注意:三棱镜要放在平台的适中位置,转动载物平台时要仔细,不可将棱镜碰落,以免摔破。 用反射法测量三棱镜顶角,把三棱镜放在载物台中央,使其顶角对准平行光管,使平行光照射在三棱镜AC,AB两个光学反射面上,转动望远镜(连同刻度盘)寻找AC光学反射面反射的狭缝像,使分划扳上竖直线与狭缝像对准,记下此时两对称窗口的读数θ再转动望远镜使AB面反射像对准望远镜,同上记下θ
M’、θN’。则可算出顶角
M、θN。
A为
A??1''?[(?M??M)?(?M??M)] 24 稍微转动一下平台的位置,重复上述测量三次,求出三棱镜顶角A的平均值。 注意:严禁触摸棱镜光学面及分光计上各光学元件光学面。有尘埃时,应用专用揩镜纸轻轻揩擦。 5.实验数据记录及处理 (1)数据表格(表6-1)
表6-1用反射法测量三棱镜顶角数据表格
角度 θ测量次数 1 2 3 M
θN θM’ θN’ |θM’-θM| |θN’-θN| A A ①由上表计算出A的值
②以A值作直接测量值,计算出顶角A的A类不确定度
③计算出由于游标准确度所限引入的B类不确定度 ④合成得出顶角A的合成不确定度⑤写出结果表达式。
[问题讨论]
(1)分光计为什么要调整到望远镜光轴与分光计旋转主轴相垂直?不垂直对测量结果有何影
响?
(2)调节望远镜光轴垂直于分光计旋转主轴时,可能看到下列两类现象:①由双面镜两个镜面反射的十字像都在准线的下方,②由两个面反射的像一个在上,一个在下。分析这两种情况主要是由望远镜还是载物台的倾斜而引起的?怎样进行调节? (3)用自准法来测量三棱镜顶角该如何进行?
[仪器介绍]
6-10阿贝式自准直望远镜示意图
(1) FGY-01型分光计,其外形如图6-10所示
1-平行光管 2-望远镜 3-平台
4-狭缝调节螺丝 5-狭缝体固定螺丝 6-平行光管调节螺丝 7-平行光管锁紧螺丝 8-平台升降固定螺母 9-平台台面调节螺丝(三只) 10-平台锁紧螺丝 11、12-压紧平台上的被测物用 15-灯座 13-目镜筒锁紧螺丝 14-目镜 16-望远镜调焦螺母
17-望远镜锁紧螺丝 18-望远镜调节螺丝 19-望远镜和游标盘微动螺丝 20-双芯插孔 2l-望远镜和游标盘锁紧螺丝 25-电源开关 22-度盘锁紧螺丝 23-度盘微动螺丝 24-读数窗(左右各一个)
望远镜(2)可以绕仪器轴旋转到任意位置,并可用锁紧螺丝(21)固定在任一位置上,其所处的位置可由读数窗读得.平台(3)也可绕仪器轴旋转,松开平台升降固定螺母(8),可使平台固定在所需的高度。平台的台面可由调节螺丝(9)调节。平行光管(1)的位置是固定的,调节狭缝调节螺丝(4)可使狭缝宽度连续变化。松开固定螺丝(5),可使狭缝体前后移动。度盘和游标盘(和望远镜联动)的相对位置还可以由微动螺丝(23)和(19)进行微调。
FGY-01型分光计的光学系统由阿贝式自准直望远镜和平行光管以及带照明装置的光学游标度盘所组成,结构如图6-11所示。
光线由小方孔(A)进入小棱镜(B),经反射后通过刻有透光小十字窗的分划板(C)和望远镜物镜(D),投射到放在平台上的反射面(未画出)上,反射像也为一个小十字.若望远镜光轴和反射面垂直时,反射像将位于分划板(C)中心上方的十字丝上。使狭缝体(E)位于平行光管物镜(F)的焦平面上.当狭缝被照亮时,光线便以平行光射出平行光管,然后通过平台上的各种被测件,由望远镜接收并进行观察和测量。
圆刻度盘(G)和游
图6-11 FGY-01型分光计的光学系统组成示意图 标盘(H)
表面都镀有金属膜。圆刻度盘圆周等分刻有1080条透光线,最小分度值为20’,小于20’的读数由游标读出。游标盘在圆弧13o内等分刻有41条透光线(共分40分格)。按游标读数原理,其最小分度值为30”。在度盘和游标盘下面有照明光源(I),光线透过圆刻度盘和游标盘的刻度线(透光线)。当两个盘的刻线重合时,因圆刻度盘刻线间距与游标盘间距不等,其它线条相互阻挡。从读数窗中可以看到度盘刻线和游标盘刻线连成一条亮线。按游标读数原理,就可以读出角度值。为了消除因圆刻度盘和游标盘不同轴而引起的偏心差,分光计有两个读数窗口(M和N),其读数差应为180o,并按下式求平均值;
''??[(?M??M)?(?N??N)]
12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。 (2) JJY1’型分光计,其外形如图6-12所示
1.狭缝装置 2.狭缝装置锁紧螺钉 3.平行光管部件 4.制动架(二) 5.载物台 6.载
图6-12 JJY1’型分光计外形图 物台调平螺钉(3只) 7.载物台锁紧螺钉 8.望远镜部件 9.目镜锁紧螺钉 10.阿贝式自准直目镜 11.目镜视度调节手轮12.望远镜光轴高低调节螺钉 13.望远镜光轴水平调节螺钉 14.支臂 15.望远镜微调螺钉 16.转座与度盘止动螺钉 17.望远镜止动螺钉 18.制动架(一) 19.底座 20.转座 21.度盘 22.游标盘 23.立柱24.游标盘微调螺钉 25.游标盘止动螺钉 26.平行光管光轴水平调节螺钉27.平行光管光轴高低调节螺钉 28.狭缝宽度调节手轮
在底座(19)的中央固定一中心轴,度盘(21)和游标盘(22)套在中心轴上,可以绕中心轴旋转,度盘下端有一推力轴承支撑,使旋转轻便灵活。度盘上刻有720等分的刻线,每一格的格值为30分,对径方向设有两个游标读数装置,测量时,读出两个读数值,然后取平均值,这样可以消除偏心引起的误差。
立柱(23)固定的底座上,平行光管(3)安装在立柱上,平行光管的光轴位置可以通过立柱上的调节螺钉(26、27)来进行微调,平行光管带有一狭缝装置(1),可沿光轴移动和转动,狭缝的宽度在0.02-2mm内可以调节。
阿贝式自准直望远镜(8)安装在支臂(14)上,支臂与转座(20)固定在一起,并套在度盘上,当松开止动螺钉(16)时,转座与度盘一起旋转,当旋紧止动螺钉的,转座与度盘可以相对转动。旋紧制动架(一)(18)与底座上的止动螺钉(17)时,借助制动架(一)末端上的调节螺钉(15)可以对望远镜进行微调(旋转)同平行光管一样,望远镜系统的光轴位置,也可以通过调节螺钉(12)(13)进行微调。望远镜系统的目镜(10)可以沿光轴移动和转动,目镜的视度可以调节。 载物台(5)套在游标盘上,可以绕中心轴旋转,旋紧载物台锁紧螺钉(7)和制动架(二)与游标盘的止动螺钉(25)时,借助立柱上的调节螺钉(24)可以对载物台进行微调(旋转)。放松载物台锁紧螺钉时,载物台可根据需要升高或降低。调到所需位置后,再把锁紧螺钉旋紧,载物台有三个调平螺钉(6)用来调节使载物台面与旋转中心线垂直。
外接6.3V电源插头,接在底座上的插座上,通过导环通到转座的插座上,望远镜系统的照明器插头插在转座的插座上,这样可避免望远镜系统旋转时的电线拖动。