大学物理实验系列——分光计的调整与使用参考答案

1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)(Au的计算(1)自准法:)(2118021210右右左左A，)()()21(4)(22uuAu(2)反射法：)(412121右右左左A2.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：)(412121min右右左左（2）最小偏向角min的不确定度计算公式：21)(21)()41(4)(22minuuu仪器误差Δθ=2′=5.82×10-4(rad)u(A)=2′=5.82×10-4(rad)u(δmin)=1′=2.91×10-4(rad)A=°′±2′δmin=°′±1′3.折射率n以及折射率的不确定度)(nu的计算(1)折射率的计算公式AAn21sin)(21sinmin(2)折射率的不确定度计算公式)(2)(222)(min2min222minuActgAuActgActgnnu)(2sin2cos21)(2sin2sin2cos212cos2sin21min22min222minminuAAAuAAAAA)()21sin(2)(21cos)()21(sin2)21sin(min22min222minuAAAuA22min222min)21()21sin(2)(21cos)()21(sin2)21sin(AAA式中的角度的不确定度应取弧度为单位n±u(n)=±23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。