分光计调整实验中难点的解决方法

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分光计调整实验中难点的解决方法

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1、引言

分光计是用来精确测定光线经过棱镜、平板玻璃、光栅等光学器件后的偏转角度的仪器。通过角度测量,可以测定折射率、光栅常数、光的色散率、光的波长等物理量。它的基本光学结构是许多光学仪器的基础,学会它的调节和使用有助于掌握更复杂的光学仪器。因此,分光计的调节和使用是大学物理实验的一个重要内容。而根据目前实验教学中的观察,在大学物理实验所涉及的众多实验仪器中,分光计的调节与使用是最不容易被学生掌握的。由于分光计装置结构较复杂,调节内容多,学生往往不能在有限的时间内完成调节与测量,造成老师不得经常延长上课时间,分光计的调节与使用成了大学物理实验课教学的难点。

2、分光计调整的难点及解决办法

分光计的调节主要分为望远镜调节和平行光管调节两部分,其中望远镜的调节是整个调整过程的主要部分。它的调节主要分为三点:目测粗调;对焦无穷远;调节望远镜光轴与分光计中心转轴垂直。其中目测粗调和望远镜光轴与分光计中心转轴垂直的调节,是整个分光计调整的难点,学生在此处经常会耗费过多的时间。

2. 1 目测粗调

目测粗调时,主要调节望远镜下的斜度调节螺丝和载物平台下的三个调节螺丝,使望远镜和平台基本水平。这一过程是用

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罗洁 广东工业大学实验教学部 510006

眼睛目测望远镜和载物台是否水平,虽然简单,但直接影响到后面的调节。粗调后,将双面镜放到载物台上,与望远镜筒垂直,镜面的放置位置如图1所示。视场中能看到绿色十字像。将载物台转过180°,视场中仍能看到绿色十字光标像。许多学生在这一过程中经常只能看到由双面镜的一个反射面反射回的十字像,有的时候在视场中根本看不到十字像。这时只能重复进行粗调,浪费了大量的时间。在实验过程中,可借助以下手段,加速目测粗调的调节过程。

图1 双面镜镜面放置图(1)借助水准仪目测粗调后,载物台已接近水平状态,此时将带气泡的水准仪放在载物台上进行做进一步的调整。通过调节载物台下方的三颗螺钉,使载物台进一步趋于水平,减少了人眼视差造成的影响。借助水准仪调节载物台后,再将双面镜放在载物台上,在视场中只能观察到一个反射面反射回来的十字像的现象显著减少。同时水准仪使用简单,也较大地降低了通过目测调节载物台水平的实验难度,节省了分光计的调节时间。(2)双面镜平移法将平面镜紧贴望远镜物镜端口,寻找到镜面反射的绿色十字像后,调整分划板到物镜间距离,使绿色十字像清晰。然后将双面镜缓慢向后平移,移动过程中应注意使十字反射像始终落在分划板上。当双面镜移动到载物台上方时,将其缓慢放下。当双面镜底座一旦与载物台台面接触,同时调整载物台下方的水平调节螺钉,直到双面镜平稳地安放在载物台的中心位置。经过学生的实地操作练习,证明此方法方便快捷,同时不需对原装置进行

任何改变。但在调整过程中,应注意使绿

色十字像始终落在分划板上,这是双面镜平移法的调节关键。

2. 2 望远镜光轴与分光计中心转轴垂直的调节

目测粗调和对焦无穷远的调节完成后,在视场中能看到双面镜两个反射面反射回的清晰的十字像。为了测量角度,需要进一步调节望远镜光轴与分光计中心转轴垂直,也就是望远镜和平行光管的光轴与刻度盘(刻度盘已垂直于分光计的中心轴)相平行。

(1)借助双面镜

此调节仍须借助双面镜,双面镜的放置位置见图1所示,镜面位于螺钉K到螺钉H、L连线的垂线上。此时镜面的放置位置非常重要,它可简化调节步骤,使操作更加有序。

转动载物台,比较双面镜两反射面(A、B面)所反射回的绿色十字像相对于分划板“”中上十字的位置关系。其中最常见的现象是两十字反射像分别位于分

划板中上十字的两边。对于这种现象,较有效的方法是“对半调节法”。此时以一个十字反射像为准(以图1位置为例,A面反射),先调节载物台下方螺钉L,使十字反射像到“”中上十字的垂直距离减少一半;再调节改变望远镜上下倾角的螺钉使

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十字像与“”中上十字重合。转动载物台使双面镜转动180°,另一镜面(B面)对准望远镜,重复上面的操作(此时调节的载物台下方的螺钉为H),使此镜面反射的十

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字像也与“”中上十字相重合。反复以上操作,直至无论转到哪一反射面,十字反射像均能与“”中上十字相重合。由于

望远镜视场范围有限,在用对半调节法调节时,载物台和望远镜的螺钉旋转幅度不宜太大。(2)借助三棱镜图2 三棱镜的放置图

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