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分光计的调节与使用

先让光轴与转轴各就其位，再用双游标读出光线的转向。

望远镜自准直、平行光管出射平行光、载物台调平，是角度测量的三个准备环节。以五组双游标记录为线索，从度分读数走到偏向角及重复性分析。

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图 1　分光计从光路调节到双游标角度测量的流程；首步表示理想对准状态

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从读数到物理量

记录包含 3 项调节与检验结果，以及 5 组偏向角测量。每组分别读取入射方向和偏折方向的左右游标；角度按度、分录入，运算时保留半分读数。

核心计算关系为

$$ \delta_i=\frac{\Delta\theta_{1i}+\Delta\theta_{2i}}{2},\qquad \bar\delta=\frac{1}{5}\sum_{i=1}^{5}\delta_i. $$

其中两项角差采用模 $360^\circ$ 的圆周最短差。先求同一游标转过的角度，再对两游标平均，可减小刻度盘偏心影响。

表 1　双游标偏向角均值与标准分量

合成标准分量采用最终角度误差限 $1^\prime$ 的均匀分布约定，与五次均值的 A 类分量独立合成。校准误差与光路调整质量另由仪器和操作条件判断。

在五次读数之间看重复性

图 2　五次双游标偏向角；各点由同组入射与偏折方向读数计算

五次结果集中在约 $43.25^\circ$ 至 $43.275^\circ$ 之间。将原始游标角差与最终偏向角并列阅读，可以区分两游标的不一致和测量次数之间的离散。

逐组复算与跨零角差

本实验的 Notebook 以静态表格和计算输出展开调节记录、角差处理与误差分量。修改规范输入后重新运行全部单元，即可更新结果。

在 Jupyter 或 Wolfram 中从头运行，可沿报告章节查看数据读取、公式代入、计算输出与结果讨论。

在本机打开

环境安装见使用指南。在仓库根目录启动本实验的 Jupyter Notebook：

.\.venv\Scripts\python.exe -m jupyterlab experiments/course-04/spectrometer/notebooks/analysis.ipynb

Wolfram 安装包包含数据与 Notebook。将仓库路径改为本机路径后运行：

PacletInstall["D:/general-physics-lab/notebook/paclets/SpectrometerLab/dist/SpectrometerLab-0.1.0.paclet"];
Needs["SpectrometerLab`"];
SpectrometerLab`OpenNotebook[]

数据与计算实现

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