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分光计的调整及其应用——反射法与自准直法测三棱镜顶角的对比0分光仪的调整及其应用反射法与自准直法测三棱镜顶角的对比2014-12-08分光计的调整及其应用——反射法与自准直法测三棱镜顶角的对比1目录摘要：............................................................................................................................2一、实验原理................................................................................................................31.1反射法测量三棱镜顶角.................................................................................31.2自准直法.........................................................................................................3二、实验仪器................................................................................................................4三、实验主要步骤........................................................................................................43.1三棱镜的调整.................................................................................................43.2反射法测三棱镜顶角.....................................................................................53.3自准直法.........................................................................................................6四、实验数据记录与处理............................................................................................64.1、反射法..........................................................................................................64.1.1、原始数据表格.....................................................................................64.1.2、不确定度的计算.................................................................................74.2、自准直法......................................................................................................74.2.1、原始数据表格.....................................................................................74.2.2、不确定度的计算.................................................................................8五、两种方法的比较....................................................................................................95.1测量的精度.....................................................................................................95.2可操作性.......................................................................................................105.3实际测量数据的对比分析...........................................................................105.4小结分析.......................................................................................................10六、误差分析..............................................................................................................106.1仪器误差.......................................................................................................106.2三棱镜顶角的测量中的误差.......................................................................11七、实验调节经验与总结..........................................................................................12八、实验仪器及方法的改进建议..............................................................................128.1、水平仪在分光仪调整中的应用................................................................138.2、激光在分光仪调整中的应用....................................................................13九、感想与结束..........................................................................................................14十、原始数据记录......................................................................................................15参考文献......................................................................................................................16分光计的调整及其应用——反射法与自准直法测三棱镜顶角的对比2摘要：本实验报告主要对分光仪测三棱镜顶角的两种方法进行了对比和分析。先介绍了两种测量方法的实验原理以及操作方法，然后进行了实验数据处理和不确定度计算，对误差进行了定量分析。接下来在精确度、操作难度以及结合实际数据这三个方面对两种测量方法进行了一个全面的对比。最后结合文献提出了一些实验改进的方法。Abstract:Thisreportfocusesontheexperimentalmeasurementprismspectrometercornersofthetwomethodswerecomparedandanalyzed.Firstintroducedtheprincipleandmethodofoperationoftwoexperimentalmeasurementmethods,thenprocessingandcomputingtheuncertaintyoftheexperimentaldata,aquantitativeanalysisoftheerror.Nextintermsofaccuracy,aswellastheactualdifficultyoftheoperationofthesethreeaspectsofthetwomeasurementsperformedacomprehensivecomparison.Finally,withsomeexperimentalliteraturesuggestswaystoimprove.分光计的调整及其应用——反射法与自准直法测三棱镜顶角的对比3一、实验原理1.1反射法测量三棱镜顶角反射法测顶角须使入射平行光经ＡＢ、ＡＣ面反射后能够通过望远镜，而望远镜是绕主轴旋转的，所以ＡＢ和ＡＣ面的反射平行光必须通过主轴才能进入望远镜。因此只有顶角Ａ处于主轴中心Ｏ附近时，ＡＢ、ＡＣ面的反射光才能进入望远镜。所以测量顶角时，应尽量将顶角Ａ平移靠近主轴中心处。测量原理：旋转载物台至三棱镜顶角Ａ对准平行光管，使部分平行光由ＡＢ面反射；另一部分平行光由ＡＣ面反射。当望远镜在左侧位置观察到ＡＢ面反射的狭缝像，在右侧位置观察到ＡＣ面反射的狭缝像时，望远镜转过了角度，由图2可知∠又因为∠所以∠1.2自准直法测量原理：在调三棱镜的AB面和AC面与望远镜光抽垂直的过程中，当分别看到绿十字与上叉丝重合时，望远镜所转过的角度为，则由图2得图1分光计的调整及其应用——反射法与自准直法测三棱镜顶角的对比4∠二、实验仪器分光仪、平面反射镜、三棱镜、纳光及电源。三、实验主要步骤在测量三棱镜顶角之前，首先完成对分光仪的调整，包括粗调、望远镜的调整、平行光管的调整。3.1三棱镜的调整调整要求：欲测三棱镜顶角，必须使望远镜的光轴旋转平面垂直于待测顶角A的两光学平面AB面和AC面（如图3所示），即望远镜分别对准AB面和AC面时均应有绿色十字与上叉丝重合。三棱镜的放置图2图3分光计的调整及其应用——反射法与自准直法测三棱镜顶角的对比5如图3所示，按逆时针方向称三棱镜的三个顶角为A、B、C，AB、AC构成待测顶角A的光学面，BC为磨沙面。放置时，令三棱镜的AB（BC、AC）边平行于载物台上的径线（、）。这样一来，在调节（）线下的调平螺钉a（c）时，整个棱镜将以（ba）为轴转动，由于AB（AC）面与bc（ba）垂直，故不会影响AB（AC）面与仪器主轴的相对关系。调三棱镜的AB面和AC面与望远镜光轴垂直此调整在已调好望远镜的基础上进行。先用自准直法调AB面与望远镜光轴垂直（即AB面与仪器主轴平行），如不垂直，可调节调平螺钉b或c；再转动载物平台将AC面转向望远镜，此时可且只可调节调平螺钉a使AC面与望远镜光轴垂直，因为调a不会破坏已调好的AB面与望远镜光轴的垂直关系。从以上叙述中可体会到，三棱镜