平行光管U图3-10-6自准法测■三棱镜顶角9=2（9严2）=2I II I分光计的调节及三棱镜顶角的测量一、 实验目的1、了解分光计的构造，掌握分光计的调节和使用方法 2、掌握棱镜测量顶角的方法二、 仪器和用具分光计、平面反射镜、玻璃三棱镜、汞灯（钠灯）等三、 原理图 1 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是透光的光 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（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9和屮'然后再转动望II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9和9 '（注意9与9分别为同一游标窗口上读得II II I II的望远镜在位置I和位置II的方位角，而和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9则三棱镜的顶角A = 180 _9= 180 -丄f~（9 ~9 ）+C，_921_ II I II I四、 步骤一，分光计的调节为了精确测量角度，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（即望远镜聚焦于无穷远）；（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调节前，应对照实物和图 1 的结构熟悉仪器，了解各个调节螺钉的作用调节时 要先粗调再细调1、目测粗调根据眼睛的粗略估计，调节望远镜和平行光管上的高低调节螺钉 14 和 29，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 处于水平状态粗调是细调的前提，也是细调成功的保证2、细调 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，也是光学实验 中常用的一个方法具体调整方法是：（1） 接上电源，打开开光，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 11,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（下图）这样 放置的优点是：若要调节反射镜的俯仰，只需要调节 载物台下的螺钉2或3即可,而螺钉1的调节与反射镜的俯仰无关转动载物台, 使反射镜的一个反射面正对望远镜，再轻缓地左右转动载物台，通过望远镜观察， 找到由反射镜面反射回来的光斑（模糊的绿色亮十字）。
如果看不到，这说明从 望远镜出射的光没有被平面镜反射回到望远镜中，粗调未达到要求，应重新粗调3） 放松目镜锁紧螺钉 10，前后拉动目镜套筒，调节分划板与物镜之间距离 （调节物镜的焦距），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 已聚焦于无穷远4） 调节望远镜光轴和分光计中心转轴垂直如果望远镜的光轴与反射镜的 镜面垂直，则反射的绿十字像与分划板上的双十字叉丝的上十字叉丝重合，如下 图 c 的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是在一般情况下，开始时两者并 不重合，需仔细调节①经过细调步骤（3）的操作，在望远镜中已经找到了一个反射面反射的绿十字像如下图a所示，然后使反射镜跟随载物台和游标盘绕转轴转过180，从O望远镜中找到另一面反射的绿十字像若找不到，说明该反射面反射的绿十 字像光线没有静茹望远镜内，此时，可以在望远镜外用亚宁直接向平面镜观 察，找到绿十字像，适当地调节望远镜光轴高低调节螺钉 14 和载物台条屏 螺钉 7（3 个中的 2 或 3），直至双面反射镜的两个面都能从望远镜中看到绿 十字像。
②采用 1/2 渐进调节法调节绿十字像与分划板上部十字叉丝重合，先调节望 远镜光轴高低调节螺钉使绿十字像与上部十字叉丝的间距减少 1/2，如下图b 所示，再调节载物台调平螺钉使像与上部十字叉丝重合然后将载物台旋转180，用同样的方法调节另一面这样反复调节级次即可调节成功，此时，0无需任何调节，反射镜两面的像均与上部十字叉丝重合，即望远镜光轴与分 光计中心转轴垂直调好之后望远镜光后高低调节螺钉 14 不能再动二）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三棱镜的两个底面一般不是主截面，即使是主截面，而载物台面也不一定与分光 计中心转轴垂直，因此在测量之前，必须调节三棱镜的主截面与分光计中心转轴 垂直，可以证明，此时三棱镜的两个光学面的法线与中心转轴垂直由于望远镜 光轴和中心转轴已经垂直，因此只需调节三棱镜光学面与望远镜光轴垂直即可取下双面反射镜，将三棱镜按图放在载物台上，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。
然后 找到AC面反射回来的绿十字像，调节螺钉3,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2、测量三棱镜顶角A如自准法测量三棱镜顶角的示意图所示，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，时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、右游标窗口读数件、申'，填入表格丄 I再转动望远镜对准 AB 面，时绿十字像与上部十字叉丝重合，固定望远镜（位置 II），从左、右窗口读数申、申'，填入表格II II五、 实验数据记录和分析123游标卡尺1游标卡尺2游标卡尺1游标卡尺2游标卡尺1游标卡尺2第一位置Vi181° 10’121° 6’181° 10’120° 8’181° 10’120° 8’第二位置V'i61° 5’241° 8’61° 4’241° 9’61° 5’241° 10’0 = Vi-V'i120° 5’120° 2’120° 6’121° 1’120° 5’121° 2’0 =(0 1+0 2)/2120° 4’120° 34’120° 33’0120° 24’△14’0 =180-120° 24’ =59° 36’0 =59° 36’±14’误差分析：（1） 载物台倾角对应的顶角系统误差；（2） 望远镜和主轴的垂直度的系统误差（3） 读数时引起的误差。