[反射法测顶角的原理]反射法测三棱镜顶角

范文一：北航基物研究性报告反射法测三棱镜顶角误差分析]@]@]
@北航物理实验研究性报告
专题:反射法测三棱镜顶角
班级：
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目录
目录................................................................................................................................................... 2 摘要................................................................................................................................................... 2 一、实验目的 ........................................................................................................................... 2 二、实验仪器 ........................................................................................................................... 2 三、实验原理 ........................................................................................................................... 2 四、实验内容 ........................................................................................................................... 7 五、数据记录与处理 ............................................................................................................... 8
1、 2、六、七、
分光仪反射法测顶角误差分析 ................................................................................... 8 分光仪系统误差分析 ................................................................................................... 9 注意事项 ......................................................................................................................... 12 实验感想与建议 ............................................................................................................. 12
【摘要】
在许多的物理试验中，常常用三棱镜来作为分光的器件。分光仪可以用来测量光学元件的角度。我们可以通过分光仪可以来测定三棱镜的顶角，从而帮助我们更好的了解分光仪的光学性质以及学会一种测量三棱镜的顶角的方法。一、【实验目的】 1．了解分光仪的结构,掌握调节和使用分光仪的方法。 2．了解测定棱镜顶角的方法。
3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。二、【实验仪器】
分光仪、钠灯、三棱镜、双面平面镜。三、【实验原理】（一）分光仪的结构
分光仪主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分组成，每部分均有特定的调节螺钉，图1为JJY型分光仪的结构外型图。
图1 分光仪结构示意图
望远镜：8.望远镜9.紧固螺钉 10.分
化板 11.目镜（带调焦手轮） 12.仰角螺钉 13.望远镜光轴水平螺钉14.支臂 15.转角微调 17.制动架 18.望远镜止动螺钉
载物台：5.载物台 6.载物台调平螺钉（3只） 7.载物台锁紧螺钉
圆刻度盘： 16. 读数刻度盘止动螺钉 21读数刻度盘22.游标盘 24.游标盘微调螺钉 25.游标盘止动螺钉
平行光管： 1.狭缝 2.紧固螺钉 3.平行光管 26. 平行光管光轴水平螺钉 27.仰角螺钉 28.狭缝调节
其它：4.制动架 19.底座 20.转座 23.立柱
1．分光仪的底座要求平稳而坚实。在底座的中央固定着中心轴，望远镜、刻度盘和游标内盘套在中心轴上，可以绕中心轴旋转。
2．平行光管固定在底座的立柱上，它是用来产生平行光的。其一端装有消色差的汇聚透镜，另一端装有狭缝的圆筒，狭缝的宽度根据需要可在0.02～2ｍｍ范围内调节。
反射镜目镜视场
图2 望远镜结构
十字透光窗
3．望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起，套在主刻度盘上，它是用来观察目标和确定光线的传播方向。望远镜由目镜系统和物镜组成，为了调节
和测量，物镜和目镜之间还装有分划板，它们分别置于内管、外管和中管内，三个管彼此可以相对移动，也可以用螺钉固定，如图2所示，在中管的分划板下方紧贴一块45全反射小棱镜，棱镜与分划板的粘贴部分涂成黑色，仅留一个绿色的小十字窗口，照明小灯发出的光线从小棱镜的另一直角边入射，从45反射面反射到分划板上，透光部分在分划板上便形成一个明亮的十字窗。
4．分光仪上控制望远镜和刻度盘转动的有三套结构，正确运用它们对于测量很重要，具体如下：
1）望远镜制动和微动机构，图1中的16、14；
2）分光仪游标盘制动和微动控制机构，图1中的23、22； 3）望远镜和刻度盘的离合控制机构，图1中的15。
转动望远镜或移动游标位置时，都要先松开相应的制动螺钉；微调望远镜及游标位置时要先拧紧制动螺钉。
要改变刻度盘和望远镜的相对位置时，应先松开它们间的离合控制螺钉，调整后再拧紧。一般是将刻度盘的0线置于望远镜下，可以避免在测角度时，0线通过游标引起的计算上的不方便。
5．载物平台是一个用以放置平面镜、棱镜、光栅等光学元件的圆形平台，套在游标内盘上，可以绕通过平台中心的铅直轴转动和升降。当平台和游标盘（刻度内盘）一起转动时，控制其转动的方式与望远镜一样，也是粗调和微调两种。平台下有三个调节螺钉，可以改变平台台面与铅直轴的倾斜度。
6．望远镜和载物平台的相对方位可由刻度盘上的读数确定。主刻度盘上有0～360的圆刻度，分度值为30?。为了提高角度测量精密度，在内盘上相隔180设有两个游标，游标上有
30个分格，它和主刻度盘上29个分格相当，因此分度值为1?。读数方法与游标卡尺的游标原理相同（该处称为角游标）。记录测量数据时，为了消除刻度盘的刻度中心和仪器转动轴之间的偏心差，必须同时读取两个游标的读数。安置游标位置要考虑具体实验情况，主要注意读数方便，且尽可能在测量中刻度盘0线不通过游标。
记录与计算角度时，左右游标分别进行，防止混淆算错角度。（二）分光仪的调节
分光仪是在平行光中观察有关现象和测量角度，因此应达到以下三个要求：平行光管发出平行光；望远镜能接受平行光；望远镜、平行光管的光轴垂直仪器公共轴。
用分光仪进行观测时，其观测系统基本上应由以下三个平面构成，如图5-11-4所示。
读值平面：这是读取数据的平面，由主刻度盘和游标盘绕中心转轴旋转时形成的。对每一具体的分光仪，读值平面都是固定的，且和中心主轴垂直。
观察平面：由望远镜光轴绕仪器中心转轴旋转时所形成的。只有当望远镜光轴与转轴垂直时，观察面才是一个平面，否则，将形成一个以望远镜光轴为母线的圆锥面。
待测光路平面：由平行光管的光轴和经过待测光学元件（棱镜、光栅等）作用后，所反射、折射和衍射的光线所共同确定的。调节载物平台下方的三个调节螺钉，可以将待测光路平面调节到所需方位。
图3 分光仪的观测系统
按调节要求，应将此三个平面调节成相互平行，否则，测得角度将与实际角度有些差异，即引入系统误差。 1．调节望远镜和载物平台 1）目镜调焦
这是为了使眼睛通过目镜能清楚地看到分划板上的刻线。调接方法是把目镜调焦手轮轻轻旋出，或旋进，从目镜中观看，直到分划板刻线清晰为止。 2）调节望远镜对平行光聚焦
实质是将分划板调到物镜焦平面上，调整方法如下：
a、把目镜照明，将双面平面镜放到载物台上，为了调节方便，平面境与载物台下三个调节螺钉的相对位置如图4所示。
b、粗调望远镜光轴与镜面垂直目测将望远镜调成水平、载物台水平，使镜面大致与望远镜垂直。
c、观察与调节镜面反射像固定望远镜，转动游标盘，于是载物台跟着一起转动。转动平面
镜使其正好对着望远镜时，在目镜中应看到一个绿色十字随着镜面转动而动，这就是亮十字的反射像。如果像有些模糊，只要沿轴向移动目镜筒，直到像清晰、无视差，再旋紧螺钉，
图4 载物台上双面镜放置的俯视图
此时望远镜已聚焦平行光。 3）调整望远镜光轴与仪器主轴垂直
当镜面与望远镜光轴垂直时，它的反射像应落在目镜分划板上与下方十字窗对称的十字线中心。平面镜绕轴转180
后，如果另一镜面的反射像也落在此处，这表明镜面平行仪器主轴。当然，此时与镜面垂直的望远镜光轴也与仪器主轴垂直。
在调整过程中出现的某些现象是何原因？调整什么？应如何调整，这是要分析清楚的。例如，是调载物台？还是调望远镜？调到什么程度？下面简述之。 1）载物台倾角没调好的表现及调整
假设望远镜光轴已垂直仪器主轴，但载物台倾角没调好，如图5所示。平面镜A面反射光偏上，载物台转180
图5-11-6 载物台倾角没调好的表现及调整原理
后，B面反射光偏下，在目镜中看到的现象是A面反射像在B面反射像的上方。显然，调整方法是把B面像（或A面像）向上（或向下）调到两像点距离的一半，这一步要反复进行，最后使镜面A和B的像落在分划板上同一高度。
2）望远镜光轴没调好的表现及调整
假设载物台已调好，但望远镜光轴不垂直仪器主轴，如图5所示。在图(a)中，无论平面镜A面还是B面，反射光都偏上，反射像落在分划板上十
字线的上方。在图(b)中，镜面反射光都偏下，反射像都落在分划板上十字线的下方。显然，调整方法是只要调整望远镜仰角调节螺钉（12），把像调到上十字线上即可，如图（c）。 3）载物台和望远镜光轴都没调好的表现及调整
表现是两镜面反射像一上一下。先调载物台螺钉，使两镜面反射像像点等高（但像点没落在上十字线上），然后，调整望远镜仰角调节螺钉（12），把像调到上十字线上。
图5 望远镜光轴没调好的表现及调整原理
2．调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴
实质是将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦平面上，物镜将出射平行光。
调整方法是：取下平面镜，关掉目镜照明光源，狭缝对准照明光源，使望远镜转向平行光管方向，在目镜中观察狭缝的像，沿轴向移动狭缝套筒，直到像清晰。这表明光管已发出平行光。
再将狭缝转向横向（水平），调节螺钉（25），将狭缝的像调到中心横线上，如图6所示。这表明平行光管光轴已于望远镜光轴共线，所以也垂直仪器主轴。螺钉（25）不能再动。
最后，将狭缝调成竖直，锁紧螺钉（2）。如图6（b）所示。
图6 平行光管光轴与望远镜光轴共线
(三)反射法测三棱镜顶角（又叫平行光法、分裂光束法）
平行光管射出的光束照射在三棱镜的两个光学面上。将望远镜转到一侧（如左边）的反射方向上观察，把望远镜叉丝对准狭缝像，此时读出两个窗口的方位角读数?1与?2；再将望远镜转到另一侧，把叉丝对准狭缝像后读出?1"和?2"，则三棱镜的顶角为
1?A??
2
11
?)??(?1??2)??(?1??1?)?(?2??2
44
四、【实验内容】
将三棱镜按图8所示的位置放置（注意：切忌用手触摸光学面）。调节螺钉1，可以改变I面的法线方向，不改变II面的法线方向。同理，调节螺钉2，可以改变II面的法线方向，不改变I面的法线方向。利用已调节好的望远镜用自准法测两个光学面的法线方向（注意：适当调节，使两个光学面反射的亮十字线重合在黑准线像的对称位置）。
1
图8 三棱镜在小平台上的位置五、【数据处理及误差分析】
(一)分光仪反射法测顶角误差分析 1、实验原始数据记录
2、顶角平均值
?11
??(?1??2)(?1??2)224A=，，故A=
15?1??2A???
5i?1460.3058°
?
3、不确定度计算
1）左游标?1，右游标?2的A类不确定度
2
(x?x)?i
?
根据S(x)
?
?
k(k?1)
，得UA(?1)?0.054° UA(?2)?0.076°
2) 左游标?1，右游标?2的B类不确定度
由于?1?(?1??2) ?2?(?1??2)，所以△仪=△??△?=0.058°
所以UB(?1)?
UB(?2)?
?仪?0.0335
°
3）左游标?1，右游标?2的直接测量不确定度
2
U?a?Ub2
22U(?1)?a?(?1)?Ub(?1)?0.064
22U(?2)?a?(?2)?Ub(?2)?0.083
4）A的间接不确定度的合成
U?
由
?(
?f221
)U(x)A?(?1??2)?x4
?A1?A1
????14 ??24
11
?U（A)?(U(?1))2?(U(?2))2?0.026?
44
4、实验结果及误差分析
三棱镜的顶角为60.3058?0.026°
实验结果合理，产生误差的原因有：仪器方面，不一定能使望远镜与度盘在转动过程中不出现一点偏差，微小的滑动不可避免。操作方面，为了能看清纵丝，则狭缝的宽度不能太小，这样在测量时不能确保纵丝恰好与狭缝中线重合。读数方面，因为在调节分光仪过程中眼睛十分疲劳，不能肯定每一个数值的记录都准确无误。（二）分光仪系统误差分析
1、载物台和分光计主轴不垂直时棱面法线的倾角
设三棱镜底面LMN为等边三角形,顶角α= 60°，三条棱边和底面垂直，分光计主轴沿z轴方向， LMN面就可看作是载物台平面（如图1）
如果棱镜一底边位于y轴上，三边长均为2e，载物台和xOy面的夹角θ

范文二：分光计测量三棱镜顶角

一、实验目的：

1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用；

2、学习分光计调节的要求和调节方法；

3、测量三棱镜顶角；

二、仪器与用具：

1、分光计：（型号：JJY-Π型, 编号：99056400），最小刻度1"；

2、钠灯：（型号：GY-5, 编号：20020072）；

3、三棱镜棱角:60o±5′（材料：重火石玻璃，nD= 1.6475）；

4、双面反射镜，变压器(6.3V/220V)

三、预习报告：

1、实验原理（力求简要）：

（1）分光计调整

总要求：望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。

分要求：有三个如下：

〈1〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）、其光轴与分光计中心轴垂直

调整方法：

①对望远镜的目镜进行调焦，从望远镜中能清晰看到分划板十字准线

②对望远镜的物镜进行调焦，用“自准直法”进行，从望远镜中能清晰看到绿“+”字像、且无视差。 ③分别从望远镜看到从小镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调

整用线（分划板上方的十字叉线）重合。

④在望远镜能接收平行光的基础上，根据反射定律，应用“各半调节法”进行调整。

〈2〉载物台垂直仪器主轴

调整方法：

将双面镜旋转90°，同时旋转载物台90°，调节一个螺丝，分别从望远镜看到从

双面镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调整用线（分划板上方的十字叉线）重合。

〈3〉平行光管出射平行光；

调整方法：

从望远镜里看到平行光管狭缝清晰像呈现在分划板上且无视差。

望远镜对准平行光管（注意：这一步及后面操作绝对不能动望远镜的仰角调节螺丝以及物镜和目镜的焦距），从望远镜观察平行光管狭缝的像，调节平行光管透镜的焦距，使从望远镜清晰看到狭缝的像（一条明亮的细线）呈现在分划板上为止。这时望远镜接收到的是平行光，也就是说，平行光管出射的是平行光。

〈4〉平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直

调整方法：

望远镜看狭缝像与分光板竖直准线重合，狭缝像转90o后又能与中心水平准线重合。

在上一步的基础上，调节平行光管（或望远镜）的水平摆向调节螺丝，使狭缝细线像与十字竖线重合，然后转动狭缝90o，调节平行光管的仰角螺丝，使狭缝细线像与中心水平线重合。这时平行光管光轴与望远镜光轴共线，也就与分光计中心轴垂直

（2）三棱镜的顶角的测量

〈1〉方法：反射法测量。

〈2〉原理：如下图所示：

一束平行光由顶角方向射入，在两光学面上分成两束反射光。测出两束反射光线之间的夹角φ，则可得到顶角A为

〈3〉方法：实验时，将待测棱镜放在分光计载物小平台上，使棱镜的折射棱正对平行光管，并接近载物台的中心位置，如图4-26-2所示。调节载物台面平面与分光计主轴垂直，旋紧7、25，锁紧载物台和游标盘，缓慢转动望远镜，用望远镜寻找经过棱镜两反射面反射回来的狭缝像，使狭缝像与分划板中心竖线重合。记录下望远镜所处位置分别为Ⅰ和Ⅱ时的两刻度盘读数φ、φ1"和φ2 、φ2 "，则望远镜分别处于Ⅰ和Ⅱ位置时光轴的夹角为：

重复测量五次，按（4-26-1）式求出顶角A，计算其测量不确定度。

〈4〉读数时超过0点处理：转动望远镜时，如果越过了刻度0点，则应按下式计算望远镜转过的角度

Φ=360O —︱Φ2—Φ1︱

2、实验步骤：（写出实验操作过程中的有效步骤）

〈1〉将双面镜放在载物台上；三个螺钉高度分别为“h”

〈2〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）

〈3〉望远镜光轴与分光计中心轴垂直（自准法）

〈4〉望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直

3、注意事项：（主要）。

〈1〉不要用手摸三棱镜棱角、双面反射镜镜面

〈2〉读数时每半小格在游标盘上分成30等份；超过0°时要加360°

〈3〉计算时借位为60′

〈4〉钠灯开启后直至结束（中途不要关闭）再关闭。

四、数据及处理：（以下数据仅供参考、有错误请勿抄袭）

一、分光计测三棱镜顶角

表一：数据（注意单位）

平均

K=1

K=-1

K=1

K=-1

K=1

K=-1

K=1

K=-1

59°57′

示数

左

331°14′

211°10′

328°03′

208°09′

319°41′

199°34′

198°44′

318°48′

右

151°12′

31°10′

148°05′

28°07′

139°38′

19°34′

18°43′

138°43′

= 59°57′±5′或 59°57′±3′

结果分析：〈1〉结果评价（见课本p9页）

参考值：三棱镜棱角:60o±05′

百分差： ⅹ100%= ⅹ100%=0.09%

误差分析：（以下为分析方向、具体由同学自己写，勿抄老师）

（一）定性分析：

分光计属于精密仪器，其操作调节的要求在测量中产生的系统误差不是很大，主要有：

（1）载物台倾角对应的顶角系统误差

（2）望远镜垂直主轴时的叉丝像位置的系统误差

（3）望远镜和主轴的垂直度的系统误差

（4）平行光管狭缝较宽引起的误差

（5）人眼视觉引起的误差

（二）定量分析：

实验心得：（学生自己写，可视情况适当额外加分）。

实验建议：（学生自己写，可视情况适当额外加分）。

实验改进：（学生自己写，可视情况适当额外加分）。

范文三：北航物理实验研究性报告-分光仪的调整及反射法测量三棱镜的顶角]@]@]
@基础物理实验研究性报告
分光仪的调整与反射法测量三棱镜的顶角
第一作者马垂文
学号 10021093
第二作者陈晶
学号 10231002
所在院系高等工程学院
攻读专业电子信息工程
目录
摘要................................................................................................................................ 3
一、实验原理................................................................................................................ 3
1.1分光仪的调整................................................................................................... 3
1.2反射发测量三棱镜的顶角原理....................................................................... 5
二、实验仪器................................................................................................................ 6
三、实验主要步骤........................................................................................................ 6
3.1分光仪的调节原理及方法............................................................................... 6
3.2三棱镜的调整................................................................................................... 9
3.3三棱镜顶角的测量......................................................................................... 10
3.4数据处理......................................................................................................... 11
四、实验数据处理...................................................................................................... 11
4.1原始数据记录及处理..................................................................................... 11
4.2不确定度的计算............................................................................................. 12
4.3测量结果......................................................................................................... 12
五、误差来源分析...................................................................................................... 12
六、实验调节经验技巧总结...................................................................................... 13
在分光仪调整中快速找到十字反射像的方法................................................... 13
七、实验仪器的改进建议.......................................................................................... 14
关于分光仪调节方法的改进............................................................................... 14
方案1：......................................................................................................... 14
方案2：......................................................................................................... 15
八、感想与总结.......................................................................................................... 15
参考文献...................................................................................................................... 16
摘要
本文以“分光仪的调整与反射法测量三棱镜的顶角”为主要内容，先介绍了实验的基本原理与过程，而后进行了数据处理与不确定度计算。并参考其他相关文献进行了定量分析。同时还给出了调节分光仪调节的经验总结与方法，并参考其他文献，对现有实验仪器提出了改进的意见。
关键词：分光仪调节改良反射法
一、实验原理
1.1分光仪的调整
图1.JJY型分光仪
1.平行光管狭缝装置 2.狭缝装置锁紧螺丝 3.平行光管镜筒 4.游标盘制动架 5.载物台
6.载物台调平螺钉 7.载物台锁紧螺丝 8.望远镜筒 9.目镜筒锁紧螺丝 10.阿贝式自准直
目镜 11.目镜视度调节手轮 12.望远镜光轴俯仰角调节螺钉 13. 望远镜光轴水平方位调节
螺钉 14.支持臂 15.望远镜方位角微调螺钉 16.望远镜锁紧螺钉 17.望远镜转座与度盘锁
紧螺钉 18.望远镜制动架 19.底座 20.望远镜转座 21.主刻度盘 22.游标内盘 23.立柱
24.游标盘微调螺丝 25.游标盘锁紧螺钉 26.平行光管光轴水平方位调节螺钉 27.平行光管
光轴俯仰角调节螺钉 28.狭缝宽度调节手轮
分光仪的结构因型号的不同各有差别，但基本结构是相同的，一般都由底座、刻度读书盘、自准直望远镜、平行光管、载物平台5部分组成。下面介绍JJY型
分光仪（见图1）。
（1）三角底座
在三角底座中心，装有一垂直的固定轴，望远镜、主刻度圆盘、游标刻度圆盘都可绕它旋转，这一固定轴称为分光仪主轴。
（2）刻度圆盘
圆盘上刻有角度数值的称为主刻度盘，在其内侧有一游标盘，在游标盘上相对180°处刻有两个游标。主刻度盘和游标刻度盘都垂直于仪器主轴，并可绕主轴转动。
读数系统由主刻度盘和游标盘（角游标）组成，沿度盘一周刻有360个大格，每格1°，每大格又分成两小格，所以每小格为30′。主刻度盘内侧有一游标盘。主刻度盘可以和望远镜一起转动，游标盘可以和载物台一起转动，游标盘在它的对径方向有两个游标刻度，游标刻度的30个小格对应主刻度盘刻度的29个小格，所以这一读数系统的准确度为1′。它的读数原理与游标卡尺完全相同。
（3）载物平台
载物平台用来放置光学元件，如棱镜、光栅等，在其下方有载物台调平螺钉3只，以调节平台倾斜度（见图1中的6）。用螺钉7可调节载物平台的高度，当固紧时平台与游标刻度盘固联。固紧螺钉25，可使游标盘与主轴固联；拧动螺丝24，可使载物台与游标盘一起微动。
（4）自准直望远镜
图2.阿贝式自准直望远镜的构造
1．平面反射镜 2．物镜 3．叉丝分划板 4．小电珠 5．全反
射棱镜 6．目镜 7．目镜视场 8．绿十字反射像
自准直望远镜的结构如图2所示。它由目镜、全反射棱镜、叉丝分划板及物镜组成。目镜装在6处，全反射棱镜和叉丝分划板装中间套筒内，物镜装在2
处。叉丝分划板上刻有双十字叉丝和透光小十字刻线，并且与上叉丝与小十字刻线对称于中心叉丝，全反射棱镜紧贴其上。开启光源4时，光线经全反射棱镜照亮小十字刻线。当小十字刻线平面处在物镜的焦平面上时，从刻线发出的光线经物镜成平行光。如果有一平面镜将这个平行光反射回来，再经物镜，必成像于焦平面上，于是从目镜中可以同时看到叉丝和小十字刻线的反射像，并且无视差，如果望远镜光轴垂直于平面反射镜，反射像将与上叉丝重合。这种调节望远镜使之适于观察平行光的方法称为自准直法，这种望远镜称为自准直望远镜。
（5）平行光管
平行光管与底座固联，靠近仪器主轴的一端装有平行光管的物镜，另一端装有可调狭缝套筒，前后移动套管，使狭缝处在物镜的焦平面上，于是由狭缝产生的光通过物镜后成平行光。
1.2反射发测量三棱镜的顶角原理
反射法测顶角须使入射平行光经AB、AC面反射后能通过望远镜，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。如果主轴中心远离顶角A，AB、AC面的反射光不能通过主轴，从而也就不能通过望远镜；只有如图3所示，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平移靠主轴中心处。
图3 图4
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Ⅰ位置观察到AB面反射的狭缝像，在
Ⅱ位置观察到AC面反射的狭缝像时，望远镜转过了角度θ，由图4可知:
θ=α+（-i2）+（4） ????????又因为α=（2）+（-i4） ????????故有α=????二、实验仪器
分光仪、平面反射镜、三棱镜、钠灯及电源
三、实验主要步骤
3.1分光仪的调节原理及方法
分光仪常用于测量入射光与出射光之间的角度，为了能够准确测得此角度，必须满足两个条件：
1) 射光与出射光（如反射光、折射光）均为平行光；
2) 入射光与出射光都与主刻度盘平面平行。为此须对分光仪进行调整；使
平行光管发出平行光，其光轴垂直于仪器主轴（即平行于刻度盘平面）；
使望远镜接收平行光，其光轴垂直于仪器主轴；须调整载物平台，使其
上旋转的分光元件的光学平面平行于仪器主轴。下面介绍调整方法。
（1）粗调
调节水平调节螺钉（见图1之13），使望远镜居于支架中央，并目测调节望远镜俯仰螺钉（见图1之12）使光轴大致与主轴垂直，调节载物平台下方的3只螺钉外伸部分等长，使平台平面大致与主光轴垂直。这些粗调对于望远镜光轴的顺利调整至关重要。
（2）调节望远镜
? 望远镜调焦于无穷远
调节要求：
根据前述自准直原理，当叉丝位于物镜焦平面时，叉丝与小十字刻线的反射像共面，即绿十字与叉丝无视差，此时望远镜只接收平行光，或称望远镜调焦于无穷远。
调节方法：
在载物平台上（见图5）放置平面反射镜，构成如图2所示的自准直光路。
图5
开启内藏照明灯泡，照明透光小十字形刻线。调节目镜（转动目镜手轮，筒壁螺纹结构使得目镜筒在叉丝分划板筒内前后移动），改变目镜与叉丝分划板之间的距离，直至看清反射镜沿水平方向的方位，若平面反射镜的镜面在俯仰方向上已大致垂直于望远镜光轴，则在旋转载物台的过程中，总可以在某一位置，通过目镜看到一个绿色十字（可能不太清晰），如看不到则应视情况调节望远镜下方的俯仰螺钉或载物台下方的b1或b3螺钉，再一次粗调望远镜光轴大致与平面反射镜的镜面垂直。前后伸缩叉丝分划板套筒B，改变叉丝与物镜之间的距离，直到在目镜中清晰无视差的看到一个明亮的绿色小十字（透光小十字刻线的像）为止。
? 调整望远镜光轴与仪器主轴垂直
调整原理：
若望远镜光轴垂直于平面反射镜镜面，且平面镜镜面平行于仪器主轴，则望远镜光轴必垂直于仪器主轴。此时若将载物台绕仪器主轴转180°，使平面镜另一面对准望远镜，望远镜光轴仍将垂直于平面镜。若望远镜光轴开始时垂直于平面镜，但不垂直于仪器主轴，亦即平面镜镜面不平行于主轴，则将平面镜反转180°后，望远镜光轴不再垂直于平面镜镜面。
由光路成像的原理可知，当望远镜光轴垂直于平面镜镜面时，反射像绿十字与上叉丝重合，若同时有平面镜镜面平行于仪器主轴，则平面镜反转180°后，仍有望远镜主轴与平面镜垂直，绿十字仍与上叉丝重合。此时必有望远镜光轴垂直于主轴。若平面镜镜面不平行于仪器主轴，则平面镜反转180°后，绿十字与
上叉丝将不再重合。
调整方法：
在望远镜调焦于无穷远的基础上，观察绿色小十字，一般它会偏离上叉丝，调节载物台调皮螺钉b1或b3，使绿色小十字向上叉丝移近1/2的偏离距离，再调节望远镜俯仰调节螺钉，使绿色小十字与上叉丝重合（见图6），这时，望远镜光轴与平面镜镜面垂直。将平面镜反转180°，重复调节载物台调平螺钉b1或b3，并调节望远镜俯仰调节螺钉，使绿色小十字各自消除1/2与上叉丝的偏离量，再次使望远镜光轴与屏幕镜镜面垂直。如此重复几次，直至光轴与主轴垂直状态及平面镜与主轴的平行状态就改善一次。多次调节，逐渐达到完全改善为止，故称为逐次逼近调节。又由于每次各调1/2的偏离量，故又称半调法。
(a)(b)
图5—图06 —19(c)
? 调整叉丝分划板的纵丝与主轴平行
分划板的上叉丝与纵丝是互相垂直的。当纵丝与主轴不平行时，绕主轴转动望远镜，在望远镜视场中，会看到绿色小十字的运动轨迹与上叉丝相交。只要微微转动（不能有前后滑动）叉丝镜筒，达到绿色小十字的运动轨迹与上叉丝重合，叉丝方向就调好了。
（3）平行光管的调整
? 使平行光管产生平行光
当被光所照明的狭缝刚好位于透镜的焦平面上时，平行光管射出平行光。
调整方法：
将已调节好的望远镜对准平行光管，拧动狭缝宽度调节手轮（见图1之28），打开狭缝，松开狭缝套筒锁紧螺钉（见图1之2），前后移动狭缝套筒，当在已调焦无穷远的望远镜目镜中无视差的看到边缘清晰的狭缝像时，平行光管即发出平行光。
? 调平行光管光轴与仪器主轴垂直
望远镜光轴已垂直仪器主轴，若平行光管与其共轴，则平行光管光轴同样垂直主轴。
调整方法：
旋转望远镜至观察到狭缝像，调整平行光管俯仰调节螺钉（见图1之27），使狭缝像的中点与中心叉丝重合（中心叉丝与狭缝中点都可视为望远镜与平行光管光轴所垂直通过的地方）；或将狭缝横放，调平行光管的俯仰调节螺钉至狭缝的固定边与中心叉丝重合。
至此，分光仪的调整已基本完成，现已满足两个条件：
1) 入射光与出射光均为平行光；
2) 入射光与刻度盘平面平行，但出射光还未调至与刻度盘平面平行，这一
步与具体的测量内容有关，需结合分光仪的应用来进行。
3.2三棱镜的调整
（1）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仪器顶角A的两光学平面AB面和AC面（见图7），即望远镜分别对准AB面和AC面时均应有绿十字叉丝与上叉丝重合。
（2）三棱镜的放置
图7
如图7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为磨砂面。放置时，令三棱镜的AB（BC、AC）边平行于载物台上的径线Oa（Ob、Oc）。这样一来，在调节Oa（Oc）线下的调平螺钉a（c）时，整个棱镜将以bc（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。
（3）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，三棱镜的放置与调平螺钉的调节，要遵循调整第二面的方位时不致改变第一面的方位的原则。按照此原则，并掌握当某调平螺钉到平台中心的连线与三棱镜的一棱面平行时。调节此螺钉不会改变该棱面的方位的规律，调整就会得心应手，否则会给调整带来麻烦。
在调整三棱镜的过程中，可以看到应保证望远镜光轴的旋转平面与主轴的垂直关系不变，否则将造成测量角度的误差，损失分光仪测角的准确度。
3.3三棱镜顶角的测量
（1）调整三棱镜
将三棱镜放置于载物台上，使带测顶角A靠近中心，并使其一个光学面与载物台上的某根径线平行，用压杆法固定好棱镜。将望远镜对准三棱镜某光学平面，调节与另一光学平面平行的载物台径线下螺钉，使绿十字与上叉丝重合。同理再调整另一光学平面。
（2）反射法测三棱镜的顶角
? 偏心差的消除
在分光仪的生产过程中，分光仪的主刻度盘和游标盘不可能完全同心，读数时不可避免地将差生偏差，成为偏心差，这是仪器本身的系统误差。消除系统误差的办法是采用对径读数法。设开始时，左边游标的读数为α1，右边游标的读数为β1，当望远镜或载物台转过某一角度后，左边游标的读数为α2，右边游标的读数为β2，可以由左边的读数得其转角θ1=α2-α1，由右边读数得其转角θ2=β2-β1，然后取其平均
θ=1/2（θ1+θ2）=1/2 [（α2-α1）+（β2-β1）]
这就可以消除偏心差，得到准确的结果。
? 减小主刻度盘不均匀所造成的系统误差
如果主刻度盘不均匀，测量时将产生一定的系统误差。为了减少此系统误差，需要在刻度盘的不同部位进行多次测量，然后取其平均值。
测量方法：
每次测量时应改变初始值，即松开主刻度盘与望远镜的固紧螺钉（见图1之16），单独旋转主刻度盘50°～60°，测量次数不少于5次。
注意：
在推动望远镜时，应推动望远镜支臂（见图1之14），切勿直接推镜筒，以免破坏望远镜与仪器主轴的垂直关系，造成角度测量的超差。
3.4数据处理
① 原始数据列表表示；
② 计算定焦A及其不确定度u（A）。
四、实验数据处理
4.1原始数据记录及处理
据公式θ=1/2(θ1+θ2)= 1/2*(α2-α1)+(β2-β1 )]
以及实际情况：如，(α1-α2)＞
0或(β1-β2 )＞0时：
θ1=360°+(α2-α1)，θ2=360°+(β2-β1 )
再由A=1/2θ,得到下表：
4.2不确定度的计算
计算A的不确定度：
μa（A）=√)∑(Ai?A
k(k?1)=√2?A?2A
k?1°
因为游标盘的准确度为1′，则其误差限可认为是1′，所以：
μb（A）=△仪
√=1°√=0.0096°
则A的不确定度根据不确定度合成公式，有：
2μ（A）=√μ2a(A)+μb(A)=0.0848°
μ（A）A=0.0848°
59.985°×100%=0.1414%
4.3测量结果
A±μ（A）=59.99°±0.08°
五、误差来源分析
从实验的整体看来，可以发现，造成误差的原因可能有很多种。
系统误差方面，参考文献[2]中说:“实际上由于平行光管的光束被截割成两部分，每次对准只有一部分光束起作用，从而影响了成像质量，使得对准精度下降。”这是由测量方法引起的实验误差，为了减小该误差，应该将三棱镜放置的更加精确，或者采用更科学的实验方法。
除此之外，在实验的操作过程中由于种种原因会使望远镜、平行光管的调焦都有一定的系统性调焦误差，调焦系统误差将使方位角测量产生系统误差。文献
[3]表明，当狭缝位置偏离平行光管物镜焦平面时，如果只用一半光束来入射，实际读出的光束方位角和平行光管中心光束所对应的反射光束方位角之间会有相当显著的系统误差。即使离焦量只有1mm左右，双侧窗口的读数平均值也会
偏移1′左右，从而使顶角A的计算结果偏移1′左右。这一系统误差分量的绝对值，可能已经大于计算出的不确定度了。
另外，在操作过程中，我们不能保证望远镜与度盘在转动过程中不出现一点偏差，微小的滑动是不可避免的；为了能够看清纵丝，要保证一定的狭缝宽度，而狭缝过宽又会使纵丝难以对准狭缝中心，所以在实验时应当在保证能够看清纵丝的情况下狭缝宽度最小。
读数方面，由于游标盘的测量原理，在判断主尺与刻度盘的重合刻线时也有人为误差。当然，还有很多引入误差的因素，这里仅讨论以上几种。
六、实验调节经验技巧总结
在分光仪调整中快速找到十字反射像的方法
（1）望远镜俯视法
图8 图9
分光仪通过粗调，实现了载物台与转轴基本垂直、望远镜光轴与转轴基本垂直后，将望远镜的倾斜螺丝向上顶起，即使望远镜光轴与仪器转轴的角度略大于90°，即望远镜略微俯视平面镜(俯视的角度不能太大，1°～2°即可)，从平面镜反射的原理分析，望远镜俯视平面镜十字像出现的位置在望远镜出射和反射的视场重叠区域内，如图8所示。望远镜仰视平面镜则十字像出现的位置则较易跑出视场重叠区域，不容易看到十字像，如图9所示。
（2）望远镜光轴偏转法
在对分光仪粗调之后，载物台与转轴垂直，望远镜光轴与仪器转轴垂直，但
由于初学者对垂直度的判断不准确，故有些学生在粗调之后并只找到一面有十字像，或者两面都没有找到十字像。
如果转动载物台使平面镜的另一面对准望远镜，如看不到十字像，则可以转动载物台使望远镜对准有十字像的一面，通过调节望远镜倾斜螺丝，使十字像处于视场的最上方，转动载物台在另一面寻找十字像，通常可以找到。如果找不到，则转动载物台，使望远镜对准有十字像的那一面，调节望远镜的倾斜螺丝，使十字像调至视场的最下方，转动载物台，将原来无反射十字像的镜面对着望远镜，就可以找到十字像了。
七、实验仪器的改进建议
关于分光仪调节方法的改进
方案1：
分光仪的最佳状态的调节即是说要达到以下三点要求：
3) 望远镜的光轴转动扫过的面必须是一平面且与仪器转轴垂直；
4) 载物台面与仪器转轴垂直；
5) 平行光管的光轴与仪器转轴垂直。
传统的调节方法，用平板玻璃的两个平行光学面进行调节，其问题之所在如下:在平行平面镜的方向上，载物平台与仪器转轴的垂直条件不一定满足，在平面镜两个光学面法线方向调节完成之后，总在与其法线构成的角平分线方向上平板玻璃与载物台的整体倾斜，为了让这个方向的倾斜得以纠正回垂直与仪器转轴的位置上来，我们让这两个光学面的法线的角平分线也成为一个光学面的法线。让望远镜的光轴与前两个光学面垂直的同时也与这一新增加的光学面垂直就可以把这个方向上的倾斜纠正回来，从而使要求1和要求2在对二个光学面的调节过程中同时得以满足。
因而可以采用“T”型镜进行调节的改进调节方法：
在平板玻璃板上加上一个光学面其法线是另两个光学面的角平分线则这三个光学面，构成了一个“T”形镜，如图10。
图10
方案2：
在调节载物平台与仪器主轴垂直的时候，往往需要花费一些时间，且对初学者来说不易一次成功，对此现象，我认为可以在载物台与主刻度盘上加装水平气泡仪，根据气泡位置调节载物平台与主刻度盘平行，即对仪器主轴垂直。
八、感想与总结
在这篇研究性报告即将完成的时候，我已经做过六次物理实验了，分光仪实验是我的第一个实验，然而这份研究性报告带给我的收获却依然很大。在之前的实验中，我收获的是实验的方法与经验，而在完成研究性报告的过程中，我更多的收获了严谨、细致与规范。我想这大概就是这项课程内容设置的初衷吧。光学仪器和实验是非常精密的一类实验，但这也意味着更高的调整要求，在这次实验和研究报告的撰写过程中，我的收获主要有以下几点，希望能与大家分享：
a) 提高了我们综合分析的能力
当面对一个问题时，首先要考虑怎样解决，既而开始考虑解决的具体方法，在实验前必须提前预习，把整个实验的原理，流程和注意的事项掌握清楚，这才能保证你的实验又快又好的完成。在预习时要有目的，心中明白哪里是实验的重点，哪里是必须注意的问题。设计实验步骤，并预测实验中可能出现的问题。对实验的每细节进行分析，尽可能减小实验误差。这些都初步培养了我们实验的素质和能力。
b) 自主学习的能力得到增强
课前预习，向来是物理实验中一个重要环节。由于我的第一次实验就是分光仪，我对待它的态度也十分认真，最后顺利完成实验。在撰写物理实验报告的过程中，更是发现自己才疏学浅，很多内容都不清楚。又需要到一些学术论文的网站上查找相关资料，这也对我的自学能力起到了很大的锻炼作用。
c) 锻炼了我们认真做事，细致有耐心的品质
在光学实验中，必须要有很大的耐心，因为实验中每个变化都可能是细微的，必须集中精力才能去发现它，不可以急于求成。如果实验数据与正确数据相差过大时，应该把整个实验过程回想一下，对照每一步骤寻求问题所在，重新做一次。
在实验过程中，实验老师的耐心讲解和对工作的认真态度给我留下了很深刻的印象。实验老师对待工作极其认真，在实验前，老师细心的给大家讲解下实验的注意事项，对于我们实验中出现的问题都给予耐心的讲解，而且，在我们实验进行中和实验结束后，她们还启发我们思考实验的一些外延内容，这对我们将实验所进行的内容跟课本密切联系起来，将知识更充分地掌握。
参考文献
[1]李朝荣等.《基础物理实验（修订版）》.北京航空航天大学出版社.2010年6月.
[2]角度计量编写组.角度计量.北京:中国标准出版社，1984.
[3]刘斌，朱鹤年.两种三棱镜顶角测量方案的初步比较.清华大学.
[4]刘烈.分光仪调整方法探讨.上海工程技术大学基础教学学院.
[5]周平.关于分光仪调节方法的改进.

范文四：3-10用分光计测三棱镜顶角]@]@]
@专业班次姓名日期
一、实验名称
用分光计测三棱镜顶角
二、实验目的
采用自准法测量三棱镜的顶角
三、实验器材
分光计（JJY1’型），由望远镜、载物台、平行光管、读数装置和底座五部分组成。
四、实验原理
图是自准法测量三棱镜顶角的示意图，图中所示三棱镜是横截面为等边三角形的柱体，AB和AC式透光的光学表面，又称折射面，其夹角A称为三棱角的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱角的底面。
实验中利用望远镜自身产生平行光，固定载物台，转动望远镜光轴，先使棱镜AB面反射的十字像落在分划板上双十字叉丝上部的交点上（即望远镜光轴与三棱镜AB垂直），记下刻度盘对称游标的方位角读数??和??"。然后再转动望远镜使AC面反射的十字像与双十字叉丝的上交点重合，记下读数???和??"?（注意??与???分别为同一游标窗口上读得的望远镜在位置I和位置II的方位角，而??"与??"?则为另一游标窗口上读得的方位角），两次读数相减即得顶角A的补角?。
??
12
(?1??2)?
12
[(?II??I)?(?"II??"I)]
则三棱镜的顶角
A?180???180?
?
?
12
[(?II??I)?(?"II??"I)]
五、实验数据
（1）重复测量6次，并将测得的游标读数填入表
望远镜位置的方位角读数
（2）根据公式，计算三棱镜的顶角A，并求出A。（3）估算出的测量不确定度?A，写出结果表示。
成绩：教师：日期

范文五：用分光计测三棱镜顶角

物理实验报告

年级专业：姓名：学号：组别：

一、实验名称：用分光计测三棱镜顶角

二、实验目的：采用自准法测量三棱镜的顶角

三、实验器材：JJY1’型分光计、双面反射镜、三棱镜。四、实验原理：自准法测量三棱镜顶角示意图：

三棱镜是横截面为等边三角形的柱体

AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角A称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。

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面反射的十字像落在分划板上的双十字叉丝上部的交点上（即望远镜光轴与三棱镜AB垂直），记下刻度盘对称游标的方位角读数??和?"?。然后再转动望远镜（或载物台）使AC面反射的十字像与双十字叉丝的上交点重合（即望远镜光轴与AC面垂直），记下读数???和?"??（注意??与???分别为同一游标窗口上读得的望远镜在位置I和位置II的方位角，而?"?与?"??则为另一游标窗口上读得的方位角），两次读数相减即得顶角

A的补角?

??(?1??2)?[(??????)?(?"????"?)]

则三棱镜的顶角

212

A?180????180??[(??????)?(?"????"?)]

五、实验步骤：

(一)分光计的调节

为了精确测量，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。调节好分光计的要求是：（1）平行光管出射平行光；（2）望远镜接收平行光；

（3）经过光学元件的光线构成的平面应与仪器的中心转轴垂直，即平行光管和望远镜的光轴与分光计的中心转轴垂直，载物台中轴线与中心轴线重合。调节步骤： 1.目测粗调

根据眼睛粗略估计，调节望远镜和平行光管上的高低调节螺钉，使它们的光轴大致与中心转轴垂直，调节载物台下的三个水平调节螺钉，使其大致处于水平状态。

2.采用自准调整法进行细调，这是以在物面上成一个与物对称的像为依据来调整光路的方法。

（1）接上电源，打开开关，调节目镜，直到能够清楚地看到分划板上的双十字叉丝为止。旋转目镜装置，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。

（3）放松目镜紧锁螺钉，前后拉动目镜套筒，调节分划板与物镜之间距离，使模糊的绿色亮十字清晰。注意使叉丝与亮十字的反射像之间无视差，如有视差，则需反复调节，予以消除。如果没有视差，说明望远镜以聚焦于无穷远。

（4）调节望远镜光轴和分光计中心转轴垂直。若望远镜的光轴与反射镜的镜面垂直，则反射

的绿十字像应与分划板上的双十字叉丝的上十字叉丝重合，如（a）目镜视场所示。当反射镜两面反射的绿十字像都能与上十字叉丝重合，则说明望远镜的光轴和分光计的中心转轴垂直。但一般开始时二者并不重合，需要仔细调节。

3 C

（二）采用自准法测量三棱镜的顶角

1.调节三棱镜的主截面与分光计中心转轴垂直

图8-6 三棱镜在小平台上的

取下双面反射镜，将三棱镜按图所示放在载物台上，使三个面分别与载物台调平螺钉的连线垂直。此时，当调节螺钉2时，只改变AB光学面法线的方向而不影响AC光学面，同理，当调节螺钉3时，只改变AC面法线的方向而不影响AB面。转动载物台，在望远镜中找到AB面反射回来的绿十字像，调节螺钉2，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的绿十字像均与上部十字叉丝重合，说明此时三棱镜的主截面与分光计的中心转轴已经垂直（整个调节过程中禁止调节望远镜和载物台调平衡螺钉1）。 2.测量三棱镜顶角A

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，使反射回来的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??和?"?，填入表格。再转动望远镜对准AB面，使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???和?"??，填入表格。

A?180????180??[(??????)?(?"????"?)]

?(A1?A2?A3?A4?A5?A6)= ,

?A?

i?1

?(Ai?)26(6?1)

? A???A?

七、操作后思考题

范文六：分光计测量三棱镜顶角1

分光计测量三棱镜顶角

一、实验目的：

1、了解分光计的结构和各个组成部分的作用； 2、学习分光计调节的要求和调节方法； 3、测量三棱镜顶角；

二、实验仪器与用具：

1、分光计：（型号：JJY-Π型, 编号：99056400），最小刻度

1"；

2、三棱镜棱角:60o±5′（材料：重火石玻璃，nD = 1.6475）； 3、双面反射镜，变压器(6.3V/220V)

三、实验原理：

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面发射的十字像落在分划板上双十字叉丝上部的交点上（即望远镜光轴与三棱镜AB垂直），记下刻度盘对称游标的方位角读数 ? I和 ? " I。然后再转动望远镜（或载物台）使AC面发射的十字像与双十字叉丝的上交点重合（即望远镜光轴与AC面垂直），记下读

?I?II

数 ? II 和 ? "II（注意与分别为同一游标窗口上读得的望远镜在位置上

I和位置II的方位角，而 ? " I和 ? " II则为另一游标窗口上读得的方位角，两次读数相减即得顶角A的补角 ?

(?1??2)?

????II??I????"II??"I???

则三棱镜的顶角

A?180???180?

????II??I????"II??"I???

四、实验步骤（一）分光计的调节

总要求：望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。分要求：有三个如下：

〈1〉望远镜调焦到无穷远（接收平行光）、其光轴与分光计中心轴垂直

调整方法：

①对望远镜的目镜进行调焦，从望远镜中能清晰看到分划板十字

准线

②对望远镜的物镜进行调焦，用“自准直法”进行，从望远镜中能

清晰看到绿“+”字像、且无视差。

③分别从望远镜看到从小镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，

均与分光板的调

整用线（分划板上方的十字叉线）重合。

④在望远镜能接收平行光的基础上，根据反射定律，应用“各半调

节法”进行调整。

〈2〉载物台垂直仪器主轴

调整方法：

将双面镜旋转90°，同时旋转载物台90°，调节一个螺丝，分

别从望远镜看到从

双面镜两反射面反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调

整用线（分划板上方的十字叉线）重合。

〈3〉平行光管出射平行光；

调整方法：

从望远镜里看到平行光管狭缝清晰像呈现在分划板上且无视差。望远镜对准平行光管（注意：这一步及后面操作绝对不能动望远镜的仰角调节螺丝以及物镜和目镜的焦距），从望远镜观察平行光管狭缝的像，调节平行光管透镜的焦距，使从望远镜清晰看到狭缝的像（一条明亮的细线）呈现在分划板上为止。这时望远镜接收到的是平行光，也就是说，平行光管出射的是平行光。

〈4〉平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直

调整方法：

望远镜看狭缝像与分光板竖直准线重合，狭缝像转90o后又能与中

心水平准线重合。

（二）采用自准法测量三棱镜的顶角

（1）调节三棱镜的柱截面与分光计中心转轴垂直（2）测量三棱镜顶角A

五、实验记录

望远镜位置的方位角读数

A1?180??A2?180??A3?180??A4?180??A5?180??

1212

121212

[(336?15"?215?56")?(156?4

"?35?48")]?59?43"

[(336?2"?215?59")?(155?59"?35?50")]?59?54"

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范文七：用分光计测三棱镜顶角]@]@]
@用分光计测三棱镜顶角
1、实验目的
用分光计测量三棱镜顶角，不仅可以掌握分光计的调整和使用，同时还可以学习光学方法精确测量角度的方法。学好分光计的调整与使用，可以为今后使用其他精密光学仪器打下良好的基础。
2、实验器材
分光计、双面发射机、三棱镜。
3、实验原理
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面发射的十字像落在分划板上双十字叉丝上部的交点上（即望远镜光轴与三棱镜AB垂直），记下刻度盘对称游标的方位角读数? I 和? " I 。然后再转动望远镜（或载物台）使AC面发射的十字像与双十字叉丝的上交点重合（即望远镜
?光轴与AC面垂直），记下读数 II 和 ? "II （注意 ? I与? II 分
别为同一游标窗口上读得的望远镜在位置上I和位置II的方位角，而 ? "I 和 ? "II 则为另一游标窗口上读得的方位角，两次读数相减即得顶角A的补角 ?
??(?1??2)?????II??I????"II??"I???
1
2
12
则三棱镜的顶角
1
A?180????180?????II??I????"II??"I???? 2
4、实验步骤（一）分光计的调节（1）平行光管出射平行光；
（2）望远镜接受平行光（即望远镜聚焦于无穷远处）；
（3）经过光学元件的光线构成的平面应与仪器的中心转轴垂直，即平行光管和望远镜的光轴与分光计的中心转轴垂直，载物台中轴线与中心转轴重合。
（二）采用自准法测量三棱镜的顶角
（1）调节三棱镜的柱截面与分光计中心转轴垂直（2）测量三棱镜顶角A
5、实验记录
望远镜位置的方位角读数
6、实验处理
1、计算三棱角的顶角A求出 A 。
2、估算出的测量不确定度 A ，写出结果表示。解：1、 A 1 = 180 ? -1/2(120°19′+120°6′)=59°42′ A 2= 180 ? -1/2(120°03′+118°19′)=59°39′
? A 3 = 180 -1/2(110°04′+118°44′)=60°06′ ?A180 4 = -1/2(119°03′+119°05′)=60°11′
?
A 5 = 180 ? -1/2(120°06′+120°05′)=59°55′
AA1A2A3A4A5 =( + + + + )/5=59°57′
2、因为A＝180 o－
所以ΔA=Δ?
因为??(?1??2)????II??I????"II??"I????22
?
1
1
1
所以 ΔA=Δφ=2
他们的不确定都由A类分量和B类分量按照“方－和－根”合成。
其中A类分量取平均值的标准偏差 s
?
?
分光计刻度盘（主尺）最小分度y是0.5o（30ˊ）,游标（副尺）是30
y
?1?，仪器误差也是1ˊ, 个分度，因此仪器的最小读数 ??n
因此B类分量取仪器误差为? B =0.5ˊ
?
A
把四个角度的不确定度代入可以得出
：
1
?A?
2
? A =4"
因此顶角的测量结果是：59°57′ 4′
?

范文八：基础物理实验研究性报告-分光仪的调整及反射法测三棱镜顶角]@]@]
@基础物理实验研究性报告
分光仪的调整及反射法测量三棱镜的底角
作者王海宇
学号 13131056
作者王虹凯
学号 13131085
所在院系交通科学与工程学院
就读专业车辆工程
目录
摘要 ............................................................................................................................................ 3
一．实验原理……………………………………………………………………………………………………………………….3
1.1分光仪的调整…………………………………………………………………………………………………………………3
1.2反射法测三棱镜顶角……………………………………………………………………………………………………..4
二．实验仪器……………………………………………………………………………………………………………………….5
三．实验主要步骤………………………………………………………………………………………………………………………5
3.1分光仪的调节原理及方法…………………………………………………………………………………………………….6
3.2三棱镜的调整………………………………………………………………………………………………………………………..7
3.3三棱镜顶角的测量………………………………………………………………………………………………………………..8
3.4 数据处理………………………………………………………………………………………………………………………………8
四．实验数据处理……………………………………………………………………………………………………………………..8
4.1 原始数据记录及处理…………………………………………………………………………………………………………..9
4.2 不确定度的计算…………………………………………………………………………………………………………………..9
4.3 测量结果………………………………………………………………………………………………………………………………9
五．误差分析来源……………………………………………………………………………………………………………………..9
六．实验仪器的改进建议………………………………………………………………………………………………………….9
七．收获与感想…………………………………………………………………………………………………………………………10
参考文献…………………………………………………………………………………………………………………………….11
摘要
本文以“分光仪的调整及反射法测三棱镜的底角”为主要实验内容，先介绍了实验原理、主要光学仪器及其原理，之后进行了实验数据处理及不确定度的计算，并参考其他文献对实验误差进行了分析，最后总结了实验操作经验及改进方法。关键词分光仪调节反射法实验操作经验改进
一．实验原理
1．1分光仪的调整
分光仪的结构因型号不同各有差别，但基本结构式相同的，一般都由底座、刻度读书盘、自准直望远镜、平行光管、载物平台5部分构成。下面接收JJY型分光仪（见图○1）
1 图 ○
(1)三角底座
在三角底座中心，装有一垂直的固定轴，望远镜、主刻度圆盘、游标刻度圆盘都可饶它旋转，这一固定轴称分光仪主轴。
(2)刻度圆盘
圆盘上刻有角度数值的称主刻度盘，在其内侧有一游标盘，在游标盘上相对180?处刻有两个游标。主刻度盘和游标刻度盘都垂直于仪器主轴，并可绕主轴转动。
读数系统由主刻度盘和游标盘（角游标）组成，沿度盘一周刻有360个大格，每格1?，每大格又分成两小格，所以每小格为30′。主刻度盘内侧有一游标盘。主刻度盘可以和望远镜一起转动。游标盘在它的对径方向有两个游标刻度，游标刻度的30
个小格对应主刻度盘
的29个小格，所以这一读书系统的准确度为1′。它的读数原理与游标卡尺完全相同。
(3)载物平台
载物平台用来放置光学元件，如棱镜、光栅等，在其下方有载物台调平螺钉3只，以调
1中的6）节平台倾斜度（见图○。用螺钉7可调节载物平台的高度，当固紧时平台与游标刻度
盘固联。固紧螺钉25，可是游标盘与主轴固联；拧螺钉24，可使载物台与游标盘一起微动。
(4)自准直望远镜
2所示。它由目镜、全反射棱镜、叉丝分划板及物镜组成。目自准直望远镜的结构如图○
镜装在A筒内，全反射棱镜和叉丝分划板装在B筒内，物镜装在C筒内，A筒通过手轮可在B筒内前后移动，B筒（连A筒）可在C筒内移动。叉丝分划板上刻有双十字形叉丝和透光小十字刻线，并且上叉丝与小十字刻线对称于中心叉丝，全反射棱镜紧贴于其上。开启光源S时，光线经全反射棱镜照亮小十字刻线。当小十字刻线处在物镜的焦平面上时，从刻线出发的光线经物镜成平行光。如果有一个平面镜将这个平行光反射回来，再经物镜，必成像于焦平面上，于是从目镜中可以同时看到叉丝和小十字刻线的反射像，并且无视差。如果望远镜光轴垂直于平面反射镜，反射像将于上叉丝重合。这种调望远镜使之适于观察平行光的方法称为自准直法，这种望远镜称为自准直望远镜。
望远镜可通过螺钉16的固紧与主刻度盘固联，又可通过螺钉17
飞固紧与主轴固联，此
时拧动望远镜微调螺钉15，望远镜将连同主刻度盘绕主轴微动。
(5)平行光管
平行光管与底座固联，靠近仪器主轴的一端装有平行光管的物镜，另一端装有可调狭缝套管，前后移动套管，使狭缝处在物镜的焦平面上，于是由狭缝产生的光通过物镜后成平行光。
1．2反射法测量三棱镜的原理
反射法测顶角须使入射平行光经AB、AC面反射后能通过望远镜，而望远镜是绕主轴旋
3 左图所示，顶转的，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。如图○
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。
3 图○
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；另一部分光由AC面反射。当望远镜在Ⅰ位置观察到AB面反射的狭缝像，在Ⅱ位置观察到AC
3右图可知面反射的狭缝像时，望远镜转过了角度θ，由图○
θ=α+（?????-i2）+(-i4) 又α=（-i2）+(-i4) 故有α= 22222
二．实验仪器
分光仪、平面反射镜、三棱镜、钠灯及电源
三．实验步骤
3.1分光仪的调解原理及方法
分光仪常用于测量入射光和出射光之间的角度，为了能够准确测量此角度，必须满足两
1入射光与出射光(如反射光、折射光等)均为平行光；○2入射光与出射光都与刻度盘个条件：○
平面平行。为此须对分光仪进行调整：使平行光管发出平行光，其光轴垂直于仪器主轴(即平行于刻度盘平面)；使望远镜接收平行光，其光轴垂直于仪器主轴；须调整载物平台，使其上旋转的分光元件的光学平面平行于仪器主轴。下面介绍调整方法。
（1）粗调
1之13）调节水平调节螺钉见（图○，使望远镜居于支架中央，并目测调节望远镜俯仰螺钉（见
1 之12）使光轴大致与主轴垂直，调节载物平台下方的3只螺钉外伸部分等长，使平台平图○
面大致与主光轴垂直。这些粗调对于望远镜光轴的顺利调整至关重要
（2）调节望远镜
望远镜调焦于无穷远
调节要求：
根据前述自准直原理，当叉丝位于物镜焦平面时，叉丝与小十字刻线的反射像共面，即绿十字与叉丝无视差，此时望远镜只接收平行光，或称望远镜调焦于无穷远。
调节方法：
4）放置平面反射镜，构成如图2 所示的自准直光路。在载物平台上（见图○
开启内藏照明灯泡，照明透光小十字形刻线。调节目镜，转动
目镜手轮（筒壁螺纹结构使得目镜筒在叉丝分划板筒内前后移动），改变目镜与叉丝分划板之间的距离，直至看清反射镜沿水平方向的方位，若平面反射镜的镜面在俯仰方向上已大致垂直于望远镜光轴，则在旋转载物台的过程中，总可以在某一位置，通过目镜看到一个绿色十字（可能不太清晰），如看不到则应视情况调节望远镜下方的俯仰螺钉或载物台下方的b1 或b3 螺钉，再一次粗调望远镜光轴大致与平面反射镜的镜面垂直。前后伸缩叉丝分划板套筒B，改变叉丝与物镜之间的距离，直到在目镜中清晰无视差的看到一个明亮的绿色小十字（透光小十字刻线的像）
为止。
调整望远镜光轴与仪器主轴垂直
调整原理：
若望远镜光轴垂直于平面反射镜镜面，且平面镜镜面平行于仪器主轴，则望远镜光轴必垂直于仪器主轴。此时若将载物台绕仪器主轴转180°，使平面镜另一面对准望远镜，望远镜光轴仍将垂直于平面镜。若望远镜光轴开始时垂直于平面镜，但不垂直于仪器主轴，亦即平面镜镜面不平行于主轴，则将平面镜反转180°后，望远镜光轴不再垂直于平面镜镜面。由光路成像的原理可知，当望远镜光轴垂直于平面镜镜面时，反射像绿十字与上叉丝重合，若同时有平面镜镜面平行于仪器主轴，则平面镜反转180°后，仍有望远镜主轴与平面镜垂直，绿十字仍与上叉丝重合。此时必有望远镜光轴垂直于主轴。若平面镜镜面不平行于仪器主轴，则平面镜反转180°后，绿十字与上叉丝将不再重合。
调整方法：
在望远镜调焦于无穷远的基础上，观察绿色小十字，一般它会偏离上叉丝，调节载物台调皮螺钉b1 或b3，使绿色小十字向上叉丝移近1/2 的偏离距离，再调节望远镜俯仰调节螺
5）钉，使绿色小十字与上叉丝重合（见图○，这时，望远镜光轴与平面镜镜面垂直。将平面
镜反转180°，重复调节载物台调平螺钉b1或b3，并调节望远镜俯仰调节螺钉，使绿色小十字各自消除1/2 与上叉丝的偏离量，再次使望远镜光轴与屏幕镜镜面垂直。如此重复几次，直至光轴与主轴垂直状态及平面镜与主轴的平行状态就改善一次。多次调节，逐渐达到完全改善为止，故称为逐次逼近调节。又由于每次各调1/2 的偏离量，故又称半调法。
调整叉丝分划板的纵丝与主轴平行
分划板的上叉丝与纵丝是互相垂直的。当纵丝与主轴不平行时，绕主轴转动望远镜，在望远镜视场中，会看到绿色小十字的运动轨迹与上叉丝相交。只要微微转动（不能有前后滑动）叉丝镜筒，达到绿色小十字的运动轨迹与上叉丝重合，叉丝方向就调好了。
（3）平行光管的调整
使平行光管产生平行光
被光所照明的狭缝刚好位于透镜的焦平面上时，平行光管射出平行光。
调整方法：
1 之28）将已调节好的望远镜对准平行光管，拧动狭缝宽度调节手轮（见图○，
打开狭缝，
1 之2）松开狭缝套筒锁紧螺钉（见图○，前后移动狭缝套筒，当在已调焦无穷远的望远镜目
镜中无视差的看到边缘清晰的狭缝像时，平行光管即发出平行光。
调平行光管光轴与仪器主轴垂直
望远镜光轴已垂直仪器主轴，若平行光管与其共轴，则平行光管光轴同样垂直主轴。调整方法：
1 之27）旋转望远镜至观察到狭缝像，调整平行光管俯仰调节螺钉（见图○，使狭缝像的
中点与中心叉丝重合（中心叉丝与狭缝中点都可视为望远镜与平行光管光轴所垂直通过的地方）；或将狭缝横放，调平行光管的俯仰调节螺钉至狭缝的固定边与中心叉丝重合。至此，分光仪的调整已基本完成，现已满足两个条件：
1) 入射光与出射光均为平行光；
2) 入射光与刻度盘平面平行，但出射光还未调至与刻度盘平面平行，这一步与具体的测量内容有关，需结合分光仪的应用来进行。
3.2三棱镜的调整
（1）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仪器顶角A 的两光学平面
6）AB 面和AC 面（见图○，即望远镜分别对准AB 面和AC 面时均应有绿十字叉丝与上叉丝
重合。
（2）三棱镜的放置
如图7 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 为磨砂面。放置时，令三棱镜的AB（BC、AC）边平行于载物台上的径线Oa（Ob、Oc）。这样一来，在调节Oa（Oc）线下的调平螺钉a(c)时，整个棱镜将以bc(ba)为轴转动，由于AB(AC与bc(ba)垂直,故不会影响AB（AC）面与仪器主轴的相对关系。（3）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，三棱镜的放置与调平螺钉的调节，要遵循调整第二面的方位时不致改变第一面的方位的原则。按照此原则，并掌握当某调平螺钉到平台中心的连线与三棱镜的一棱面平行时。调节此螺钉不会改变该棱面的方位的规律，调整就会得心应手，否则会给调整带来麻烦。在调整三棱镜的过程中，
可以看到应保证望远
镜光轴的旋转平面与主轴的垂直关系不变，否则将造成测量角度的误差，损失分光仪测角的准确度。
3．3三棱镜顶角的测定（1）调整三棱镜
将三棱镜放置于载物台上，使带测顶角A 靠近中心，并使其一个光学面与载物台上的某根径线平行，用压杆法固定好棱镜。将望远镜对准三棱镜某光学平面，调节与另一光学平面平行的载物台径线下螺钉，使绿十字与上叉丝重合。同理再调整另一光学平面。（2）反射法测三棱镜的顶角偏心差的消除
在分光仪的生产过程中，分光仪的主刻度盘和游标盘不可能完全同心，读数时不可避免地将差生偏差，成为偏心差，这是仪器本身的系统误差。消除系统误差的办法是采用对径读数法。设开始时，左边游标的读数为α1，右边游标的读数为β1，当望远镜或载物台转过某一角度后，左边游标的读数为α2，右边游标的读数为β2，可以由左边的读数得其转角
θ1=α2-α1，由右边读数得其转角θ2=β2-β1，然后取其平均 θ=1/2（θ1+θ2）=1/2 [（α2-α1）+（β2-β1）] 这就可以消除偏心差，得到准确的结果。 * 减小主刻度盘不均匀所造成的系统误差
如果主刻度盘不均匀??量时将产生一定的系统误差。为了减少此系统误差，需要在刻度的不同部位进行多次测量。然后取其平均值。测量方法：
1之16）每次测量时应改变初始值，即松开主刻度盘与望远镜的固紧螺钉，见（图○，单
独旋转主刻度盘50°～60°，测量次数不少于5 次。
注意：
1 之14）在推动望远镜时，应推动望远镜支臂（见图○，切勿直接推镜筒，以免破坏望远
镜与仪器主轴的垂直关系，造成角度测量的超差。 3.4数据处理
（1）原始数据列表表示
（2）计算定焦A及其相对不确定度u(A)
四．实验数据处理
4.1原始数据的处理与分析
θ=1/2[( α2 - α1)+( β2-β1)]
再根据实际情况（即当测量时转过360°时），另由A=1/2θ可得下表：
4.2相对不确定度的计算
u(A)=
2 Ai?A
K K?1
= 0.04280°ub A 1×
1
=0.00962°
u(A)= ua(A) = 0.04° 4.3实验测量结果 A±u A =60.08°±0.04°
本次实验三棱镜顶角参考值A0=60°00′ 百分差：Ep=
A?A0A0
×100%=0.133%
实验结果在本方法测量的误差范围内与标准值相符合的。
五．误差来源分析
在使用分光仪测量三棱镜的顶角和透镜的折射率的实验中，误差主要来源于以下几个方面： ①、实验仪器其本身的误差，如愿盘刻度不均匀造成的系统误差；
②、是观察现象时由于狭缝有一定的宽度，以及狭缝像的边缘模糊造成确定角度时的不准确；
③、是调节平行光管时，平行光管与平面并非完全垂直造成的误差;
④、是读数时人的眼睛可能并非与刻度盘垂直，造成视觉误差产生数据的偏差; ⑤、是在测三棱镜顶角的时候，人可能会碰到平行光管，使得平行光管的入射光变得不再平行等。
六．实验仪器的改进建议
1加载光源
在调整分光仪时，有些同学可能会因为光线太弱，看不到上叉丝。虽然做实验的时候旁边会有一个手电筒来增加光线强度，使我们能准确的找到上叉丝。但是因为是用手去拿住手电筒，并且还要自己去调整角度来使手电筒的光线能够进入自准直望远镜内，这就使得我们在调整分光仪的时候有一只手被占用，不能更好的来调整分光仪得到我们想要的实验现象。所以我的改进是在自准直望远镜的物镜处装载一个光源，在光线太弱的情况下打开这个光源就可以更加明显的看到十字叉丝，并且还不会占用一只手来控制，这样有两只手空闲出来的我们能够更加灵活准确的调节分光仪来寻找实验现象。
2用水平仪粗调
在进行实验的时候，有些同学因为开始在调整望远镜光轴与仪器主轴垂直时因为一开始整载物台和望远镜不是处于水平状态，导致在这个上花费太多时间，后面的实验没有时间去尝试。所以如果一开始能够用水平仪粗调，就会省下很多时间。
七．收获与感想
1071分光仪的实验我做了两次，两次的感觉截然不同。第一次做预实验的时候，虽然
也有好好预习，老师讲的时候也认真地听了，但是做的时候还是遇到了这样那样的问题。一开始分光仪没有调平，我在这个分光仪的调整上用了接近一个小时。当时做的时候因为旁边的人都很快的调整好，所以我就很着急，越着急越调整不好。在测棱镜折射率的时候一不小心碰了棱镜而重新调整了半天。第二次做的时候吸取了第一次的教训与经验，所以很快就做了出来。我的感悟是不能心急，做实验的时候一定要保持一个平常的心态，要积极乐观，相信自己很快就能做出实验。而且在做实验之前一定要好好地预习，就算做好了预习也要好好
的听老师讲实验要注意的问题。这是我在做分光仪实验中的一点感想吧。
这是我和同学第一次做研究性实验报告，可能并不是那么的完美，比如那些实验原理还是得照着课本打字，但是我们在做这份研究性实验报告的时候也收获了好多
（1）团结协作能力
这份实验报告是由我和同学一起协作完成，可以说，没有我们两个人的精诚合作，就不会有这份报告的诞生，我们合理分工，以极高的效率完成了这份研究性实验报告。（2）综合分析能力
当面对一个问题时，我们要做的就是先弄清楚它的原理或者原因，其次我们应该去仔细思考这个问题，并思考能否由一个问题再延伸出另外一个问题，这就首先需要我们的仔细观察的能力，然后我们需要去查阅资料，认真思考，知道提出解决问题的方法，这就是我们对问题的综合分析能力。参考文献
[1]李朝荣等.《基础物理实验（修订版）》.北京航空航天大学出版社.2010 年9月 [2]侯双七《测定三棱镜顶角要注意棱镜的位置》 [3]周凯宁，肖宁等《三种测量三棱镜顶角方法的对比》
.

范文九：分光仪的调整、反射法测三棱镜顶角及最小偏向法测三棱镜折射率]@]@]
@基础物理实验研究性报告
分光仪的调整、反射法测量三棱镜的顶角及最小偏向角法测量三棱镜折射率
第一作者：孔祥鑫
学号： 11011041
第二作者：孙文波
学号： 11011031
所在院系：材料科学与工程学院
摘要
本文以“分光仪的调整、反射法测量三棱镜顶角及最小偏向法测量三棱镜折射率”为主要内容，依次介绍了实验原理、实验仪器、实验步骤，随后进行了数据处理及误差分析，并进行了误差的定量分析，同时还给出了调节分光仪调节的技巧与经验，也对实验提出了一些改进意见，最后写了自己的体会和收获。
关键词：分光仪，三棱镜，顶角，折射率，误差分析
目录
摘要......................................................................................................................... I 目录........................................................................................................................ II
一、实验原理........................................................................................................ 1
1.1分光仪的调整 ......................................................................................... 1
1.1.1分光仪的结构 .............................................................................. 1
1.1.2分光仪的调节原理及方法 .......................................................... 2
1.2反射法测量三棱镜顶角 ......................................................................... 5
1.2.1三棱镜的调整 .............................................................................. 5
1.2.2反射法测量三棱镜顶角的测量原理 .......................................... 6
1.3最小偏向角法测量三棱镜折射率 ......................................................... 6
二、实验仪器........................................................................................................ 7
三、实验步骤........................................................................................................ 7
3.1分光仪的调整 ......................................................................................... 7
3.2三棱镜顶角的测量 ................................................................................. 8
3.3最小偏向角法测量棱镜折射率 ............................................................. 8
四、实验数据处理................................................................................................ 9
4.1反射法测三棱镜顶角 ............................................................................. 9
4.1.1原始数据处理 .............................................................................. 9
4.1.2不确定度计算 .............................................................................. 9
4.2最小偏向法测量棱镜折射率 ............................................................... 10
4.2.1原始数据处理 ............................................................................ 10
4.2.1不确定度计算 ............................................................................ 11
五、误差分析...................................................................................................... 11
5.1误差来源分析 ....................................................................................... 11
5.2探究平行光管的光是否垂直磨砂面BC射入对反射法测三棱镜顶角
实验结果的影响.................................................................................................. 12
5.3三棱镜顶角及三棱镜折射率误差定量分析 ....................................... 13
六、注意事项...................................................................................................... 15
七、分光仪调节技巧与经验.............................................................................. 15
八、实验仪器改进建议...................................................................................... 16
方案一利用激光进行辅助调节.................................................................. 16
方案二利用水准仪进行辅助调节.............................................................. 16
九、实验感想与收获.......................................................................................... 17
参考文献.............................................................................................................. 18
原始数据记录纸.................................................................................................. 19
一、实验原理
1.1分光仪的调整
1.1.1分光仪的结构
1一狭缝套筒;2一狭缝套简锁紧螺钉;3一平行光管;4一制动架;5一载物台;6一载物台调平螺钉;7一载物台与游标盘联结螺钉;8一望远镜;9一望远镜锁紧螺钉;10一阿贝式自准直目镜; 11一目镜视度调节手轮;12一望远镜光轴俯仰调节螺钉;13一望远镜光轴水平凋节螺钉;14一支臂; 15一望远镜微调螺钉;16一望远镜与度盘联结螺钉;17一望远镜固紧螺钉（位于图后与螺钉16对称位置）;18一制动架(一);19一底座;20一转座;21一度盘;22一游标盘;23一立柱;24一游标盘微调螺钉;25一游标盘固紧螺钉;26一平行光管光轴水平调节螺钉;27一平行光管光轴俯仰调节螺钉;28一狭缝宽度调节螺钉
图1-1 JJY型分光仪
(1)三角底座
在一角底座中心，装有一垂直的固定轴，望远镜、主刻度圆盘、游标刻度圆盘都可绕它旋转，这一固定轴称分光仪主轴。
(2)刻度固盘
圆盘上刻有角度数值的称为主刻度盘，在其内侧有一游标盘，在游标盘上相对 180°处刻有两个游标。主刻度盘和游标刻度盘都垂直于仪器主轴，并可绕主轴转动。
读数系统由主刻度盘和游标盘（角游标）组成，沿度盘一周刻有360
个大格，
每格1°，每大格又分成两小格，所以每小格为30′。主刻度盘内侧有一游标盘。主刻度盘可以和望远镜一起转动，游标盘可以和载物台一起转动，游标盘在它的对径方向有两个游标刻度，游标刻度的30 个小格对应主刻度盘刻度的29 个小格，所以这一读数系统的准确度为1′。它的读数原理与游标卡尺完全相同。
(3)载物平台
载物平台用来放置光学元件，如棱镜、光栅等，在其下方有载物台调平螺钉3 只，以调节平台倾斜度（见图1 中的6）。用螺钉7 可调节载物平台的高度，当固紧时平台与游标刻度盘固联。固紧螺钉25，可使游标盘与主轴固联；拧动螺丝24，可使载物台与游标盘一起微动。
(4)自准直望远镜
自准直望远镜的结构如图1-2所示。它由目镜、全反射棱镜、叉丝分划板及
图1-2 自准直望远镜
物镜组成。目镜装在6处，全反射棱镜和叉丝分划板装中间套筒内，物镜装在2处。叉丝分划板上刻有双十字叉丝和透光小十字刻线，并且与上叉丝与小十字刻线对称于中心叉丝，全反射棱镜紧贴其上。开启光源4时，光线经全反射棱镜照亮小十字刻线。当小十字刻线平面处在物镜的焦平面上时，从刻线发出的光线经物镜成平行光。如果有一平面镜将这个平行光反射回来，再经物镜，必成像于焦平面上，于是从目镜中可以同时看到叉丝和小十字刻线的反射像，并且无视差，如果望远镜光轴垂直于平面反射镜，反射像将与上叉丝重合。这种调节望远镜使之适于观察平行光的方法称为自准直法，这种望远镜称为自准直望远镜。
(5)平行光管
平行光管与底座固联，靠近仪器主轴的一端装有平行光管的物镜，另一端装有可调狭缝套筒，前后移动套管，使狭缝处在物镜的焦平面上，于是由狭缝产生的光通过物镜后成平行光。
1.1.2分光仪的调节原理及方法
分光仪常用于测量人射光与出射光之间的角度，为了能够准确测得此角度，必须满足两个条件：①入射光与出射光(如反射光、折射光等)均为平行光；②入射光与出射光都与刻度盘平面平行。为此须对分光仪进行调整：使平行光管发出平行光，其光轴垂直于仪器主轴(即平行于刻度盘平面);使望远镜接收平行光，其
光轴垂直于仪器主轴；须调整载物平台，使其上旋转的分光元件的光学平面平行于仪器主轴。下面介绍调整方法。
(1)粗调
调节水平调节螺钉(见图1-1之13)，使望远镜居支架中央，并目测调节望远镜俯仰螺钉(见图1-1之12)，使光轴大致与主轴垂直，调节载物平台下方3只螺钉外伸部分等长，使平台平面大致与主轴垂直。这些粗调对于望远镜光轴的顺利调整至关重要。
1一上叉丝;2一中心叉丝;3一透光十字刻线;
4一绿色背景;5一十字刻线的反射像(绿色)
图1-3 叉丝分划板和十字刻线的反射像
(2)调整望远镜
1)望远镜调焦于无穷远
调节要求：根据自准直原理，当叉丝位于物镜焦平面时，叉丝与小十字刻线的反射像共面，即绿十字与叉丝无视差，此时望远镜只接受平行光，或称望远镜调焦于无穷远。
调节方法：在载物平台上(见图1-4)放置平面反射镜，构成如图1-2所示自准直光路。开启内藏照明光泡，照明透光小十字形刻线。调节目镜A（转动目镜筒手轮A，筒壁螺纹结构使A筒在B筒内前后移动），改变目镜与叉丝分划板间的距离，直至看清分划板上的双十字形叉丝。旋转载物台，改变平面反射镜沿水平方向的方位，若平面反射镜大的镜面在俯仰方向上已大致垂直于望远镜光轴，则在选择载物台的过程中，总可以在某一位置，通过目镜看到一个绿色十字，如看不到则应视情况调节望远镜下方的俯仰螺钉或载物台下方的b（或c）螺钉，再一次粗调望远镜光轴大致与平面反射镜的镜面垂直。前后伸缩叉丝分划板套筒B，改变叉丝与物镜之间的距离，直到在目镜中清晰无视差地看到一个明亮的绿色小十字为止(见图1-3(a))。
图1-4 平面镜的放置
2)调整望远镜光轴与仪器主轴垂直
调整原理：若望远镜光轴垂直于平面反射镜镜面，且平面镜镜面平行于仪器主轴，则望远镜光轴必垂直于仪器主轴。此时若将载物台绕仪器主轴转180°，使平面镜的另一面对准望远镜，望远镜仍将垂直于平面镜。若望远镜光轴开始时垂直于平面镜，但不垂直于主轴，亦即平面镜镜面不平行于主轴，则将平面镜反转180°后，望远镜光轴不再垂直于平面镜镜面。当望远镜光轴垂直于平面镜镜面时，反射像绿十字与上叉丝重合。若同时有平面镜镜面平行于仪器主轴，则平面镜反转180°后，仍有望远镜光轴与平面镜垂直，绿十字仍与上叉丝重合。此时必有望远镜光轴垂直于主轴。若平面镜镜面不平行于仪器主轴，则平面镜反转180°后，仍有望远镜光轴与平面镜垂直，绿十字仍与上叉丝重合。此时必有望远镜光轴垂直于主轴。若平面镜镜面不平行于仪器主轴，则平面镜反转180°后，绿十字与上叉丝将不再重合。
调整方法：在望远镜调焦于无穷远的基础上，观察绿色小十字，一般它会偏离上叉丝，调节载物台调平螺钉b或c，使绿色小十字向上叉丝移近1/2的偏离距离，再调节望远镜俯仰调节螺钉，使绿色小十字与上叉丝重合(见图1-5)，这时，望远镜光轴与平面镜镜面垂直。将平面镜反转180°，重复调节载物台调平螺钉b或c，并调节望远镜俯仰调节螺钉，使绿色小十字各自消除1/2与上叉丝的偏离量，再次使望远镜光轴与平面镜镜面垂直。如此重复几次，直至平面镜绕主轴旋转180°，绿色小十字始终都落在上叉丝中心为止。这种方法被称为半调法。
图1-5 半调法
（3）平行光管的调整
1)使平行光管产生平行光
当被光所照明的狭缝刚好位于透镜的焦平面上时，平行光管出射平行光。调整方法：将已调节好的望远镜对准平行光管，拧动狭缝宽度调节手轮，打开狭缝，松开狭缝套筒锁紧螺钉，前后移动狭缝套筒，当在已调焦无穷远的望远镜目镜中无视差地看到边缘清晰的狭缝像时，平行光管即发出平行光。
2)调平行光管光轴与仪器主轴垂直
望远镜光轴已垂直主轴，若平行光管与其共轴，则平行光管光轴同样垂直主轴。
调整方法：旋转玩观景至观察到狭缝像，调整平行光管俯仰调节螺钉，使狭缝像的中点与中心叉丝重合（中心叉丝与狭缝中点都可视为望远镜与平行光管光轴所垂直通过的地方）；或将狭缝横放，调平行光管俯仰调节螺钉至狭缝的固定边与中心叉丝重合。
1.2反射法测量三棱镜顶角
1.2.1三棱镜的调整
1)调整要求
欲测只棱镜顶角,必须使忘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（见图1-6），
即望远镜分别对准AB面和AC面时均应有绿十字与上叉
丝重合。
2)三棱镜的放置
如图1-6，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为磨砂面。
放置时，令三棱镜的AB(BC,AC)边平行于载物台上的经线
Oa（Ob、Oc）。这样一来，在调节Oa（Oc）线下的调平
图1-6 三棱镜放置方法螺钉a(c)时，整个棱镜将以bc（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。
3)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境的基础上进行。先用自准直法调AB面与望远镜光轴垂直（即A月面与仪器主轴平行），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。
1.2.2反射法测量三棱镜顶角的测量原理
反射法测顶角须使入射平行光经AB、AC面反射后能通过望远镜，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。如果主轴中心远离顶角A，AB、AC面的反射光不能通过主轴，从而也就不能通过望远镜；只有如图1-7所示，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Ⅰ位置观
察到AB面反射的狭缝像，在Ⅱ位置观察到AC
面反射的狭缝像时，望远镜转过了角度θ，由
图1-7可知:
θ=A+??1+??2
又因为
A=??1+??2
故有
??A= 图1-7 三棱镜顶角应靠近主轴中心
1.3最小偏向角法测量三棱镜折射率
如图1-8所示，单色平行光束人射到三棱镜AB面，经折射后由AC面出射，出射光线与人射光线的夹角称为偏向角δ。
图1-8 最小偏向角发测量棱镜折射率
沿主截面入射的光线DE在界面AB上发生第一次折射，由折射定律有
sin??1=??1sin??2
折射光线EF入射到界面AC上发生第二次折射，同理有
??1sin??′2=sin??′1 (1)
设三棱镜顶角为A，由?EOF和?EPF可知
A=??2+??′2 (2)
δ= ??1???2 + ??′1???′2 = ??1+??′1 ? ??2+??′2
= ??1+??′1 ??? (3)
可见对顶角一定的棱镜而言，偏向角δ随入射角??1而变；对某一个??1值，偏向角有最小值????????，称为最小偏向角。由最小偏向角条件
??1=??′1或??2=??′2 (4)
将(4)式代入式(2)和式(3)，得
??1??′2=，??′1= ????????+A (5) 将上式代入式(1)，得 ????????1=0可以证得
n1=sin????????+??2sin2
二、实验仪器
分光仪、平面反射镜、三棱镜、钠灯及电源
三、实验步骤
3.1分光仪的调整
调整要求：
①平面镜反射回来的绿色十字与叉丝无视差。
②平面镜正、反两面反射回来的绿色十字均与上叉丝重合，且转动平台过程中绿色十字沿上叉丝移动。
③狭缝像.与叉丝无视差，且其中点与中心叉丝等高。
具体调整方法详见原理部分。
3.2三棱镜顶角的测量
（1）调整三棱镜
将三棱镜放置于载物台上，使带测顶角 A 靠近中心，并使其一个光学面与载物台上的某根径线平行，用压杆法固定好棱镜。将望远镜对准三棱镜某光学平面，调节与另一光学平面平行的载物台径线下螺钉，使绿十字与上叉丝重合。同理再调整另一光学平面。
（2）反射法测三棱镜的顶角 1)偏心差的消除
在分光仪的生产过程中，分光仪的主刻度盘和游标盘不可能完全同心，读数时不可避免地将差生偏差，成为偏心差，这是仪器本身的系统误差。消除系统误差的办法是采用对径读数法。设开始时，左边游标的读数为α1，右边游标的读数为β1，当望远镜或载物台转过某一角度后，左边游标的读数为α2，右边游标的读数为β2，可以由左边的读数得其转角θ1=??2???1，由右边读数得其转角θ2=??2???1，然后取其平均
11
θ= ??1+??2 = ??2???1 + ??2???1
这就可以消除偏心差，得到准确的结果。
2)减小主刻度盘不均匀所造成的系统误差如果主刻度盘不均匀，测量时将产生一定的系统误差。为了减少此系统误差，需要在刻度盘的不同部位进行多次测量，然后取其平均值。测量方法：每次测量时应改变初始值，即松开主刻度盘与望远镜的固紧螺钉（见图1-1之16），单独旋转主刻度盘50°～60°，测量次数不少于5次。
注意：在推动望远镜时，应推动望远镜支臂（见图1-1之14），切勿直接推镜筒，以免破坏望远镜与仪器主轴的垂直关系，造成角度测量的超差。
3.3最小偏向角法测量棱镜折射率
旋转载物平台，使平行光沿图1-8所示方向人射三棱镜的AB面，用望远镜在AC面观察折射光线，之后沿某方向缓慢转动平台(改变入射角)，可看到谱线随平台转动向一个方向移动，当移到某个位置时突然向反方向折回，这一转折位置郎该潜线的最小偏向位置。测量此位置处谱线与入射光线的夹角，此即最小偏向角??min。
四、实验数据处理
4.1反射法测三棱镜顶角 4.1.1原始数据处理
1
1
其中θ=2 ??1+??2 =2 ??2???1 + ??2???1 （其中第2、4组??1与??2、??1与??2在计算时互换位置）。
当??2??=??= ????????? + ?????????
??
??
??
??
∠4= ∠6= ∠5
结果顶角A的表达式与(1)式相同, 可见(1)式的成立与平行入射光是否与BC 边垂直无关。所以用反射法测定三棱镜的顶角的关键不在于如何使三棱镜的顶角正对平行光管, 而只要把三棱镜放置于载物台中部, 使顶角A对着平行光管, 适当调节顶角A 的取向, 使AB、AC两面均能看到狭缝的反射像即可。
图
5-2
5.3三棱镜顶角及三棱镜折射率误差定量分析
如图5-3所示，平面BCD为刻度盘所在平面位置，由于载物台的倾斜，设其倾斜角度为β，使放在载物台上的三棱镜也倾斜角度，平面ACD为三棱镜所在位置，由图可得：
?????????=??????????cos?? (2) ?????????=??????????sin??2 (3)
21
?????????=??????????sin??1 (4)
2
1
????=?????cos??1 (5) ????=?????cos??2 (6)
由以上五式可得：
图5-3
cos??1?cos??2?sin??2=cos???sin??1 (7)
即：sin??1=
sin??2cos??
?cos??1?cos??2 (8)
令??2=??1+??2
????=?????tan??=?????tan??1 (9) ????=?????cos??1
(10)
由此可得tan??1=cos??1?tan?? (11) 同理可得
tan??2=cos??2?tan??=cos ??2???1 ?tan?? (12)
代入得
sin??21
sin??1=?12=
sin??2
cos??
?
121 (13)
其中0≤??1≤??2 计算不难得到，
当??1=??2=时，
2????1
??2
??sin??1
=0时，sin??1取得最小值。
当??1=0，??2=??2或??1=??2，??2=0时，sin??1取得最大值。 (1)若取??2=60°，β≈5°时：
由(13)，通过计算可得： ??1的最大值为：59°55′ ??1的最小值为：59°49′
由时可看出??1的最小值比??2小了11′，绝对误差远大于分光仪的读数误差(分光计的读数误差为±1"，在测量偏向角与顶角时，因为有两个以上的分光仪的角度读数相减，因此运算后的分光计角度的最大绝对误差为±2")。
进而测得的折射率也会存在误差，若取三棱镜顶角为59°49′到59°55′之间，则相应的折射率误差大约为0.0013到0.0028，可见如果三棱镜调节不好使β角大于5°时即会产生很大的误差。
(2)若取??2=60°，β≈2°时： ??1的最大值为：59°59′ ??1的最小值为：59°58′ 通过上述计算可得，只要倾斜角度小于2°，(一般来说，倾斜度大于2°，人就能感觉出倾斜了)??1的最大值与最小值，和??2的误差范围约等于分光计读数的误差。也即可认为??1=??2。
此时，相应的折射率误差大约为0.0003到0.0005，可见如果三棱镜调节的好使β角小于2°时三棱镜折射率会比较准确，误差较小。
六、注意事项
1、所有光学仪器的光学面均不能用手擦拭，应该用镜头纸轻轻揩擦。三棱镜、平面镜应妥善放置，以免损坏。
2、分光仪是较精密的光学仪器，不允许在制动螺钉锁紧时强行转动望远镜或游标盘等，也不要随意拧动狭缝。
3、在读数前务必检查分光仪的几个制动螺钉是否锁紧，以防读数过程中，望远镜或游标盘转动，这样取得的数据不可靠。
4、测量中应正确使用望远镜转动的微调螺丝，以便提高工作效率和测量准确度。使用微调螺钉时，应保证相应的制动螺钉在松弛状态。
5、在游标读数过程中，由于望远镜可能位于任何方位，故处理数据时，应注意望远镜转动过程中是否过了刻度零点。
6、读数时，左、右游标不要弄混。
七、分光仪调节技巧与经验
1.粗调工作一定要做好，因为粗调关系到后面的精调能否顺利，如果粗调工作没有做好，那么后面精调时会既费时又费力，有时候甚至根本调不好分光仪，所以粗调工作一定要做好。
2.当望远镜光轴已垂直于仪器转轴，而平面镜平面与仪器转轴成α角，则平面镜两个反射平面分别反射到望远镜中的亮十字必然对称分布在重合位置的上下两边，因此，在这种情况下，只需调节载物台倾斜度使之重合即可，而不必调望远镜倾斜度。
3.当平行平面镜两个反射面已经平行于仪器转轴，而望远镜光轴不垂直于仪器转轴，则平面镜两个反射面分别反射到望远镜中的亮十字必然位于正确重合位置的上方或者下方的同一侧的相同位置处。因此在这种情况下，只需调望远镜倾斜度使之重合即可，而不必调载物台倾斜度。
4.正式实验之前一定要将各个螺丝的功能搞清楚，这样才能在实验的时候有条不紊，不会手忙脚乱，如果事先没有搞清楚各个螺丝的作用，则会对调节仪器造成很大的障碍，所以实验前做好预习是很重要的。
5.如果转动载物台使平面镜的一面对准望远镜，如看不到十字像，则可以转动载物台使望远镜对准有十字像的一面，通过调节望远镜倾斜螺丝，使十字像处于视场的最上方，转动载物台在另一面寻找十字像，通常可以找到。如果找不到，则转动载物台，使望远镜对准有十字像的那一面，调节望远镜的倾斜螺丝，使十字像调至视场的最下方，转动载物台，将原来无反射十字像的镜面对着望远镜，就可以找到十字像了。
八、实验仪器改进建议
本实验的难点，就是调整仪器比较困难。调节望远镜光轴、平行光管光轴与仪器主轴垂直都比较困难，我们试图寻找一些简单的方法使调节变得容易一些，经过讨论和查阅相关资料，我们确定如下两种方案。
方案一利用激光进行辅助调节
激光具有方向性好的特点，可以帮助我们调节望远镜的光路。在望远镜的镜筒上方安装一小型激光器配合瞄准，作为帮助校准之用。在激光器前放置一小孔，让激光器通过小孔入射的平面镜上，根据反射光点的位置利用半调法对望远镜俯仰和载物台进行调节，使平面镜反射回来的光点与小孔重合，这样会使得望远镜光轴调节变得比较容易，调节也相对准确。
方案二利用水准仪进行辅助调节
1.准备一个水准仪，置于载物平台上，并于三颗螺丝成如图8-1所示的位置放好，调节调平螺丝a，使载物台水平；改变水准仪和调平螺丝位置如图8-1所示，再分别调节b、c使载物台水平。
图8-1
2.将水准仪置于望远镜上如图8-2所示位置，调节望远镜的旋钮使望远镜水平。
图8-2
经过这样的粗略调节，望远镜和仪器主轴已基本垂直，载物台也基本水平。再将平面反射镜和三棱镜置于载物平台上分别调整，调整的时间大大缩短，可谓事半功倍，有利于实验快速准确的进行。
九、实验感想与收获
有一句话说的好：“创新来源于实践”，没有长时间的动手实践的锻炼，空谈创新是极其可笑的！现在提倡建设创新型国家，而创新思维产生于长期的实践、观察和思考，可以说“实践是创新之母”，现在许多人或学校空谈创新，不注重培养学生实践和动手的能力，拔苗助长，反而不利于学生创新思维的培养和成长，甚至会扼杀学生的创新能力。有创新力的学生必然是勤于动手、勤于思考的学生，基础物理实验正是培养学生实践与动手能力的一门课程。
单纯学书本上抽象的知识难免会有些枯燥乏味，有些知识也很难于理解，只是单纯的死记硬背书本上的知识只会禁锢住我们的思想，创新力的培养也无从谈起。基础物理实验让我们走进实验室做一些比较基础的物理实验，这样有助于我们理解物理课本上的知识，了解到物理知识的应用，使我们对知识的掌握更加稳固，不会“学完就忘”。像光的干涉现象，在没做光学实验之前，我只是在物理书上学到这个知识，也不是很理解，对一些公式也不理解，只是死记硬背下来，但做了迈克尔逊干涉实验后，我对干涉现象有了更深的理解，不再像之前那么迷茫了。做了本个实验分光仪的系列实验后，我对光学知识的一些应用和理解也更加深刻，越来越感觉到做实验对学习的重要性。
做了这么多的实验，的确培养了我的动手能力和实践的能力，掌握了一些做实验的基本素养，这对我们未来的科研和创新会很有帮助。
参考文献
[1]李朝荣等，《基础物理实验（修订版）》，北京航空航天大学出版社
[2]袁哲峰，《分光计侧三棱镜折射率的误差分析》
[3]唐伟芳，《分光仪使用中的调整问题》，东北电力学院
[4]樊俊义，《分光计调节技巧介绍》
[5]张雄，《分光仪上的综合与设计性物理实验》，科学出版社
原始数据记录纸

范文十：用分光计测三棱镜顶角

实验数据及处理：

实验数据处理：

定度?A1.计算三棱镜顶角A的大小,及测量不确

?1?求三棱镜顶角A公式：望远镜转过的角度?=

11""

?1+?2）=???II??I????II??I??

?22?

三棱镜的顶角A=180-?=180-

???II??I????"II??"I???2?

其中需考虑实际转过的角度。转动望远镜时，如果越过了刻度0点，则计算上式中望远镜转过的角度??II??I?应为第一个较小的数据加上360再减去第二个数据，即应按下式计算望远镜转过的角度360??II??I

?2?根据表中1,2,3序号的数据，代人上述?1?中公式可计算出三棱镜顶角A的三组数据：

A1=60.10

???

A1?A2?A3

=59.94

A2=59.72 A3=60.00

则三棱镜顶角A的平均值A?

?，60?05?3?查资料，得三棱镜顶角参考值:：

三棱镜顶角的百分差：Er

-A=

参

?100%=

59.94-60

?100%=0.1%

A参

故测量结果在0.1%随机误差的范围内相符，精确度较高。

4? 标准差?

?0.19689

计算不确定度 ?

A 类不确定度

uA?

n? 0.113678°

取置信概率为0.95时,查表得: t=4.30.

因为用刻度盘及游标盘测量角度时,最大允差属于均匀分布, B 类不确定度 uB?1′/3?

35″. 且 k

?1.96

所以合成标准不确定度

????

?tu2

A??kpuB

0.12°2

故 (5)