分光計的快速調(diào)節(jié)方法探討

陳 霞計晶晶陸改玲羅利霞周 澐*

(內(nèi)蒙古包頭醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院內(nèi)蒙古 包頭014060)

摘 要：分光計是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中常用的一種比較精密的光學(xué)儀器，學(xué)生在調(diào)節(jié)的過程中往往要花費(fèi)大量的時間.本文指出了分光計調(diào)節(jié)過程中最關(guān)鍵的“5個螺釘”(目鏡鎖緊螺釘1，望遠(yuǎn)鏡水平調(diào)節(jié)螺釘2，載物臺下面的調(diào)平螺釘3，4，5)和易出現(xiàn)問題的“4個強(qiáng)調(diào)”，并提出了“分步教學(xué)法”，即每一步講解后穿插學(xué)生訓(xùn)練，避免了因講解大量內(nèi)容而導(dǎo)致學(xué)生混淆概念、盲目調(diào)節(jié)的現(xiàn)象，使大多數(shù)學(xué)生在不需要教師的幫助下，就可以采用“半調(diào)法”快速、高效地完成分光計的調(diào)節(jié).

關(guān)鍵詞：分光計快速調(diào)節(jié)5個螺釘4個強(qiáng)調(diào)分步教學(xué)法

收稿日期：(2014-06-23)

作者簡介：*陳霞(1981-)，女，碩士，講師，研究方向?yàn)楣鈱W(xué).

1引言

分光計又叫測角儀，可以精確測量光線的偏轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而計算如折射率、波長、光柵常數(shù)、偏向角等許多物理量[1].分光計主要是由望遠(yuǎn)鏡、載物臺、平行光管、讀數(shù)盤和底座等組成，每部分都有特定的調(diào)節(jié)用螺釘(多達(dá)十幾個)[2].其構(gòu)造與很多精密的光學(xué)儀器相似，所以分光計的熟練調(diào)節(jié)可為使用一些精密光學(xué)儀器打下基礎(chǔ)，是物理學(xué)的必做實(shí)驗(yàn).分光計的調(diào)節(jié)需達(dá)到以下要求：(1)望遠(yuǎn)鏡應(yīng)無視差地聚焦于無窮遠(yuǎn)處；(2)望遠(yuǎn)鏡的光軸、載物臺平面都要與儀器主軸垂直(調(diào)節(jié)最為困難)；(3)平行光管出射平行光，并使其軸線與儀器主軸垂直[3,4].對醫(yī)學(xué)院校的大一新生來說很難在規(guī)定時間內(nèi)順利完成實(shí)驗(yàn).筆者在多年的教學(xué)中總結(jié)并提出了基于目標(biāo)為導(dǎo)向的“分步教學(xué)法”，即把最難的調(diào)節(jié)過程分為目鏡調(diào)焦、物鏡調(diào)焦、粗調(diào)、細(xì)調(diào)共4步，并且每一步講解后設(shè)置訓(xùn)練目標(biāo)，穿插學(xué)生訓(xùn)練.在實(shí)際教學(xué)過程中既遵循了分光計傳統(tǒng)的比較好的調(diào)節(jié)方法——“半調(diào)法”[5]，又加快了實(shí)驗(yàn)速度，提高了實(shí)驗(yàn)效率，取得了滿意的效果.

2分步教學(xué)法

2.1目鏡調(diào)焦

打開小燈電源，輕輕旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦手輪，從目鏡中觀察分劃板(見圖1)上的“雙十”字叉絲(調(diào)節(jié)叉絲和測量叉絲)清晰、無重影，這樣分劃板就處于目鏡的焦平面上.特別強(qiáng)調(diào)在以下的調(diào)節(jié)過程中，不要再調(diào)目鏡調(diào)焦手輪，目鏡調(diào)焦已經(jīng)完成.

圖1　分劃板(視場)

2.2物鏡調(diào)焦

若分劃板與物鏡的焦平面不重合，會導(dǎo)致在望遠(yuǎn)鏡的分劃板上看不到“十”像(見圖1)，或看到的“十”字像模糊不清而是一個光斑.筆者在教學(xué)中采用把平板雙面反射鏡的鏡面緊貼在望遠(yuǎn)鏡的物鏡前端進(jìn)行物鏡調(diào)焦，這時反射鏡必將“十”像反射于望遠(yuǎn)鏡的鏡筒當(dāng)中，松開目鏡套筒緊鎖螺釘1(見圖2)，前后移動目鏡筒，直到通過目鏡可以看到清晰的“十”字像為止.這樣分劃板就處于物鏡焦平面上，物鏡調(diào)焦結(jié)束.通過平板雙面反射鏡緊貼物鏡口調(diào)焦既加快了實(shí)驗(yàn)速度，又可以讓學(xué)生直接認(rèn)識“十”字像，避免了在實(shí)驗(yàn)過程中，盲目地尋找“十”字像，克服了很多學(xué)生由于觀察不夠仔細(xì)，把棱鏡中的十字窗口(見圖1)誤以為是“十”像的情況.在此過程中要強(qiáng)調(diào)學(xué)生必須把目鏡套筒緊鎖螺釘1鎖住，以下調(diào)節(jié)過程中即使是看不到“十”像，也不需要再進(jìn)行物鏡調(diào)焦.教學(xué)中發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生往往會忘記鎖此螺釘，而導(dǎo)致粗調(diào)、細(xì)調(diào)過程中前后移動了目鏡筒而出現(xiàn)了“真正的”找不到“十”字像的現(xiàn)象.

圖2　望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)及光路圖

2.3粗調(diào)

粗調(diào)主要是目測望遠(yuǎn)鏡和載物臺均水平.先從望遠(yuǎn)鏡側(cè)面觀察，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的俯仰角調(diào)節(jié)螺釘2(見圖2)，直到眼睛目測望遠(yuǎn)鏡筒基本水平.再通過載物臺的3個調(diào)節(jié)螺釘(3，4，5)(見圖3)調(diào)節(jié)載物臺盡可能水平.為了避免調(diào)節(jié)的空間不夠，調(diào)節(jié)螺釘?shù)母叨炔灰诺阶罡呋蜃畹?需強(qiáng)調(diào)必須進(jìn)行粗調(diào)，粗調(diào)看似簡單，實(shí)際是很關(guān)鍵的，這決定后面尋找“十”像的難易程度.有的學(xué)生由于急于求成，在實(shí)驗(yàn)過程中往往會忽略粗調(diào)，直接進(jìn)行細(xì)調(diào)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)很難進(jìn)行.

圖3　平面鏡放置圖

2.4細(xì)調(diào)

細(xì)調(diào)望遠(yuǎn)鏡和載物臺水平，筆者采用了傳統(tǒng)的較好的分光計調(diào)節(jié)方法“半調(diào)法”.細(xì)調(diào)根據(jù)平面鏡的放置方法分為兩步：第一步，要求平面鏡底邊與載物臺上的一條刻線重合如圖3(a)所示；第二步，要求平面鏡在第一步的基礎(chǔ)上旋轉(zhuǎn)90°后與載物臺上剛剛那條刻線垂直如圖3(b)所示.

圖4　 “十”字像和半調(diào)法

第一步用“半調(diào)法”調(diào)節(jié).放好平面鏡后旋轉(zhuǎn)內(nèi)盤，觀察平面鏡反射的“十”字像.如果經(jīng)過認(rèn)真粗調(diào)，一般正反面反射的“十”字像均在視場當(dāng)中，如圖4所示；有時候也會出現(xiàn)正面有像，反面沒像的情況，此時可以仔細(xì)觀察視場，一般會在視場的上下看到“十”字像周圍的光環(huán)，如圖5(a)、(b)所示.根據(jù)幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)知道只要找到了“十”字像的光環(huán)，就相當(dāng)于找到了“十”字像.然后通過調(diào)螺釘2和3(或4)各一半，把正反面反射的兩個“十”字像都調(diào)到調(diào)節(jié)叉絲上如圖1所示，一般經(jīng)過兩到三輪的調(diào)節(jié)(半調(diào)法)就可完成.這時強(qiáng)調(diào)剛才調(diào)節(jié)的3個螺釘(2,3,4)不要再調(diào)，否則第一步還需要重新調(diào)節(jié).

圖5　 “十”字像的光環(huán)

第二步只調(diào)“螺釘5”.平面鏡重新放置后旋轉(zhuǎn)內(nèi)盤，從望遠(yuǎn)鏡中找反射的“十”字像，調(diào)節(jié)載物臺下與鏡面正對的螺釘5，使反射的“十”字像與調(diào)節(jié)叉絲重合，則另一面反射的“十”字像肯定與調(diào)節(jié)叉絲重合，此時細(xì)調(diào)結(jié)束.

3結(jié)論

本文采用了“分步教學(xué)法”且在每一步之間穿插了學(xué)生訓(xùn)練，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中滿堂灌導(dǎo)致的初學(xué)者聽不明白、混淆概念、盲目調(diào)節(jié)的現(xiàn)象；并提出了直接把平板雙面反射鏡緊貼望遠(yuǎn)鏡物鏡口觀察“十”字像和細(xì)調(diào)中找“十”字像光環(huán)的辦法；還指出了調(diào)節(jié)中5個關(guān)鍵的螺釘和4個強(qiáng)調(diào)的問題.以上在實(shí)際教學(xué)中均得到了驗(yàn)證，收到良好的效果，大多數(shù)學(xué)生在不需要教師的幫助下, 就能獨(dú)立、快速地調(diào)好分光計，保證了教學(xué)質(zhì)量，對實(shí)際教學(xué)有重要的指導(dǎo)意義.

參 考 文 獻(xiàn)

1計晶晶,楊穎.醫(yī)用物理實(shí)驗(yàn).呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)出版社,2010.50～53

2許飛,羅鍛斌.分光計調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)中的教學(xué)方法探討.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2013,26(4): 35～36

3陳群宇.分光計的簡單調(diào)節(jié)方法.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2013,11(5):207～208

4梁楓,張道清.分光計快速調(diào)節(jié)的方法.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2012,25(2):35～37

5邱淑霞,江影.各半調(diào)節(jié)法在分光計實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用.科技傳播,2010(9上):115～116