一种用于分光仪初始状态调整的小型实用装置

蒋远鑫 杜滔 李识齐 林钧 尚荣

摘 要：该文介绍了一种基于光的反射定律研制的一种用于分光仪初始状态调整的小型实用装置。该装置采用微型激光二极管，将之用固定夹具固定在分光仪的望远镜镜筒上，激光二极管发出激光，经发射器面板中心圆形小孔射出一束很细的激光，经平面反射镜反射回光点，通过对该光点在面板位置的调节，使之与带圆形小孔的激光器面板上“十”字中心重合，完成分光仪的粗调。该装置使得分光仪粗调直观可调，可大大缩短调节的时间和精度，极大地降低初学者分光仪初始状态调试的难度，在分光仪及类似实验仪器应用上有着实际的应用价值。

关键词：分光仪 粗调 激光二极管

中图分类号：TH7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）02（a）-00-02

分光仪是精确测量入射光和出射光之间偏转角度的一种常用光学仪器。分光仪调整原理、方法和技巧，在光学仪器中具有一定代表性，是我国大学工科院校学生必做的普通物理实验之一。

整个分光仪调整的难点和关键是粗调状态。目前通用的做法是使用者采用目测方法，调节望远镜光轴与载物台平行。分光仪的望远镜视场小，视角仅30°左右，由于缺少精确目标，初次接触分光仪的学生很难用目测法完成粗调。实验中，转动放有平面反射镜的载物台时，学生常常看不见反射的“十字像”，或者仅能在平面镜一面看到反射的“十字像”。很多时候即便粗调效果较好，细调时因调整幅度及方向不合适，又会导致反射“十字像”丢失，必须重新进行粗调。这样会导致学生茫然，上课老师在2学时有限时间，面对几十个初学者会感到力不从心，每堂课都会有一部分学生由于分光仪粗调不成功导致不能进行后续分光仪的进一步调整和测量。我们研制的一种用于分光仪初始状态调整的小型实用装置，可以让学生直观快速准确地完成分光仪的粗调，解决初学者粗调困惑。

1 一种用于分光仪初始状态调整的小型实用装置介绍

激光发射器通过固定夹具固定于望远镜靠近物镜处的镜筒上。固定夹具采用截面呈“8”字形的哈夫式结构，激光发射器由筒身和设置于筒身内的激光发射装置组成，激光器面板固定于筒身的前端。激光发射装置包括依次连接的电源、驱动电路板以及激光二极管和透镜机构；激光器面板的外侧面为光的漫反射平面，“十”字形记号设置于激光器面板的外侧面上，激光发射器的筒身呈圆筒形，激光器面板为圆形激光器面板，激光器面板尺寸与激光发射器的筒身截面尺寸相同。激光器面板上的中央圆形小孔的内径0.5～1.0mm。采用较小内径的中央圆形小孔，使得激光器面板不仅可以起到作为反射“十字像”的像屏和校准目标作用，而且还可以进一步缩小激光发射器出射激光的光点大小，提高调整精度。

图1、图2、图3中，1为激光发射器，11为电源，12为驱动电路板，13为激光二极管和透镜机构，2为激光器面板，21为“十”字形记号，22为中央圆形小孔，3为望远镜，4为望远镜套筒锁紧螺丝，5为望远镜倾角调节螺丝，6为载物平台，7为载物平台倾角调节螺丝，8为平面反射镜，9为激光束，10为固定夹具。

2 该装置进行分光仪初始状态调整方法

该方法包括以下步骤。

（1）将所述的辅助装置用固定夹具固定在分光仪的望远镜上，打开激光发射器的电源，并调整其出射的激光束与望远镜光轴平行。

（2）将平面反射镜放置于分光仪的載物台上，使出射激光照射到平面镜上，若反射光点不与激光器面板“十”字形记号的中央圆形小孔重合，则调节载物台倾角螺丝使反射光点移动一半，再调节望远镜倾角螺丝，使反射光点与激光器面板“十”字形记号的中央圆形小孔重合。

（3）将载物台转动180°，若反射光点不与激光器面板“十”字形记号的中央圆形小孔重合，则调节载物台倾角螺丝使反射光点移动一半，再调节望远镜倾角螺丝，使反射光点与激光器面板“十”字形记号的中央圆形小孔重合。

（4）多次重复步骤（3），使平面反射镜正反两面所反射的反射点与激光器面板“十”字形记号的中央圆形小孔重合，完成光仪初始状态的调整。

3 结语

我们采用的用于分光仪初始状态调整的小型实用装置，是基于光的反射定律原理，将微型二极管激光发射器用固定夹具固定在分光仪的望远镜的镜筒上，激光二极管发出激光，经发射器面板中心圆形小孔射出一束很细的激光，经平面反射镜反射回光点，通过对该光点在面板位置的调节，使之与带圆形小孔的激光器面板上“十”字中心重合，完成分光仪的粗调。该装置使分光仪粗调直观可调，可大大缩短了的时间和调节精度，极大地降低初学者分光仪初始状态调试的难度，在分光仪及类似实验仪器应用上有着实际的应用价值。

与现有技术相比，该装置具有以下特点。

（1）装置结构简单，体积小，可控性强，操作方便。

（2）各部分结构分明，方便装卸和更换，检修维护方便，造价低。

（3）提供了一种简单、高精度的分光仪粗调方法。

（4）该装置具有实时可调、直观、高精度的优点。

（5）该装置不仅可以应用于分光仪，还可以应用于与其类似的仪器的调整上。

参考文献

[1] 陈彪.分光计调节环节的补充及其应用[J].沈阳航空工业学院学报，2006（2）：85-87.

[2] 杨德甫.快速粗调分光计的小窍门[J].物理通报，2008 （8）：57.

[3] 刘烈，王明霞.分光仪调整方法探讨[J].上海工程技术大学教育研究，2009（2）：32-33.