分光计的调整技巧

大学物理实验1分光计的调整技巧贾学东（青岛科技大学工业工程101班1011050125）中文摘要：为了解决在用自准法测量棱镜顶角实验中分光计调整时所遇到的困难，根据对实验的仔细研究，总结出了分光计望远镜和栽物台的调整技巧。这些调整技巧能使学生在较短的时间内顺利完成仪器的调整。实验同时也表明，用这些调整技巧调整的分光计来测量棱镜顶角，其测量结果与实际值符合很好。关键词：分光计；望远镜；栽物台；调整AnadjustingskillofspectrometerAbstract：Inordertosolvetheproblemsinadjustingspectrometermeasuringprismangleusingself-collimation，adjustingskillsoftelescopeandobjectstageweregivenaccordingtotheresultsofcarefulstudy．Theseskillscanmakestudentscompleteinstrumentadjustinginshorttime．Experimentalsoshowsthatmeasuredprismangleisconsistentwithpracticalprismanglebyusingtheseadjustingskillsofspectrometer．Keywords：spectrometer；telescope；objectstage；adjust1引言分光计是最基本的光学仪器，可做棱镜最小偏向角测量、棱镜顶角测量、薄膜厚度和折射率的测量等多个实验。其中，自准法测量棱镜顶角因为其所用仪器最少(可以不用平行光管、钠光灯等)而得到广泛的应用。但是在实际测量中，采用分光计的传统调整方法有一定的难度，这主要体现在：(1)在把双平面镜置于载物台上后，当双平面镜的两面分别对准望远镜时，不能同时在望远镜中观测到“十”字像；(2)在调整载物台时，当把平面镜旋转90。后，在望远镜中观测不到“十”字像；(3)载物台调整好后，放上棱镜叉因为找不到“十”字像而无法测量。针对在传统调整方法中出现的上面三个问题，文中给出了相应的解决方案，对传统的调整方法进行了改进。改进后的调整方法，能够很容易地克服传统方法所遇到的上述三个难点，从而使测量能够顺利进行。改进后的调整方法能大大缩短分光计的调整时间，使我们能够在有限的时间内完成相关的测量。2望远镜的调整技巧望远镜的调整要求是望远镜的光轴要垂直于分光计的中心轴。调整的方法是借助双平面镜，采用渐近法(又叫各半调节法)使平面镜两面中的“十”字像的“一”线与分划板中的上水平刻线重合即可达到要求。要完成这一步的调整，前提是当平面镜的两面对准望远镜时，均能够在望远镜的目镜视场中观察到“十”字像。传统的方法是靠目测望远镜和载物台与刻度盘平面平行来完成，但目测偏差较大，很难调好。对此有人也提出了一些调整技巧，但还是建立在目测基础之上。实际大学物理实验2上，无须目测就可以使平面镜两面均能出现“十”字像，具体操作如下：如果当望远镜对准平面镜的某一面，在望远镜的目镜视场中看不到“十”字像时，将望远镜稍稍偏离正对平面镜的位置，眼睛沿着望远镜筒的方向直接看平面镜，只要眼睛上、下、左、右稍做调整，即可在平面镜中直接看到绿色的“十”字像(可形象的比喻为照镜子)，如图1所示。然后眼睛盯住平面镜中的“十”字像去调整(调望远镜的调水平螺钉d和与平面镜垂直的载物台的调水乎螺钉a或b)，使“十”字像位于平面镜中的望远镜筒像的中央附近，如图2所示。然后再把望远镜对准平面镜，即可以在目镜的视场中观测到“十”字像。平面镜另外一面的“十”字像也是同样的调整方法。也就是说，要使平面镜两面均出现“十”字像，眼睛可以先不看望远镜，丽是眼睛在望远镜旁边沿着望远镜方向直接看平面镜去调整，只要平面镜两面的“十”字像均位于望远镜筒像的中央附近，就能够在平面镜两面分别对准望远镜时，在望远镜目镜内均看见“十”字像。3载物台的调整技巧传统的方法是当望远镜调整好之后，将平面镜旋转90。，只需要调整载物台底部螺钉c，如图3所示，使“十”字像“一”线调至与分划板上水平刻线重合的位置，此时就可认为载物台平面与分光计的中心轴垂直。事实上，将三棱镜置于载物台上后，把望远镜对准三棱镜的光学面，此时会发现“十”字像的“一”线并不在望远镜分划板上水平刻线的位置，有时还会出现根本就看不见“十”字像的现象。此时载物台只能认为是粗步调好，因为载物台如果是完全调好了的话，三棱镜放在载物台上后，当望远镜对准三棱镜光学面时，就应该是看见的“十”字像“一”线在望远镜分划板上水平刻线的位置，所以载物台还必须要作进一步调整。现把用平面镜调整载物台称为载物台的“一次调整”，而把放上三棱镜后对载物台的大学物理实验3进一步调整称为载物台的“二次调整”。下面就介绍载物台一次、二次调整的技巧。3．1载物台一次调整技巧平面镜旋转90。后，如果在望远镜内看不到“十”字像，这同样可以用上面介绍的方法来调整，即眼睛直接看平面镜，在平面镜中盯住“十”字像去调，此时只能调整载物台的调水平螺钉c，如图3(b)所示，使平面镜内的“十”字像位于望远镜筒像的中央附近(见图2)，然后再把望远镜对准平面镜即可在望远镜内看见“十”字像。继续调整载物台的调水平螺钉c，即可顺利完成载物台的一次调整。3．2载物台二次调整技巧载物台一次调整好后，如图4所示将三棱镜置于载物台上，使光学面AB垂直于载物台调平螺钉a和b的连线，光学面AC垂直于螺钉a和c的连线。把望远镜对准与待测三棱镜顶角么A相邻的两光学面AB和AC，如果都能看见“十”字像，只是“十”字像的“一”线不在望远镜分划板的上水平刻线位置，通过相应的二次调整载物台，容易使“十”字像的“一”线调整在望远镜分划板的上水平刻线位置。如果有一光学面看不见“十”字像，或者两面都看不见，此时因为三棱镜光学面的反光性能不如双平面镜，眼睛是不能直接从三棱镜的光学面内看到“十”字像的。其实方法也很简单，将平面镜紧贴在三棱镜无“十”字像的光学面，和前面一样(见图1)，眼睛直接看平面镜就能找到“十”字像，然后盯住“十”字像调整载物台，具体操作步骤如下：(1)将望远镜光轴指AB面，将平面镜紧贴在AB面，按图1的方法观察从平面镜反射回来的“十”像，调节螺钉a或b使“十”像位于望远镜筒像的中央附近(见图2)；(2)转动望远镜使望远镜光轴指向AC面，将平面镜紧贴在AC面，按图1的方法观察从平面镜反射回来的“十”像，只调节螺钉C使“十”像位于望远镜筒像的中央附近(见图2)；(3)取掉平面镜，此时当望远镜分别对准光学面AB和AC时，在望远镜中都能看见从棱镜光学面反射回来的“十”像。此时望远镜光轴既垂直于AB面，又垂直于AC面，完成大学物理实验4了载物台的二次调整。至此，分光计就完全调整好，接下来的测量也就水到渠成。5结束语总结出分光计的调整技巧，在相关测量实验中得到了验证。用改进后的调整方法来测量棱镜顶角，其测量结果与实际值符合很好。这些分光计的调整技巧，大大降低了分光计的调整难度，提高了分光计的调整速度，节省了实验所需的时间，是一种切实可行、行之有效的方法。参考文献【1】葛松华、唐亚明《大学物理基础实验》化学工业出版社【2】马文蔚等《物理学》高等教育出版社【3】如梅，王玲．分光计二次调整法提高三棱镜顶角测量精度郑州轻工业学院学报(自然科学版)大学物理实验5大学物理实验论文经济与管理学院工业工程101班贾学东1011050125