉丝得间距减少1/2，如下图 b所示，再调节载物台调平螺钉使像与上部十字叉丝重合。然后将载物台旋 转，用同样得方法调节另一面。这样反复调节级次即可调节成功，此时， 无需任何调节，反射镜两面得像均与上部十字叉丝重合，即望远镜光轴与分 光计中心转轴垂直。调好之后望远镜光后高低调节螺钉14不能再动。

（二） 采用自准法测量三棱镜得顶角
1、 调节三棱镜得主截面与分光计中心转轴垂直
三棱镜得两个底面一般不就是主截面，即使就是主截面，而载物台面也不一定与分光计中心转轴垂直，因此在测量之前，必须调节三棱镜得主截面与分光计中心转轴垂直，可以证明，此时三棱镜得两个光学面得法线与中心转轴垂直。由于望远镜光轴与中心转轴已经垂直，因此只需调节三棱镜光学面与望远镜光轴垂直即可。
取下双面反射镜，将三棱镜按图放在载物台上，使三个面分别与载物台调平螺钉得连线垂直。此时，当调节螺钉2时，只改变AB光学面法线得方向而不影响AC光学面，同理，当调节螺钉3时，只改变AC法线得方向而不影响AB面。
转动载物台，在望远镜中找到AB面反射回来得绿十字像，调节螺钉2，使绿十字像与上部十字叉丝重合。然后找到AC面反射回来得绿十字像，调节螺钉3，使绿十字像与上部十字叉丝重合。重复上述步骤几次，直到两个光学面反射得绿十字像均与上部十字叉丝重合，说明此时三棱镜得主截面与分光计得中心转轴已经垂直。
2. 测量三棱镜顶角A
如自准法测量三棱镜顶角得示意图所示，转动载物台使棱镜BC面对着平行光管 后锁紧载物台。转动望远镜对准AC面，时反射回来得绿十字像与上部十字叉丝 重合，固定望远镜（位置I），从左、右游标窗口读数、，填入表格。再转动 望远镜对准AB面，时绿十字像与上部十字叉丝重合，固定望远镜（位置II），从左、 右窗口读数、，填入表格。
五、 实验数据记录
序号
望远镜位置I
望远镜位置II
左游标窗口
右游标窗口
左游标窗口
左游标窗口
1

2

3

4

5

6