大学物理实验分光计实验报告.docx
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大学物理实验分光计实验报告
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大学物理实验分光计实验报告
篇一：
分光计的调节与使用实验报告
分光计的调节与使用实验报告
姓名：
学号：
专业班级：
实验时间：
一、试验目的
1、了解分光计的结构，掌握调节分光计的方法；2、测量三棱镜玻璃的折射率。
二、实验仪器
分光计，三棱镜，准直镜。
三、实验原理
1.测折射率原理：
当i1＝i2时，δ为最小,此时
?
?
i1
A
2
?
min
2
?
?
i1?
?
i1?
i1
A
2
1
（?
min?
A）2
设棱镜材料折射率为n，则
A
?
?
nsinsini1?
nsini1
2
i1?
n?
故
sini1
?
Asin
2
sin
?
min?
A
Asin
2
由此可知，要求得棱镜材料折射率n，必须测出其顶角Ａ和最小偏向角?
min。
四、实验步骤
1.调节分光计
1）调整望远镜：
a目镜调焦：
清楚的看到分划板刻度线。
b调整望远镜对平行光聚焦：
分划板调到物镜焦平面上。
c调整望远镜光轴垂直主轴：
当镜面与望远镜光轴垂直时，反射象落在上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。
调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴：
将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光。
2）使载物台轴线垂直望远镜光轴。
a调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，是镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直。
b接通目镜照明光源，遮住从平行光管来的光，转动载物台，在望远镜中观察从侧面Ac和Ab返回的十字象，只调节台下三螺钉，使其反射象都落在上十子线处。
注意）：
1、望远镜对平行光聚焦。
2、望远镜，平行光管的光轴垂直一起公共轴。
3、调节动作要轻柔，锁紧螺钉锁住即可。
4、狭缝宽度1mm左右为宜。
2.测量最小偏向角
（1）平行光管狭缝对准前方水银灯。
（2）把载物台及望远镜转至
（1）处，找出水银灯光谱。
（3）转动载物台，使谱线往偏向角减小的方向移动，望远镜跟踪谱线运动，直到谱线开始逆转为止，固定载物台。
谱线对准分划板。
?
，有（4）记下读数?
1和?
2转至
（2），记下读数?
1?
和?
2
?
min?
1
?
1?
?
1?
?
2?
?
2?
?
2
五、实验数据处理原始数据如下：
数据处理：
α=60?
±10
2
ns?
2?
u仪?
?
mi?
s?
?
（?
i
?
?
i）
n?
1
1o
u仪=
3
?
按不确定度传递原则
1?
min1?
mincos（）sin?
sin（）cos?
nu?
?
u?
?
unn?
n2?
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sin1?
min
cos（）?
n?
u?
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u?
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?
?
?
sin?
n?
sin（?
min）
sin22
?
1.676;un?
（un）?
?
（un）?
?
0.005;
un
?
100?
0.3;（un）r?
n
得：
n?
n?
un?
1.676?
0.005
六、思考题1、为什么利用自准法可以将望远镜调至接受平行光和垂直中心轴的正常工作状态？
如何调整？
（1）点亮照明小灯，调节目镜与分划板间的距离，看清分划板上的“准线”和带有绿色的小十字窗口（目镜对分划板调焦）。
（2）将双面镜放在载物台上如图所示，使双面镜的两反射面与望远镜大致垂直。
轻缓地转动载物台，从侧面观察，判断从双面镜正、反两面反射的亮十字光线能否进入望远镜内。
（3）从望远镜的目镜中观察到亮十字像，前后移动目镜对望远镜调焦，使亮十字像成清晰像。
再调准线与目镜间距离，使目镜中既能看清准线，又能看清亮十字像。
注意准线与亮十字像之间有无视差，如有视差，则需反复调节，予以消除。
篇二：
大学物理实验报告答案大全（实验数据）
大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括）
伏安法测电阻
实验目的
（1）利用伏安法测电阻。
（2）验证欧姆定律。
（3）学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。
实验方法原理
根据欧姆定律，R?
?
，如测得u和I则可计算出R。
值得注意的是，本实验待测电阻有两只，
一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。
实验装置待测电阻两只，0～5mA电流表1只，0－5V电压表1只，0～50mA电流表1只，0～10V电压表一只，滑线变阻器1只，DF1730sb3A稳压源1台。
实验步骤本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。
必要时，可提示学生参照第2章中的第2.4一节的有关内容。
分压电路是必须要使用的，并作具体提示。
（1）根据相应的电路图对电阻进行测量，记录u值和I值。
对每一个电阻测量3次。
（2）计算各次测量结果。
如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。
（3）如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。
数据处理
；
（1）由?
?
?
u?
umax?
?
1.5%，得到?
?
?
u1?
?
0.15V,?
?
?
u2?
?
0.075V
（2）由?
?
?
I?
Imax?
?
1.5%，得到?
?
?
I1?
?
0.075mA,?
?
?
I2?
?
0.75mA；
?
?
u2?
?
I2
）?
?
（，求得uR1?
9?
?
101?
?
uR2?
?
1?
；（3）再由uR?
VI
（4）结果表示R1?
（2.92?
?
0.09）?
?
103?
?
R2?
?
（44?
?
1）?
?
光栅衍射
实验目的
（1）了解分光计的原理和构造。
（2）学会分光计的调节和使用方法。
（3）观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长实验方法原理
若以单色平行光垂直照射在光栅面上，按照光栅衍射理论，衍射光谱中明条纹的位置由下式决定：
=dsinψk=±kλ
（a+b）sinψk
如果人射光不是单色，则由上式可以看出，光的波长不同，其衍射角也各不相同，于是复色光将被分解，而在中央k=0、ψ=0处，各色光仍重叠在一起，形成中央明条纹。
在中央明条纹两侧对称地分布着k=1，2，3，…级光谱，各级光谱线都按波长大小的顺序依次排列成一组彩色谱线，这样就把复色光分解为单色光。
如果已知光栅常数，用分光计测出k级光谱中某一明条纹的衍射角ψ，即可算出该明条纹所对应的单色光的波长λ。
实验步骤
（1）调整分光计的工作状态，使其满足测量条件。
（2）利用光栅衍射测量汞灯在可见光范围内几条谱线的波长。
①由于衍射光谱在中央明条纹两侧对称地分布，为了提高测量的准确度，测量第k级光谱时，应测出+k级和-k级光谱线的位置，两位置的差值之半即为实验时k取1。
②为了减少分光计刻度盘的偏心误差，测量每条光谱线时，刻度盘上的两个游标都要读数，然后取其平均值（角游标的读数方法与游标卡尺的读数方法基本一致）。
③为了使十字丝对准光谱线，可以使用望远镜微调螺钉12来对准。
④测量时，可将望远镜置最右端，从-l级到+1级依次测量，以免漏测数据。
数据处理
（1）与公认值比较
λ0为公认值。
（2）计算出紫色谱线波长的不确定度
差
?
0
其中
u（λ）=
（a?
?
b）|cos?
|u（?
）1?
?
?
?
cos15.092?
?
?
?
=0.467nm;u=2×u（λ）=0.9nm
1.
最后结果为:
λ=（433.9±0.9）nm
当用钠光（波长λ=589.0nm）垂直入射到1mm内有500条刻痕的平面透射光栅上时，试问最多能看到第几级光谱?
并请说明理由。
答：
由（a+b）sinφ=kλ
∵φ最大为90o
2.
-6
得k={（a+b）/λ}sinφ
所以sinφ=1
-9
又∵a+b=1/500mm=2*10m，
-6-9
最多只能看到三级光谱。
∴k=2*10/589.0*10=3.4
当狭缝太宽、太窄时将会出现什么现象?
为什么?
答：
狭缝太宽，则分辨本领将下降，如两条黄色光谱线分不开。
狭缝太窄，透光太少，光线太弱，视场太暗不利于测量。
3.为什么采用左右两个游标读数?
左右游标在安装位置上有何要求?
答：
采用左右游标读数是为了消除偏心差，安装时左右应差180o。
λ=589.0nm=589.0*10m
光电效应
实验目的
（1）观察光电效现象,测定光电管的伏安特性曲线和光照度与光电流关系曲线;测定截止电压,并通过现象了解其物理意义。
（2）练习电路的连接方法及仪器的使用;学习用图像总结物理律。
实验方法原理
（1）光子打到阴极上,若电子获得的能量大于逸出功时则会逸出，在电场力的作用下向阳极运动而形成正向电流。
在没达到饱和前，光电流与电压成线性关系,接近饱和时呈非线性关系,饱和后电流不再增加。
22
（2）电光源发光后,其照度随距光源的距离的平方成（r）反比即光电管得到的光子数与r成反比,因此打出的电子
22-2
数也与r成反比,形成的饱和光电流也与r成反比,即I∝r。
（3）若给光电管接反向电压u反，在eu反 到阳极而形成光电流，当继续增大电压u反，由于电场力做负功使电子减速，当使其到达阳极前速度刚好为零时u反=us，此时所观察到的光电流为零，由此可测得此光电管在当前光源下的截止电压us。
实验步骤
（1）按讲义中的电路原理图连接好实物电路图；
（2）测光电管的伏安特性曲线：
①先使正向电压加至30伏以上，同时使光电流达最大（不超量程），②将电压从0开始按要求依次加大做好记录；（3）测照度与光电流的关系：
①先使光电管
距光源20cm处，适当选择光源亮度使光电流达最大（不超量程）；②逐渐远离光源按要求做好记录；实验步骤
（4）测光电管的截止电压：
①将双向开关换向；
②使光电管距光源20cm处，将电压调至“0”，适当选择光源亮度使光电流达最大（不超量程），记录此时的光电流I0，然后加反向电压使光电流刚好为“0”，记下电压值us；
③使光电管远离光源（光源亮度不变）重复上述步骤作好记录。
数据处理
（1）伏安特性曲线
照度与光电
伏安特性曲线
流曲线
（3）零电压下的光电流及截止电压与照度的关系
?
电压与照度无关，实验结果与理论相符。
答：
临界截止
光具有干涉、衍射的特性，说明光具有拨动性。
从光电效应现象上分析，光又具有粒子性，由爱因斯坦方程来描
述：
hν=（1/2）mvmax+A。
2.可否由us′ν曲线求出阴极材料的逸出功?
答：
可以。
由爱因斯坦方程hυ=e|us|+hυo可求出斜率Δus/Δυ=h/e和普朗克常数，还可以求出截距（h/e）υo，再由截距求出光电管阴极材料的红限
υo，从而求出逸出功A=hυo。
2
光的干涉—牛顿环
实验目的
（1）观察等厚干涉现象及其特点。
（2）学会用干涉法测量透镜的曲率半径与微小厚度。
实验方法原理
利用透明薄膜（空气层）上下表面对人射光的依次反射，人射光的振幅将分成振幅不同且有一定光程差的两部分，这是一种获得相干光的重要途径。
由于两束反射光在相遇时的光程差取决于产生反射光的薄膜厚度，同一条干涉条纹所对应的薄膜厚度相同，这就是等厚干涉。
将一块曲率半径R较大的平凸透镜的凸面置于光学平板玻璃上，在透镜的凸面和平板玻璃的上表面间就形成一层空气薄膜，其厚度从中心接触点到边缘逐渐增加。
当平行的单色光垂直入射时，入射光将在此薄膜上下两表面依次反射，产生具有一定光程差的两束相干光。
因此形成以接触点为中心的一系列明暗交替的同心圆环——牛顿环。
透镜的曲率半径为：
R?
4（?
?
?
）实验步骤
（1）转动读数显微镜的测微鼓轮，熟悉其读数方法；调整目镜，使十字叉丝清晰，并使其水平线与主尺平行（判断的方法是：
转动读数显微镜的测微鼓轮，观察目镜中的十字叉丝竖线与牛顿环相切的切点连线是否始终与移动方向平行）。
（2）为了避免测微鼓轮的网程（空转）误差，整个测量过程中，轮只能向一个方向旋转。
尽量使叉丝的竖线对准暗在鼓应干涉条纹中央时才读数。
（3）应尽量使叉丝的竖线对准暗干涉条纹中央时才读数。
（4）测量时，隔一个暗环记录一次数据。
（5）由于计算R时只需要知道环数差m-n，因此以哪一个环作为第一环可以任选，但对任一暗环其直径必须是对应的两切点坐标之差。
数据处理
4（m?
?
?
n）
c
c=5.25mm；u=2×uc（R）?
?
R?
?
?
uc（R）=11mm
RR?
?
（R?
?
u）=（875±11）mm
1.透射光牛顿环是如何形成的?
如何观察?
画出光路示意图。
答：
光由牛顿环装置下方射入，在空气层上下两表面对入射光的依次反射，形成干涉条纹，由上向下观察。
2.在牛顿环实验中，假如平玻璃板上有微小凸起，则凸起处空气薄膜厚度减小，导致等厚干涉条纹发生畸变。
试问这时的牛顿环（暗）将局部内凹还是局部外凸?
为什么?
答：
将局部外凸，因为同一条纹对应的薄膜厚度相同。
3.用白光照射时能否看到牛顿环和劈尖干涉条纹?
此时的条纹有何特征?
答：
用白光照射能看到干涉条纹，特征是：
彩色的条纹，但条纹数有限。
R
2
=?
8.9?
10?
?
8=0.6％
?
?
20.635?
?
?
?
双棱镜干涉
实验目的
（1）观察双棱镜干涉现象,测量钠光的波长。
（2）学习和巩固光路的同轴调整。
实验方法原理
双棱镜干涉实验与双缝实验、双面镜实验等一样，都为光的波动学说的建立起过决定性作用，同时也是测量光波波长的一种简单的实验方法。
双棱镜干涉是光的分波阵面干涉现象，由s发出的单色光经双棱镜折射后分成两列，相当于从两个虚光源s1和s2射出的两束相干光。
这两束光在重叠区域内产生干涉，在该区域内放置的测微目镜中可以观察
dd
到干涉条纹。
根据光的干涉理论能够得出相邻两明（暗）条纹间的距离为?
?
?
x?
?
，即可有?
?
?
?
?
?
?
x其中d为两
DD
个虚光源的距离，用共轭法来测，即d?
d2；D为虚光源到接收屏之间的距离，在该实验中我们测的是狭缝到测微目镜的距离；?
?
x很小，由测微目镜测量。
实验步骤
（1）仪器调节①粗调
将缝的位置放好，调至坚直，根据缝的位置来调节其他元件的左右和高低位置，使各元件中心大致等高。
②细调
根据透镜成像规律用共轭法进行调节。
使得狭缝到测微目镜的距离大于透镜的四倍焦距，这样通过移动透镜能够在测微目镜处找到两次成像。
首先将双棱镜拿掉，此时狭缝为物，将放大像缩小像中心调至等高，然后使测微目镜能够接收到两次成像，最后放入双棱镜，调双棱镜的左右位置，使得两虚光源成像亮度相同，则细调完成。
各元件中心基本达到同轴。
（2）观察调节干涉条纹
调出清晰的干涉条纹。
视场不可太亮，缝不可太宽，同时双棱镜棱脊与狭缝应严格平行。
取下透镜，为方便调节可先将测微目镜移至近处，待调出清晰的干涉条纹后再将测微目镜移到满足大于透镜四倍焦距的位置。
（3）随着D的增加观察干涉条纹的变化规律。
（4）测量
①测量条纹间距?
?
?
x
②用共轭法测量两虚光源s1和s2的距离d
篇三：
05分光计的调整大学物理基础实验报告预习报告
分光计的调整和使用
一.实验目的
分光计是精确测定光线偏转角的仪器，也称测角仪，是光学实验中的基本
仪器之一，在光学基本物理量的测量中有广泛的应用意义。
本实验的目的，是训
练分光计的调整技术和技巧，并用它来测量三棱镜的顶角和最小偏向角。
二.实验内容
（一）调整分光计
1.调整分光计要达到下列要求:
1）望远镜接受平行光，平行光管发出平行光。
2）望远镜、平行光管的光轴垂直仪器的主轴。
3）载物台与望远镜共轴。
2.分光计的调整方法：
1）目测粗调：
通过调节望远镜的光轴俯仰角调节螺钉以及载物台调平螺钉粗
调望远镜和载物台，目视观察载物台三颗底脚螺钉顶起的高度基本一致，载物台
面三条线对准三颗底角螺钉，载物台平面大致水平；望远镜光轴基本水平，并基
本垂直仪器主轴。
（粗调很重要，保证了后续调整的顺利进行。
）
2）调整望远镜对平行光聚焦
（1）目镜调焦
这是为了使眼睛通过目镜能清楚地看到图2所示分划板上的刻线。
调焦方法
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）调望远镜对平行光聚焦
这是要将分划板调到物镜焦平面上。
调整方法是：
（a）把目镜照明，将双面平面镜放到载物台上。
为了便于调节，平面镜与
载物台下三个调节螺钉的相对位置如图4。
图2从目镜中看到的分划板
（b）粗调望远镜光轴与镜面垂直——用眼睛估测一下，把望远镜调成水平，
再调载物台螺钉，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，双手转动游标盘，于是载物
台跟着一起转动。
转到平面镜正好对着望远镜时，在目镜中应该看到一个绿色的
亮十字随着镜面的转动而动，这是镜面反射像。
如果有些模糊，只要沿着轴向移
动目镜筒，直到像清晰且无视差，再旋紧螺钉，则望远镜已对平行光聚焦。
无视差是指当观察者眼睛左右移动时，准线和绿色亮十字之间没有相对位
移，即测量准线和被测目标处于同一平面。
这可以通过仔细移动望远镜目镜套筒
和转动目镜视度调节手轮实现。
3）.调整望远镜光轴垂直于仪器主轴
望远镜光轴和仪器主轴都不可见，因此可以借助平面反射镜调节。
当镜面与望远镜光轴垂直时，它的反射像应落到分划板上与下方十字窗对称
的上十字线中心，如图3所示。
平面镜绕轴旋转180°以后，如果另一镜面的反图3载物台上双面镜放置的俯视
射像也落在此处，这表明镜面平行于仪器主轴，当然，与镜面垂直的望远镜光轴
也垂直于仪器主轴；如果平面镜绕轴旋转180°以后，另一镜面的反射像消失或
上下移动，则可以采用各半调节逐次逼近法调节望远镜光轴垂直仪器主轴。
例如，如图4所示，绿十字在A处，则先调望远镜俯仰螺钉，使绿十字接近
目标位置分划板上十字线c点一半距离，即b处；再调整载物台平面镜后面的
那颗螺钉，使绿十字到c点。
然后将游标内盘（连同载物台、反射镜）旋转180°，
使平面反射镜另一面对准望远镜，找到绿十字。
此时不管绿十字在什么位置，采
用上述同样的调整方法，先调望远镜俯仰螺钉使绿十字接近上十字线一半距离，
再调载物台平面镜后面的那颗螺钉使绿十字到上十字线处。
如此反复几次，则平
面反射镜正反两个面反射的绿十字都与分划板的上十字线重合。
此时望远镜光轴
与仪器主轴垂直。
图4各半调节示意图
4）调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴
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：
取下平面镜和目镜照明光源，狭缝对准前方水银灯光源，使望
远镜转向平行光管方向，在目镜中观察狭缝，沿轴向移动狭缝筒，直到像清晰。
这表明光管已发出平行光。
再将狭缝转向横向，调平行光管水平调节螺钉，将像调到中心横线上，见图
5（a）。
这表明平行光管已与望远镜光轴共线，所以也垂直于仪器主轴。
再将狭
缝调成垂直，锁紧螺钉，见图5（b）。
图5平行光管光轴与望远镜光轴共线图6三棱镜最小偏向角原理图
调整方法：
取下平面镜和目镜照明光源，将狭缝对准汞灯光源，使望远镜对准平行光管，以望远镜为基准，调节平行光管的俯仰角和水平方位。
通过望远镜观察，找到狭缝像。
松开狭缝止动螺钉，前后移动狭逢，使狭缝像清晰。
再旋转狭缝，使狭缝转向横向，调整平行光管俯仰螺钉，使狭缝像与分划板中心横线重合。
此时平行光管与望远镜共轴，平行光管俯仰螺钉不可再调整。
再将狭缝像转到垂直方向，锁紧狭缝止动螺钉。
（二）测三棱镜的顶角A
1.三棱镜的调整：
使放在上面的三棱镜的工作面与望远镜光轴垂直（因为望远镜已调好，其光轴与仪器主轴已垂直）。
为测量三棱镜顶角和最小偏向角作准备。
调节方法：
调载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到载物台上，调节时必须注意平面镜和三棱镜的放置位置。
使棱镜的三个角对准平台下三螺钉（如图7所示），调载物台的上下台面大致平行。
接通目镜光源，遮住从平行光管来的光。
转动游标内盘（连同转动载物台）在望远镜中观察从侧面Ac和Ab反射回来的十字像，只调节载物台下三螺钉（用各半调节逐次逼近法）使其反射像都落到上十字线处，如图8所示。
调节时，切莫动望远镜仰角螺钉（为什么？
）
图7三棱镜在载物台上的正确放法
图8测三棱镜A
2.测三棱镜的顶角A：
固定望远镜和刻度盘。
转动游标盘，使镜面Ac正对望远镜，见图8。
记下游标1的读数和游标2的读数。
再转动游标盘，使Ab面正对望远镜，记下游标1的读数
或和游标2的读数
。
同一游标两次读数之差。
，既是载物台转过的角度，而是A角的补角，
（三）.测三棱镜的最小偏向角
1.平行光管狭缝对准前方水银灯的光源。
2.旋松望远镜制动螺丝和游标盘制动螺丝，把载物台及望远镜转至如图9中所示的位置
（1）处。
注意，三棱镜的其中一个光学表面Ac与平行光管垂直，平行光管出来的光斜入射至光学表面Ab上，三棱镜的顶角位于载物台中心。
左右微微转动望远镜，找出棱镜出射的各颜色的水银灯光谱线（各种波长的狭缝像）。
3.轻轻转动载物台（即改变人射角），在望远镜中看到谱线跟着移动，使谱线往δ减小的方向移动（即往顶角A方向移动），望远镜跟踪谱线转动（操作时，一手轻转载物台，一手转望远镜，保证在视场中始终能看到谱线）直到棱镜继续转动，而谱线开始反向移动。
这个谱线反向移动转折的位置，即光线以最小偏向角射出的方向。
固定载物台，再微动望远镜，使其分划板上的中心竖线对准其中的绿色谱线，读出游标1和游标2的读数θ1、θ2；
4.取下三棱镜，载物台保持不动，转动望远镜对准平行光管（如图9所示位置2），使分划板中心竖线与狭缝像重合，再记下游标1、游标2的读数θ3、θ4，此时绿谱线的最小偏向角为δmin＝1/2（|θ3－θ1|＋|θ4－θ2|）
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