分光计实验报告

分光计的调节和色散曲线的测定实验报告一、实验目的（1）学习分光计的原理与结构，同时学会实际调节并操作分光计。（2）了解最小偏向角测量玻璃折射率的方法，并实际测量。（3）通过色散曲线的拟合，了解多元线性拟合的方法，了解玻璃折射率与波长的变化关系。二、数据处理（1）三棱镜顶角数值已在原始数据表格中进行处理。（2）Δn的计算及n有效数字的确定（3）原始数据的计算（φ10=166°15’，φ20=346°8’）氢谱线波长/nmΦ1Φ2δ=1/2(δ1-δ2)(A+δ)/222sinsinAAn447.1112°53'292°52'53°19'56°41'1.6699±0.0004471.3113°29'293°28'52°43’56°23'1.6641±0.0004492.2113°53'293°50'52°20’56°12'1.6604±0.0004501.6114°21'294°21’52°9.5’56°7'1.6587±0.0004587.6115°10'295°10'51°1.5’55°32'1.6476±0.0004667.8115°49'295°47'50°23.5’55°13'1.6413±0.0004706.6116°0'295°59'50°12’55°8'1.6394±0.0004黄光计算过程示例：已测得：Φ1=115°10'，Φ2=295°10'δ1=|φ1-φ10|=|166°15’-115°10'|=51°5’δ2=|φ2-φ20|=|346°8’-295°10'|=50°58’δ=1/2(δ1-δ2)=0.5*(51°5’+50°58’)=51°1.5’(A+δ)/2=(60°3.6’+51°1.5’)/2=55°32'6476.1/2)3.5'sin(60)32'55sin(sinsin22AAn据]（4）色散曲线的拟合利用典型公式856443222102AAAAAAn对实验数据进行拟合。[1]计算864222n2n864222.78866.26E-221.25E-162.50E-115.00E-06199898.42.76934.11E-229.12E-172.03E-114.50E-06222123.72.75702.90E-227.03E-171.70E-114.13E-06242260.82.75142.50E-226.28E-171.58E-113.97E-06251602.62.71477.04E-232.43E-178.39E-122.90E-06345273.82.69402.53E-231.13E-175.03E-122.24E-06445956.82.68781.61E-238.03E-184.01E-122.00E-06499283.6[2]对864222~n进行多元线性回归得到如下结果：0108343.3108265.45868.2543428-10AAAAAA其中r^2=0.9999[3]色散本领V：将λc，λD，λF的数值带入上述拟合数据，解得：nC=1.6421，nD=1.6474，nF=1.6615色散本领V=1DcFnnn=0.0299。三、实验小结（1）通过实验注意到了误差的累积对实验精确度的影响，本实验的光线经过多个镜面的折射、反射，虽然每一步的误差不大，但是由于误差的累积，会使实验结果偏差较大。调节分光计步骤做的不够精细，在后续实验中又对仪器进行了重新的调节，才得到有效数据。（2）通过分光计的使用注意到：具有调节旋钮的仪器都应当先粗调，调节至基本符合要求时再进行微调，否则直接只使用细调旋钮，会导致一致无法调节至合适状态，浪费实验时间。（3）在进行分光计谱线的观察时，应尽量避免其他光源的干扰。由于所观察的光线仅来自于一个狭缝且在可见光部分被分成了多条谱线，光强很弱，在实验时发现台灯的光线对实验干扰很大，故对如图所示的部分用纸进行遮挡，防止其他光线进入视野，使得望远镜视野中的光谱线的清晰度增加。（4）在进行分光计谱线的测量时，应先预估光线偏向角的方向，避免因实验台空间的限制影响实验测量。（5）在实验过程中，应充分理解实验的理论原理，在本实验中即为光路图，可加快实验进程，同时在出现问题时进行纠偏。四、思考题分析第一题：当转动小平台180°反复调节使望远镜光轴垂直于分光计主轴时，小平台是否也同时调好到垂直于主轴了？为什么？无法保证小平台同时调好到垂直于主轴。假设如图放置平面镜：，分光计结构如图：，在调节过程中只调节了A螺钉，只能保证平面镜法线1与主轴垂直，而直线BC方向由于与平面镜法线1正交，其摆放状况不影响平面镜法线1的方向，所以无法保证正交。第二题：三种状态下的光路图如下所示：(a)此时有两种可能性：①光线从棱镜的右下角射出，但有几何关系可知必有ii’，无法达到最小偏向角位置i=i’；②光线经折射后达到毛玻璃无法进行下一次折射。无法找到最小偏向角。(b)光线经折射后达到底边无法进行下一次折射，无法找到最小偏向角。(c)可以达到最小偏向角位置i=i’，可以找到最小偏向角。第三题：利用一块色散曲线已知的三棱镜，测量Φ1、φ2、A，利用公式22sinsinAAn，求得该光线的折射率，带入色散曲线反解λ即可。第四题：光路图如图所示：经过平面镜反射后的A’与A沿望远镜中轴对称，又由于叉丝的两条线关于中轴对称，所以目镜中所见的“+”与叉丝上交点重合。五、原始数据及预习报告