分光计的调节和色散曲线的测定————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：ﻩ清华大学实验报告系别:工业工程班号：工3２姓名：张霄玥（同组姓名:）做实验日期:２004 年１1月10日教师评定：实验名称：分光计的调节和色散曲线的测定[实验目的］1、了解分光计的原理与构造,学会调节分光计；2、用最小偏向角法测定玻璃折射率;3、掌握三棱镜顶角的两种测量方法。
［实验原理]一、分光计的结构及调节原理1、要测准入射光与出射光之间的偏转角必须满足的两个条件（1)入射光与出射光均为平行光束;（2）入射光与出射光的方向以及反射面或折射面的法线都与分光计的刻度盘平行。
2、分光计的主要部件(１)望远镜分光计中采用自准望远镜,它由物镜，叉丝分划板与目镜组成，调节望远镜应先调节目镜使３剖面的‘’形叉丝清晰可见，然后再调叉丝套筒使 5 剖面的‘’形亮线经平面镜的反射像也清晰可见，且与‘’形叉丝无视差。
(2)平行光管平行光管由狭缝与透镜组成，其结构如上图。
若将狭缝调到透镜的焦平面上，则可得平行光,这时可在望远镜视场中看见清晰的狭缝像,且与‘’形叉丝无视差,然后再调节缝宽约1mm即可。
（3)刻度盘度盘垂直于分光计的主轴且可绕主轴转动，为消除偏心差,采用了两个位置相差180°的游标读数。
刻度盘的分度值为０．5°，0.5°以下则用游标来读数。
游标的最小分度值为1'。
刻度盘与游标二、用最小偏向角法测玻璃的折射率艺术三、测检流计的内阻方法一采用半偏法，利用式(3.２.７)和式(3.２.8）计算电流分度值时尚需测定其内阻Rｇ。
注意实际测量时是监视电压表示值不变(这里存在系统误差），并使它尽量用到满量程。
方法二为全偏法，仍使用图3.2.4所示的线路。
测量时仍保持电压表的读数不变。
[实验内容］一、观察电流计阻尼运动特性(１）按图3.２.4接线，注意各级分压电路的安全位置。
（2)通过改变R 2,观察图3.2.2所示的三种阻尼运动并记录现象。
在逐步改变Ｒ2的值的过程中找出该检流计外临界电阻R c 。
二、用半偏法和全偏法测定检流计的内阻R ｇ用半偏法测Rg 时,要求在相同的实验条件下(U,ｄ不变),对同一量Ｒ2进行６次测量；分析和估计用半偏法测量时的Δg R 。
三、测定电流分度值C 1取R ２=R c ,使检流计工作在临界阻尼状态，分别测出左右两侧光指在２0,40．6０分度处的电流分度值,并求出平均电流分度值Ｃ1及Δ1C四、用检流计测一阻值约为１０６ﻩΩ的未知高阻ﻩ(1)利用已测定了电流分度值、内阻和外临界电阻的检流计，涉及合适的线路。
（2)要求实验时能使检流计处于临界阻尼状态，光标偏转较快地达到稳定位置。
[实验数据]检流计编号:９１、观察检流计的阻尼运动特性 检流计外临界电阻C R =2558.0Ω/2R阻尼运动的特点光标自最大偏转处至最后停在零点位置处所需的时间/ｓ约１０C R 振荡运动，振幅随时间增大衰减,达到平衡时间较长 ２．4 约C R 单方向偏转运动,刚好不振荡，达到平衡时间较短 20 约0.1C R单向偏转,达到平衡时间较长212、测检流计的内阻g R电压表量程 1．5_V ,准确度等级 ０.5_,分度值 0.０1 V,电阻箱准确度等级_0.1_,0R ＝Ω±01.000.1。
(1) 方法一：半偏法数据记录： 测次 Ｕ/V Ω/1R2R =0时d／d ｉｖ 偏d/２时Ω/2R调偏2分度时对应Ω∆/'R 1 1.４45 ５002．0 4８.0 2４３.0 35.０ 2 1．445 5002.0 48.0 ２4３.１ 35.0 3 1.44５ ５00３.0 48.0 243.０ 35.5 4 1．445 5002.0 48.０ 243．0 35.2 5 1.４45 5003.０ 4８.0 243.0 35.4 ６ 1．445500３.0４8.0２42.935．3误差分析： (a) 系统误差:02R R R g -≈(b) 由检流计灵敏阈所决定的误差1∆'1.01R ∆±=∆(c) 由于电压U 波动所引起的误差2∆U R g /02.022⨯±=∆(d) 电阻箱的误差3∆)]1(005.0%1.0[23++±=∆N R(e) 非线性误差及其他误差 本实验不要求考虑整理数据表格如下: 经计算，2R s =0.0６3246(2) 方法二：全偏法 测次 U/Ｖ Ω/1R2R ＝0时d/di ｖ Ω/2/1RΩ/2R调偏2分度时对应Ω∆/'R 11.450399８．06０1999.0２41．０１8.0Ω=-=0.24002R R R g3.测检流分度值1C测次Ｕ/V Ω/1R Ω/2Rd ／divA I g 610/-)/10/(8div A C I -左右左右 1 1.4０0 10０5．0 2558.0 2０.0 19．8 ０.497 2.48５ 2.51０ 21.400 504.0 2558.0 40．０ 38.６ 0.9902.4752.5653 1.4０0３35.０2５58.0６０．05６．01.４８8 ２．4802.6５7测次 U ／V Ω/1Rd/di ｖ Ω/2R Ω/g R Ω∆/'R1∆2∆3∆Rg ∆1 1.44５ 5002 48 ２43.０ 2４２.0 ３5.0 3.５０4.74０.278 5.89７ 2 1.４45 50０2 48 243.1 242.1 ３5.0 3．５0 4.７4 ０.2７8 5.８98 31．4455003 48 243.0 2４2．０ 35.５ 3.５5 4．74 0.278 5.926 ４ 1.44５ 500２ 4８ ２4３.0 242.0 35．２ 3.5２ 4.7４ 0.278 ５.9０8 5 1．445 5003 4８ 243.0 242.0 35.4 3.54 4.７４ ０．27８ ５．920 61．4４550034８242.9241.935.３3.534.7３0.2785．９13Ω±=9.50.242g R取第一次测量数据进行误差分析：由于20222220⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆R d R R U CR d g R U IC g I故1C ∆=0.０69A 810-⨯A C I 810)069.0498.2(-⨯±=4.测阻值约为106Ω的未知高阻 （1)伏安法测电阻的电路图：(２)数据记录测次 Ｕ／V d/div(光标左偏)A I g 610/-１ １.500 46.3 1．146 2 １.400 43．2 １.０69 ３ 1.300 ４0.１ ０.992 4 １．2００ ３6.９ ０.９１3 ５ 1.100 3３.9 0.8３9 6 1.0０0 30.7 ０.76０ 7 0.900 27．5 0.6８3 80.80０２４.４0.606由线性拟合，Ω=M R x 296.1［实验总结]1、 在图 3.２．４中，设检流计已有一定偏转，如果断开2R 连线，光标将做何运动?当光标正好通过零点时合上检流计短路开关,光标的运动状态有何变化?为什么？ 答：此时外电路电阻变为无穷大，检流计处于欠阻尼状态,光标将向零点移动并来回振荡。
当光标正好通过零点时，若合上检流计短路开关,检流计将处于过阻尼状态,光标将停在零点。
2、 试想出一种测检流计内阻Rg 的其他方法。
答:可用电桥法测检流计电阻，当四个桥臂上的电阻均为已知时,可通过列方程求解出Ｒg 。
即： I １*R1+I3*R ３=Ｕ I2*Ｒ2＋I4＊Ｒ４=Ｕ I1*R1＋Ig*Ｒg ＋Ｉ4*R4=U I1=Ig+Ｉ3 I2=Ig+Ｉ4联立这五个方程组，就能解出R ｇ3、 在测定电流分度值的线路图3.２．４种用了两次分压。
如果不用两次分压行不行?试详细说明理由。
答:如果没有第二级分压,则检流计通过的电流Ｉｇ＝U ｖ/R ２，如果R2较小，这个值可能非常大，检流计极易损坏；如果没有第一级分压,则检流计通过的电流1221/)()(R R R R R R R EI g g g ++++=，当R1和Ｒ2取值较小时，Ig 同样有可能较大，也容易损坏检流计。
所以,测定电流分度值的线路中两极分压都是必须的。
4、 计算Rg ∆时，试分析式中哪一项对Rg ∆影响最大?那些项可以忽略不计?方法二虽不要求测量结果的不确定度,但可与方法一相比较，试找出方法二的优点来。
答:2∆对Rg ∆影响最大， 2R s 和3∆的影响可以忽略不计。
方法二的优点有:（1）不存在检流计的非线性误差;(２)检流计灵敏阈所决定的误差也比方法一小。
故综合而言，方法二的误差将比方法一小。