分光仪的使用与调节研究

编辑：研发部小林       时间：2010-5-5  10:20  文

1. 一、分光仪，又名分光计、测角仪，一种测量光束偏转角的精密仪器。它可以精确地测量平行光的偏转角，是光学实验中的一种常用的仪器。分光仪一般由底座、望远镜、平行光管、载物台和读数装置组成。（如图一）
   

2. 二、分光仪在使用前必须进行严格地调节。它是按一定程序进行的校准过程，有自校准，互校准，被校准：

   • 自校准法。（图2）

   点亮望远镜侧窗的照明灯将叉丝照亮，前后移动目镜使叉丝位于目镜焦
   平面上，此时叉丝看得很清楚。将平面镜放到载物台上，将平面反射镜
   置于载物台上（镜面朝望远镜）。然后缓慢转动载物台，同时调节叉丝套筒（改变叉丝与物镜间距），找到平面镜反射回来的模糊图像，然后细调叉丝套筒，使看到反射回来的清晰“+”字像。然后适当调节载物台倾斜度调节螺丝，使反射回来的小“+”字与分划板上方的十字分划重合，两者无视差。至此，叉丝既落在目镜焦平面上又落在物镜焦平面上，望远镜已适合于接收平行光。各镜筒间的相对位置就不应改变了。

   • 互校准法。（图3）

   将双平面反射镜放到载物台上，先检查平面镜正反两面分别正对望远镜时，视场中是否都能找到“十”字形像（如果找不到或只找到一个，说明粗调不合格，应进一步调整）。然后用螺丝调节望远镜光轴倾斜度，使“十”字形像到分划板上方的十字分划的距离减小一半，再调载物台螺丝G1（或G3）使两者重合。把载物台转l80°，使平面镜的反面正对望远镜，再次用“各半调节法”同样调节。如此反复调节，直到平面镜任一面正对望远镜时，视场中的“十”字形像都落在分划板上方的十字分划上时为止。此时，望远镜光轴就与中心轴垂直了。

   图3互校准过程中的“各半调节法”
3.  

    

   • 被校准法。（图4）

   调节三棱镜的状态，就是要求达到A所代表的棱与仪器转轴平行，也即和望远镜光轴垂直。前面我们已经调节平行光管与望远镜的光轴重合且分光计中心轴垂直。将三棱镜按图四的方法放置在载物台上，三棱镜的侧面AB、AC能分别和G1G2，G2G3垂直使得调AB面俯仰时，不改变AC面的俯仰。同样，当望远镜对着AC面观察时，也只能调节G3。如果不这样的话，就会很容易出现先把AB面调好后，再调节AC面时又把AB面调坏了。为此，我们在调节时，应当特别注意这一点。通过粗调，精调，使最终将望远镜对准AB，AC时，反射回来的小“+”字都能和分划板上方的十字分划重合。
   总结：分光计的调整要求是：使平行光管出射平行光；望远镜适
   于接收平行光；平行光管和望远镜的光轴等高并与分光计中心轴垂直。

   三、分光仪使用过程中的一些现象和出现的问题的讨论。
   1、有的同学认为我们对分光仪校准，就是调节载物台水平，这是一个很严重的错误。我们调节的目的并不是调节载物台水平，而是调节平行光管和望远镜的光轴等高并与分光计中心轴垂直。
   2、平面反射镜的镜面平面度欠缺，已调好的望远镜，对向三棱镜表面观察时，反射像可能不太清晰。在此，我们对这种现象提出两种假设：①、我们通过镜面平面度欠缺的平面镜“调好”望远镜，实际上真实的望远镜和竖直平面并不真正的垂直，而是有一定的夹角。我们假设这个角度为a，那么由于我们放上三棱镜后，由于三棱镜的光学表面的作用就会产生返回的“十”字不清晰。②、我们知道，在调节视度的时候我们是通过旋转望远镜的目镜和拉伸望远镜的镜筒长度来调节望远镜的焦面，从而调节视像的清晰度。平面度欠缺的平面镜与平面度完好的三棱镜光学镜面的视度不一样，因此造成了清晰度上的差异。
   我们分析，假设是由于第一种原因造成了的，则我们应该考虑这样的事实，虽然平面度欠缺的平面镜会造成光的漫反射，但最主要的还是通过光线的反射原理来改变入射角和反射角。从而造成到达分划板的光强减少。在小角度的情况下，我们认为到达分划板的光强变化很小所以单纯的认为是由于平面镜的原因造成是不太正确的。那么在第一种假设的结论下，很容易得证第二种的假设是正确的。对不同反射镜面，我们都要根据具体情况来调节望远镜目镜的焦距来调整视场、反射回的的“+”字的清晰度。
   综上所述，在这种情况下，我们可以通过拉伸（缩短）望远镜的镜筒、调节望远镜调焦螺旋来调整望远镜的焦距，找到清晰的小“十”字与分划。

   四、感悟
   实验是理论和实践的组合，平时所学的抽象的理论知识，都在实验室里变成了完美的实验现象。我们期望在科研领域里能有所建树，正是这样的动手，独立思考，自主设计的严谨光学实验，磨练了我们，提升了我们。我相信，心中科技创新梦想，一定会变成现实！

    

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