分光計

分光計

分光計,是使光按波長分散兼供光學測量的儀器。一般由準直管、稜鏡台和望遠鏡3種主要部件構成。

可用於測量波長、稜鏡角、稜鏡材料的折射率和色散率等。

基本介紹

  • 中文名:分光計
  • 外文名:spectrometer
  • 可測量物理量:折射率、波長色散率衍射角
  • 性質:精密儀器
  • 原理:光學元件的反射
  • 使用難點:調節
術語簡介,結構原理,望遠鏡,平行光管,載物台,刻度盤和游標盤,底座,調節技巧,

術語簡介

分光計是精確測定光線偏轉角的儀器, 也稱測角儀。
它是光學實驗中常用的的實驗儀器。光學中的許多基本量如波長折射率都可以直接或間接地用光線的偏轉角來表示, 因而這些量都可以用分光計來測量。
分光計的基本光學結構又是許多光學儀器(如稜鏡光譜儀、光柵光譜儀、分光光度計、單色儀等)的基礎。它在物理實驗中既能夠培養學生的基本實驗技能,又能培養學生套用理論知識解決實際問題的能力,因此它是大學物理實驗的必作實驗。
分光計分光計
在觀察有關現象和測量角度時,為獲得正確的測量結果,必須保證讓分光計的光學系統(準直管和望遠鏡)要適合平行光。
即要求望遠鏡光軸與分光計的主軸垂直, 以保證觀察面是一個平面。這也是調節步驟中難度最大的。
中學裡常用的分光計一般由裝在三腳座上並在同一平面內的準直管、稜鏡台和望遠鏡三個主要部件構成。稜鏡台為一圓盤,可以繞中心軸轉動,其底座上刻有游標。望遠鏡則和底座外圍刻有角度讀數的圓環相連,它們也可以繞中心軸旋轉。但準直管的位置固定。從光源發出的光。經準直管變為平行光,再經稜鏡色散,改變方向,用望遠鏡觀察而在圓環上讀出所偏轉的角度。望遠鏡中還裝有準絲以增加測量的精確度。
1814年,夫琅和費在研究太陽暗線時改進了當時的觀察儀器,設計了由平行光管、三稜鏡和望遠鏡組成的分光計。這是第一個分光計的出現,其設計思想、基本構造原理是現代光譜儀、攝譜儀設計製造的基本依據。分光計經常用來測量光的波長、稜鏡角、稜鏡材料的折射率和色散率等。

結構原理

各種型號的分光計,其光學原理基本相同,主要部件包括望遠鏡、平行光管、載物台(台上安置分光用的三稜鏡或光柵)、刻度盤和游標盤、底座五大部分。

望遠鏡

望遠鏡由物鏡和目鏡組成,物鏡和目鏡之間有分劃板。分劃板緊貼一個直角三稜鏡,在稜鏡的直角面上有一個被光源照亮的小綠十字,其中心位置與分劃板刻線的上交點對稱。

平行光管

它的作用是產生平行光。管的一端裝有一個消色差的複合正透鏡, 另一端是裝有狹縫的套管。

載物台

載物台是用來放置待測器件的。它的下方有三個螺釘, 形成一個正三角, 用來調節分光元件的方位。

刻度盤和游標盤

刻度圓盤的游標盤套在分光計的中心轉軸上且可繞主軸轉動。
分光計分光計
若圓盤轉過一個角度, 可以從游標讀出這個角度的數值。圓盤面有720等分線, 每格值為0. 5°即30′。0. 5°以下則需用游標來讀數。

底座

底座的中心有沿鉛直方向的轉軸套,稱為分光計的主軸。通過使用相應的止動螺釘和微調螺釘,可以使望遠鏡、刻度盤、游標盤、載物台等繞分光計主軸自由轉動,或作微小轉動, 或固定不動。

調節技巧

在分光計調節中,難點是掌握使望遠鏡軸線與平台轉軸垂直的方法與技巧。認真細緻的粗調和“各半調節法”是實現這一調節的前提和基礎。
正確的調節方法必須先進行粗調,即一面用手來迴旋轉分光計的刻度盤或平台,使平台上平面鏡法線方向在望遠鏡的軸線方向左右來回通過,同時用眼睛在望遠鏡附近上下來回移動,耐心地尋找,找到由平面鏡反射回的光斑,這是尋找光斑的關鍵。
找到光斑後,進一步要判斷看到的光斑在望遠鏡的上方還是下方。從而有目的地調節望遠鏡的仰角或平台的傾斜度。
分光計分光計
使看到光斑的眼睛與望遠鏡在同一平面上(注意在調節仰角或傾斜度時必須同時看住光斑,以免光斑“跑掉”)。
總之, 先從望遠鏡外面找到光斑,然後逐步調節光斑接近望遠鏡軸線方向,最後讓光斑進入望遠鏡內,再進一步在望遠鏡內調節。

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