分光计的快速调节方法探讨

分光计的快速调节方法探讨

陈 霞计晶晶陆改玲罗利霞周 澐*

(内蒙古包头医学院医学技术学院内蒙古 包头014060)

摘 要：分光计是大学物理实验教学中常用的一种比较精密的光学仪器，学生在调节的过程中往往要花费大量的时间.本文指出了分光计调节过程中最关键的“5个螺钉”(目镜锁紧螺钉1，望远镜水平调节螺钉2，载物台下面的调平螺钉3，4，5)和易出现问题的“4个强调”，并提出了“分步教学法”，即每一步讲解后穿插学生训练，避免了因讲解大量内容而导致学生混淆概念、盲目调节的现象，使大多数学生在不需要教师的帮助下，就可以采用“半调法”快速、高效地完成分光计的调节.

关键词：分光计快速调节5个螺钉4个强调分步教学法

收稿日期：(2014-06-23)

作者简介：*陈霞(1981-)，女，硕士，讲师，研究方向为光学.

1引言

分光计又叫测角仪，可以精确测量光线的偏转角度，进而计算如折射率、波长、光栅常数、偏向角等许多物理量[1].分光计主要是由望远镜、载物台、平行光管、读数盘和底座等组成，每部分都有特定的调节用螺钉(多达十几个)[2].其构造与很多精密的光学仪器相似，所以分光计的熟练调节可为使用一些精密光学仪器打下基础，是物理学的必做实验.分光计的调节需达到以下要求：(1)望远镜应无视差地聚焦于无穷远处；(2)望远镜的光轴、载物台平面都要与仪器主轴垂直(调节最为困难)；(3)平行光管出射平行光，并使其轴线与仪器主轴垂直[3,4].对医学院校的大一新生来说很难在规定时间内顺利完成实验.笔者在多年的教学中总结并提出了基于目标为导向的“分步教学法”，即把最难的调节过程分为目镜调焦、物镜调焦、粗调、细调共4步，并且每一步讲解后设置训练目标，穿插学生训练.在实际教学过程中既遵循了分光计传统的比较好的调节方法——“半调法”[5]，又加快了实验速度，提高了实验效率，取得了满意的效果.

2分步教学法

2.1目镜调焦

打开小灯电源，轻轻旋转目镜调焦手轮，从目镜中观察分划板(见图1)上的“双十”字叉丝(调节叉丝和测量叉丝)清晰、无重影，这样分划板就处于目镜的焦平面上.特别强调在以下的调节过程中，不要再调目镜调焦手轮，目镜调焦已经完成.

图1　分划板(视场)

2.2物镜调焦

若分划板与物镜的焦平面不重合，会导致在望远镜的分划板上看不到“十”像(见图1)，或看到的“十”字像模糊不清而是一个光斑.笔者在教学中采用把平板双面反射镜的镜面紧贴在望远镜的物镜前端进行物镜调焦，这时反射镜必将“十”像反射于望远镜的镜筒当中，松开目镜套筒紧锁螺钉1(见图2)，前后移动目镜筒，直到通过目镜可以看到清晰的“十”字像为止.这样分划板就处于物镜焦平面上，物镜调焦结束.通过平板双面反射镜紧贴物镜口调焦既加快了实验速度，又可以让学生直接认识“十”字像，避免了在实验过程中，盲目地寻找“十”字像，克服了很多学生由于观察不够仔细，把棱镜中的十字窗口(见图1)误以为是“十”像的情况.在此过程中要强调学生必须把目镜套筒紧锁螺钉1锁住，以下调节过程中即使是看不到“十”像，也不需要再进行物镜调焦.教学中发现很多学生往往会忘记锁此螺钉，而导致粗调、细调过程中前后移动了目镜筒而出现了“真正的”找不到“十”字像的现象.

图2　望远镜结构及光路图

2.3粗调

粗调主要是目测望远镜和载物台均水平.先从望远镜侧面观察，调节望远镜的俯仰角调节螺钉2(见图2)，直到眼睛目测望远镜筒基本水平.再通过载物台的3个调节螺钉(3，4，5)(见图3)调节载物台尽可能水平.为了避免调节的空间不够，调节螺钉的高度不要放到最高或最低.需强调必须进行粗调，粗调看似简单，实际是很关键的，这决定后面寻找“十”像的难易程度.有的学生由于急于求成，在实验过程中往往会忽略粗调，直接进行细调，导致实验很难进行.

图3　平面镜放置图

2.4细调

细调望远镜和载物台水平，笔者采用了传统的较好的分光计调节方法“半调法”.细调根据平面镜的放置方法分为两步：第一步，要求平面镜底边与载物台上的一条刻线重合如图3(a)所示；第二步，要求平面镜在第一步的基础上旋转90°后与载物台上刚刚那条刻线垂直如图3(b)所示.

图4　 “十”字像和半调法

第一步用“半调法”调节.放好平面镜后旋转内盘，观察平面镜反射的“十”字像.如果经过认真粗调，一般正反面反射的“十”字像均在视场当中，如图4所示；有时候也会出现正面有像，反面没像的情况，此时可以仔细观察视场，一般会在视场的上下看到“十”字像周围的光环，如图5(a)、(b)所示.根据几年的教学经验知道只要找到了“十”字像的光环，就相当于找到了“十”字像.然后通过调螺钉2和3(或4)各一半，把正反面反射的两个“十”字像都调到调节叉丝上如图1所示，一般经过两到三轮的调节(半调法)就可完成.这时强调刚才调节的3个螺钉(2,3,4)不要再调，否则第一步还需要重新调节.

图5　 “十”字像的光环

第二步只调“螺钉5”.平面镜重新放置后旋转内盘，从望远镜中找反射的“十”字像，调节载物台下与镜面正对的螺钉5，使反射的“十”字像与调节叉丝重合，则另一面反射的“十”字像肯定与调节叉丝重合，此时细调结束.

3结论

本文采用了“分步教学法”且在每一步之间穿插了学生训练，改变了传统教学中满堂灌导致的初学者听不明白、混淆概念、盲目调节的现象；并提出了直接把平板双面反射镜紧贴望远镜物镜口观察“十”字像和细调中找“十”字像光环的办法；还指出了调节中5个关键的螺钉和4个强调的问题.以上在实际教学中均得到了验证，收到良好的效果，大多数学生在不需要教师的帮助下, 就能独立、快速地调好分光计，保证了教学质量，对实际教学有重要的指导意义.

参 考 文 献

1计晶晶,杨颖.医用物理实验.呼和浩特：内蒙古大学出版社,2010.50～53

2许飞,罗锻斌.分光计调节实验中的教学方法探讨.大学物理实验,2013,26(4): 35～36

3陈群宇.分光计的简单调节方法.实验科学与技术,2013,11(5):207～208

4梁枫,张道清.分光计快速调节的方法.大学物理实验,2012,25(2):35～37

5邱淑霞,江影.各半调节法在分光计实验中的应用.科技传播,2010(9上):115～116