直光路和各半调节法调整）
③ 平行光管出射平行光的判定标志
——在望远镜调节好基础上，调节平行 光管聚焦，使从调好的望远镜看到狭缝
亮线像最清晰且与分划板上的黑十字线
之间无视差。（操作：把调节好的望远
镜对准平行光管，调节平行光管物镜聚
焦）
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的判定标志——使 夹缝亮线像竖直和水平时能分别与望远
M2′ d i
A B C D
① ② M1 r F F′ P L
n=1
P′ i′ S
提示：对式两边求微分，得：，由此求出相邻两环（Δk=1）的角间距 为
。
实验41 用分光计研究光栅光谱
【预习思考题】 1．如何调整才能使光栅片的放置满足实验的要求？光栅为什么要按图 3-16-5所示位置放置？ 提示：参阅教材P.120的光栅片放置调节的1）、2）。 2．什么是光栅常数及光栅分辨本领？如何测定？ 提示：参阅教材P.118-119。，其中，。 3．如果在望远镜中观察到的谱线是倾斜的，应如何调整？ 提示：这是由于平行光管透光狭缝倾斜不竖直所致。 4．如何测量光栅的衍射角？ 提示：参阅教材 【思考题】 1．用白光照射光栅时，形成什么样的光谱？
干涉图样定域问题，与所用的光源类型、位置以及薄膜形状 （平行平面状还是楔形）有关。如果是点光源，则不论是等倾 干涉还是等厚干涉，在与光源S在同一边的空间的任一点都可得 一定的干涉，即干涉现象发生在光波的整个相遇区域内，称这 种干涉为不定位干涉（也叫非定域干涉）本实验用光纤激光作 光源即是这种情况）；如果是扩展光源，则干涉条纹只能定域 在一定的区域，至于定域在什么位置，取决于M1、M2′的位置 和取向以及光源的位置。M1、M2′平行时，干涉条纹定域在无 穷远处，与光源的位置无关；而M1、M2′不平行，有一微小夹 角时，干涉条纹定域在薄膜表面附近，光源位置不同，条纹定 位也不同。如下图所示。
A
B
A
B
A或B
实验40 迈克尔尔逊干涉仪调整与使用
【预习思考题】 1、本实验中的环纹与牛顿环实验中的环纹有什么异同？
提示：从干涉类型（等厚、等倾）、条纹形状、条纹分布（疏密、级 数顺序、中心明暗）来看。 2、用钠光灯做光源时，为什么会出现视见度为零的现象？
提示：因为Na光发出的黄光不是纯单色光，而是包含λ1=589.6nm和 λ2=589.0nm的复色光。扩展Na光源照射迈克尔逊干涉仪所形成的干涉条 纹，就是这两种单色光分别产生的干涉条纹的迭加。设开始时，几乎重 迭（d→0，δ→0），此时条纹最清晰，但随着d↑，光程差δ也随着增 大，λ1和λ2分别产生的亮、暗条纹将逐渐错开位置，使迭加后的干涉条 纹变得模糊，当光程差δ增大到一定值（P.74~75），会使得一种光的明 条纹刚好与另一种光的暗条纹重迭，这样整个视场将看不到干涉条纹， 即出现视见度为零的现象。 4、怎样读出M1镜的位置
=（360°-大） +小 式中为望远镜转过的实际角度， 大为较大的一个游标读数， 小为较小 的一个游标读数。 4、测量衍射角为什么要测量衍射光级光线间的夹角?
提示：采用这种方法可以减小(或消除)由于光栅平面不垂直平行光 的轴线（即平行光不是垂直入射光栅）而使得正负方向衍射角不对称引 起的系统误差；通过测量，求衍射角，即测量宽度延展了一倍，将使减 小一半。
（1） 提示：白光是波长分布连续的复色光，可从光栅方程衍射角 与波长关系来分析。
（除0级谱线为白光亮线外，各级是从紫光到红光排列的连续彩色光 谱） 2．如果平行光并非垂直入射光栅片，而是斜入射，衍射图样会有何变 化？ 提示：这时光栅方程变为，显然衍射图样的0级亮线两边谱线位置分布 不对称（±K级谱线的衍射角不相等）。我们实验要求与不超过几分 （如）就是为了保证由平行光非垂直入射光栅片引起的误差足够小。 3．实验中当狭缝太宽或太窄时将会出现什么现象？为什么？ 提示：狭缝太宽则分辨本领下降，如两条黄光线分辨不清（因为狭缝太 宽，造成谱线过宽而重叠）；太窄，透光量太少，光线亮度太弱，视场 太暗不利于测量。 4．当用波长为589.3nm的钠黄光垂直照射到每毫米具有500条刻痕的平 面透射光栅上时，最多能观察到第几级谱线？ 提示：从光栅方程和衍射角最大可能范围是900来考虑 （由光栅方程，显然φ=900时，有） 【复习思考题】
2、测得是弦儿不是直径，对R的结果有没有影响？ 提示：从右图A看能否证明（） 3、若测为平凸透镜的推导方法来讨论 分析
（1） 仍形成以平凹 透镜的顶点为 圆心的明暗相间的同心圆环，但边缘处 δ=2nd+λ/2=λ/2（d=0，n=1）为0级暗纹；中心处，当δ=（2k+1）λ/2时， 为暗纹，当δ=kλ时，为亮纹，否则其明暗程度介于明纹最亮和暗纹最暗 之间。
光学实验思考题提示
实验7 分光计调整与使用 【预习思考题】
1、分光计由哪几个主要部件组成？它们的 作用是什么？
提示：(P.70，附录 分光计的结构) 2、对分光计的调节要求是什么？如何判断 调节达到要求？怎样才能调节好？
提示：
（1）对分光计调整的要求： 1 望远镜、平行光管的光轴均垂直于仪器中心转轴； 2 望远镜对平行光聚焦（即望远调焦于无穷远）； 3 平行光管出射平行光；
把已知的有关量（λ=500nm，n1=1.45，ΔN=15）代入便可计算出d 值。
实验现象分析： 1、 条纹级数排序如何？
提示：从可知，d、λ一定时，i↓(即越靠近中心,看图）→k↑。
2、 观察到的干涉条纹分布为什么是中间疏边缘密？调节微调手轮时， 为什么条纹会移动（从中心“涌出”或“陷入”），而且条纹之间 疏密会变化（变疏或变密），请给予分析解释。
提示：看下图例 主尺读数：33mm 粗动手轮读数：0.52mm 微动手轮读数：0.00246mm 最后读数为：33.52246mm
【思考题】（P.218） 1、提示： （1） P1、P2作用，看P.73实验原理部分；
（2）从光的单色性和相干性（相干长度）好坏考虑。Na光和He—Ne激 光单色性好，相干长度较大，没有补偿板P2，移动M1，加大M1和M2/ 间的距离仍能产生干涉，干涉条纹不会重叠，仍可观察。但白光单色性 差，分出的两束光只有在δ≈0时，才能看到彩色干涉条纹，在δ稍大时， 不同波长的干涉条纹会互相重叠，使光强趋于均匀，彩色干涉条纹会消 失。 2、提示插入n1透明薄膜后，光程差改变了2d（n1-1），即Δδ=2d（n11），所以根据Δδ=Δkλ式和Δk=ΔN，可得
1、光栅光谱与棱镜光谱有何不同？
提示： 光栅光谱——依据不同波长的光经过光栅的衍射角不同而产生的色散。 同一级次K，λ↑→φ↑，所以可见光中的红光衍射角最大。 棱镜光谱——根据不同波长的光在玻璃中的折射率不同而产生的色散。 λ↑→n↓→偏向角δ↓，故紫光偏转最大。
2、 用分光计进行光栅衍射测量的条件? 提示：（1）入射光必须是平行光；（2）入射光线必须垂直光栅， 即入射角i=0。
提示：①
3、假设平面镜反射面已经和转轴平行，而望远镜光轴和仪器转轴成一 定角度β，则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位 置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。 提示：
反射的小十字像和平面镜转过180o后反射的小十字像的位置不变， 此时应该调节望远镜仰角螺钉，使十字反射像落在上十字叉线的横线 上。光路图如下
5、光栅方程成立的条件是什么？在实验中如何使这一条件得到满足？
答：dsin＝k成立的条件是：平行光垂直入射。
在实验中，要调节好分光计的平行光管使其发出平行光。为使入射
的单色平行光垂直入射到光栅平面上，必须使光栅平面反射回的十
字像的竖线与分划板调整叉丝竖线及零级衍射线（白线）重合（如
图所示）。
图16-6 实验42 牛顿环 【预习思考题】
r R d H r
也可推出 与本实验的测量公式仅差一符号，这是由于外环级次比内环级次小所
致。
1、在实验原理和实验内容中提出了哪些措施来避免或减小误差？ 提示：看该实验项目的实验原理部分，自己归纳。 （1）实验应用测量，可以避免测量干涉条纹半径时黑斑中心位置不易 对准和黑斑的级数K难以确定带来的麻烦，也可以消除由于平凸透镜与 平板平面镜接触处附有尘埃带来的附加光程差以及由于各干涉条纹宽度 不同等因数带来的误差（可以证明）；
3、 在计算角度时有时为什么要加？ 提示：计算衍射角式中，如果同次的两个读数之差超过180°就有 过“0”点问题。例如，+k=348°2′， -k =26°18′，如果两个读数直 接相减超过了180°。应该这样处理： (360°-348°2′)+26°18′=11°58′+26°18′=38°16′。一般情况 可以表示为
镜分划板上的竖直黑十字线和中心水平
黑十字线重合。（把调节好的望远镜对
准平行光管，配合调节平行光管的仰角
螺钉）
3、本实验所用分光计测量角度的精度是多少？仪器为什么设两个游 标？如何测量望远镜转过的角度？ 提示：①精度——仪器能读准的最小分度；②P.72最后一段；③参看 P.69和的测量式。 4、在分光计调节使用过程中，要注意什么事项？ 提示：P.70 【思考题】 1、测棱镜顶角还可以使用自准法，当入射光的平行度不好时，用哪种 方法测顶角误差较小？ 提示：的成立条件是入射光是平行光； 2、是否对有任意顶角A的棱镜都可以用测量最小偏向角的方法来测量它 的材料的折射率？
A B
A
A B
B
A B
A或B 图3 望远镜光轴未与中心轴垂直的表现及调整 4、假设望远镜光轴已垂直于仪器转轴，而平面镜反射面和仪器转轴成 一角度β，则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位 置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。 提示：
反射的小十字像和平面镜转过180o后反射的小十字像的位置是一 上一下，此时应该载物台下螺钉，直到两镜面反射的十字像等高，才表 明载物台已调好。光路图如下：
1、 什么是光的干涉现象？光的干涉条件是什么？什么是等厚干涉、