浅议分光计调整实验方法的改进|分光计的调整与使用实验改进
时间：2019-01-05 03:37:35 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要: 本文针对分光计的调整实验中学生常常遇到的问题,提出了改进方法,大大缩短了分光计调整实验的时间。 关键词: “分光计的调整和使用”实验 分光计 调整步骤
分光计是一种测量角度的精密仪器,其基本原理[1]是:让光线通过狭缝和聚焦透镜形成一束平行光线,经过光学元件的反射或折射后进入望远镜物镜并成像在望远镜的焦平面上,通过目镜进行观察和测量各种光线的偏转角度,从而得到光学参量例如折射率、波长、色散率、衍射角等。
在“分光计的调整和使用”实验中,很多学生很难用“自准直法”调整分光计,即很难在望远镜中看到双面反射镜反射回来绿色十字叉丝(像),即便看到了,换一个反射面,又看不到了;即使操作多次,也很难做到连续两个反射面都看到绿色十字叉丝。根据实践教学经验,我发现:如果在该实验中先用肉眼在望远镜外部找到双面平面镜镜面反射十字光源所成的像,然后在眼睛与望远镜光轴等高的情况下观察像与望远镜光轴的高低,通过调节载物台垂直螺母,可以很快在望远镜中找到十字光源的反射像。
分光计调整要求是平行光管光轴与望远镜等高且垂直于中心主轴。载物平台的中心法线与中心主轴重合。使入射光、反射光和光学反射面(或折射面)的法线构成的平面与分度盘平面平行。此外,望远镜应聚焦于无穷远处,适于观察平行光。平行光管射出的光应为平行光。
1.目测粗调(与常规方法相同)
固定读数盘;调节载物台下三个螺母,使其等高后,固定载物台;调节望远镜、平行光管垂直螺母,使它们等高且都与载物台平面平行。
2.望远镜调焦
首先,点亮目镜筒内的光源,对目镜调焦,旋转目镜调焦手轮直到看清分划板上的绿色双十字叉丝(消除视差)。然后把双面平面镜贴近物镜略微晃动,此时可以在分划板上看到一团晃动的绿色光斑。固定双面平面镜使绿色光斑定在分划板上某一位置。对目镜调焦直到绿色小十字叉丝清晰为止。这时望远镜已对无穷远对焦。
3.放置双面反射镜
如图,把双面平面镜置于载物台上,使镜面与载物台某两个螺丝的连线垂直(调节螺母a对光路反射不起作用,调节螺母b、c可改变反射光路)。
4.调整望远镜光轴和载物台平面分别与分光计中心轴垂直
(1)适当转到游标盘,使双面反射镜的像在望远镜外部。
(2)先用肉眼在望远镜外部找到双面平面镜镜面反射十字光源所成的像,然后在眼睛与望远镜光轴等高的情况下观察像与望远镜光轴的高低,通过调节载物台垂直螺母,使得十字光源与它的像等高,再转动游标盘,使双面反射镜镜面与望远镜垂直,进而绿色十字光源经双面反射镜反射成像在望远镜内部,这时观察望远镜可以很快在望远镜中找到十字光源的反射像。
(3)然后旋转游标盘180度,用同样办法找到双面反射镜另一个反射面所成的像。继续同方向旋转游标盘180度,若不能看到反射像,那么重复前面用眼睛在望远镜外找反射像的的方法,直到连续两个反射面都能看到反射像,说明此时望远镜的光轴与分光计中心轴基本上垂直了,到此粗调完成。接着,按照常规方法(减半调节法)进行细调,直到连续两个反射面所看到反射像(绿色十字叉丝)都与分划板上方的十字刻线重合。至此,望远镜的光轴完全与分光计中心轴近似垂直。此后,不能再调节望远镜垂直螺母。(注意,由于载物台是一个平面,我们只是在一条直线上使得望远镜的光轴与载物台平面平行,而要使载物台所在平面与望远镜光轴平行,即望远镜的光轴完全与分光计中心轴垂直,必须在另一个方向上载物台所在平面与望远镜光轴也平行,这是因为两条相交直线才能确定一个平面。)所以,接下来还要用三棱镜的两个反射面(夹角60度)精确调节,使得望远镜的光轴完全与分光计中心轴垂直。
(4)放置三棱镜于载物台上(如图所示)。转动载物台,调节载物台调平螺丝,使从棱镜的两个光学面反射的绿十字叉丝像均位于分划板上方的十字刻度线的水平横线上,达到自准。这样,载物台平面与分光计中心轴垂直。此时,将游标盘两个游标旋转到左右一边各一个并固定游标盘(方便读数)。
5.调节平行光管发出平行光
(1)转动望远镜,使其对准平行光管并固定。调节平行光管的焦距,直到在目镜中观察到狭缝的清晰像为止。此时平行光管发出平行光。将狭缝转在竖直方向,调节平行光管的垂直螺母使其上沿与分划板上方的水平衡线对其,调节其宽度为1厘米,作为背景(实验时周围光线较暗,便于观察),分划板上双十字叉丝和竖线看得很清晰(测量读数时将缝调至1.5毫米宽)。至此,分光计调节完毕。
改进调节方法后,通过讲解演示,学生们很快就可以在望远镜中找到绿色十字光源经双面反射镜反射所成的像(绿色十字叉丝),大大缩短了分光计的粗调时间,激发了学生进一步细调的信心和兴趣。
参考文献:
[1]杨述武.普通物理实验[M].高等教育出版社,2007.
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