分光计的调整和棱镜顶角的测定

分光计是一种比较精密、典型的光学仪器，可用于精密测量平行光线偏转角度。许多物理量如折射率、波长、色散率、衍射角等，都可以用分光计来测定。因此正确地调整分光计，对减少测量误差，提高测量的准确度是十分重要的，分光计的构造原理和调整方法与技巧在一般光学仪器中也具有一定的代表性，也有一定的通用性。

1．实验目的

（1）了解分光计的构造，学习分光计的正确调整，掌握其使用方法。

（2）测定三棱镜顶角。

2．实验仪器

分光计（FGY-01型或JJY’型），钠光灯及电源、三棱镜，平面反射镜。

3．实验原理

(1)分光计的结构

分光计的型号很多，其结构也有不同，但构造基本相同，都总是由四个主要部件组成：平行光管，自准直望远镜、载物平台和读数装置。

①平行光管

平行光管是用来获得平行光束的。它的一端是物镜，另一端装有一个可伸缩的套筒，其末端装有一可调狭缝。如图6-2所示。当狭缝位于物镜的焦平面上时，平行光管出射平行光。

②阿贝式自准直望远镜

自准直望远镜是由目镜、分划板及物镜组成。分划板是刻有黑十字准线(十字叉丝)的透明玻璃板。在黑十字准线的竖线下方，紧贴一块小棱镜，在其涂黑的端面上有一个透光的十字窗口，光线由小方孔进入小棱镜，见图6-3。经反射后通过刻有透光小十字窗的分划板和望远镜物镜。若在物镜前放一平面镜(或三棱镜、光栅)，前后调节分划板与物镜的间距。使分划板位于物镜焦平面上时，小电珠发出透过空心十字窗口的光经物镜后成平行光射向平面镜，反射光经物镜后在分划板上形成十字窗口的像。若望远镜光轴和反射面垂直时，反射像将位于分划板中心上方的十字准线上。见图6-3。

③ 载物小平台

载物小平台可绕主轴转动，它可用来放置棱镜,光栅或其他被测光学元件。平台下方有三个调平螺钉，用来调整平台与转轴的倾斜度，这三个螺钉呈等边三角形。

④ 读数装置

分光计一般采用角游标读角度，角游标与一般的直游标原理基本相同，它是—个沿着园刻度盘并与园刻度盘同心转动的小弧尺 (图6-4)。园刻度盘的分度（即最小刻度）为α，角游标上刻有n个分度(一般为10、30、60分度)，β表示角游标的最小分度。角游标总的弧长与园刻度盘上n-1个分度的弧长相等，即

nβ= （n-1）α

则园刻度盘的最小分度与游标最小分度差为：

α-β=α-[(n-1)/n]α=α/n

与直游标一样，可得角游标的精度值为α/n 。如果角游标的零线位于园刻度盘刻线的m与m+1刻度之间，同时角游标的第k条刻线与园刻度盘刻线对齐，则从园刻度盘的零度算起的角度θ应为

θ=mα+k(α/n )

分光计中如果角游标与望远镜相连，转动望远镜，可从角游标中读出其转动的角度。

读数装置由刻度园盘和沿园盘相隔180o对称安置的两角游标组成。按角游标读数原理，就可以读出角度值。为了消除因刻度园盘和角游标盘中心轴不同而引起的偏心差，分光计设有两个读数窗口（M和N），其读数差应为180o，并按下式求平均值:

式中φ是望远镜转过的角度。θM，θN为望远镜初始位置角度读数，θM’，θN’为望远镜转过φ角后的角度读数。

角度θ的读数方法如图6-5(a)和(b)所示。以游标零线为准，先读出零刻线对应的度盘上的度值和分值(每格20’)，再找游标上与度盘上刚好重合的刻线，在游标上读出分值和秒值(每格30”)，二次数值相加，即为角度读数值θ。由于度盘和游标的分格值不等,所以重合的刻线(即连通的亮线)只有一条或两条,若出现一条，读数如图6-5(a)。若同时出现两条，读数法如图6-5（b）。

(2)分光计的调整

分光计在测量前，必须经过仔细调整。使分光计达到以下三点要求：

✧ 望远镜聚焦于无穷远处。或称为适合于观测平行光。

✧ 望远镜和平行光管的光轴与分光计的中心轴线相互垂直。

✧ 平行光管射出的光是平行光——即狭缝的位置正好处于平行光管物镜的焦平面处。

分光计的调整和棱镜顶角的测定