韓修林　唐義甲　陳曙光

(阜陽師范學院物理與電子工程學院， 安徽 阜陽 236037)

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同軸等高的快速調(diào)整方法改進

韓修林唐義甲陳曙光

(阜陽師范學院物理與電子工程學院， 安徽 阜陽 236037)

為了改進工科教材中的同軸等高調(diào)整方法，提高調(diào)整速度，完善調(diào)整效果，提出了一種新的調(diào)整方法 —— 接收屏調(diào)整方法。介紹接收屏法的基本步驟，并進行理論分析。

光具座； 同軸等高； 接收屏

根據(jù)教育部對大學物理實驗課程的基本要求，綜合性實驗、設計性或研究性實驗項目是大學物理實驗課程重要的組成部分[1-2]。同軸等高調(diào)整是在光具座開展實驗時必須用到的基礎技能。關于光具座的許多實驗理論只有在近軸光線的條件下才能成立，即要求光線與光軸夾角很?。煌瑫r實驗所要測量的光具座上各元件間的距離都是沿光軸計算長度，其長度即光具座上的標尺刻度讀數(shù)。同軸等高是指調(diào)整光具座上所有光學元器件的中心，使其處于與導軌共面平行的同一軸線上，且令所有光學元器件的縱切面皆垂直于這一軸線。實驗教材及文獻中對等軸同高調(diào)整的方法均有介紹，這些方法大都采用薄透鏡共軛成像、大像追小像逐次逼近的方法進行調(diào)整[3-4]。在實踐中，我們發(fā)現(xiàn)這些方法仍有不足，不僅繁瑣，而且由于視差與像差的影響[5]，很難準確確定大像與小像的中心，調(diào)整效果難以滿足實驗調(diào)整要求。為此，我們依據(jù)光的直進性(直線傳播性質(zhì))特點，提出一種簡便而快捷的同軸等高調(diào)整新方法 —— 接收屏調(diào)整方法，以提高調(diào)整速度，完善調(diào)整效果。下面以菲涅爾雙棱鏡測光波波長為例，詳細介紹這種調(diào)整方法。

1　接收屏調(diào)整方法步驟

根據(jù)同軸等高調(diào)整示意圖(見圖1)，介紹接收屏調(diào)整方法的基本步驟。

(1)將可調(diào)狹縫、菲涅爾雙棱鏡、透鏡、測微目鏡、像屏等光學元器件置于光具座上的滑塊上夾好，并攏，調(diào)整高低、左右位置，使光具座上各元器件中心大致在一條和導軌平行的直線上，并使各元器件的平面相互平行并垂直于導軌。這一步驟僅靠眼睛觀察而作出判斷，準確度無法保證。

(2)先使可調(diào)狹縫靠近光源，將夾有像屏的滑座插到可調(diào)狹縫后面，上下左右調(diào)整光源的位置，使透過可調(diào)狹縫的光亮狹縫輪廓區(qū)域(以下簡稱光域)中心與像屏中心重合，保證像屏沿導軌前后移動，且像屏上接收到的光域中心沒有明顯偏移。圖2所示為光域示意圖。

圖1　同軸等高調(diào)整示意圖

(3)取下像屏的滑座，使夾有雙棱鏡的滑座靠近狹縫，用白紙或毛玻璃白屏接收可調(diào)狹縫透過來的光域，確定光域中心位置，上下左右微調(diào)雙棱鏡的位置，使透過可調(diào)狹縫的光域中心與菲涅爾雙棱鏡中心重合。

(4)使夾有透鏡的滑座靠近雙棱鏡，用白紙或毛玻璃白屏接收由雙棱鏡透過來的光域，確定光域中心位置，上下左右微調(diào)透鏡的位置，使透過雙棱鏡的光域中心與透鏡中心重合。

(5) 使夾有測微目鏡的滑座靠近透鏡，用白紙或毛玻璃白屏接收由雙棱鏡透過來的光域，確定光域中心位置，上下左右微調(diào)測微目鏡的位置，使透過透鏡的光域中心與測微目鏡中心重合。

2　接收屏法理論分析

靠近光源的狹縫相當于光闌，會遮去光源外圍光線，只讓近軸光線通過；因此，透過狹縫的光域為近軸光域(見圖2)。由光的直線傳播理論可知，透過狹縫的光域中心在光源中心與狹縫中心的連線上。若像屏沿導軌前后移動，像屏上接收到的光域中心沒有明顯偏移，那么光源中心與狹縫中心的連線一定就是與導軌共面平行的同軸等高線，即二者同軸等高。這一步調(diào)整很關鍵，應當耐心、仔細地反復調(diào)整，盡可能沿導軌前后移動，保證像屏上接收到的光域中心不發(fā)生偏移。

用白紙或毛玻璃白屏接收光域，確定光域中心位置。這是因為，白紙或毛玻璃白屏能發(fā)生漫反射，無論在哪個方位都能觀察到清晰的光域，便于確定光域的中心。顯然，調(diào)整光具座上的狹縫(物屏)等光闌后，使各光學元器件中心與光域中心重合，各光學元器件中心自然落到同軸等高線上，從而達到同軸等高的調(diào)整目的。

3　結(jié)　語

在光具座上進行的一系列光學實驗中, 同軸等高的調(diào)整是必不可少的一個重要環(huán)節(jié)，其效果決定著實驗最終的成敗。而傳統(tǒng)的調(diào)整方法需借助于薄透鏡，具有一定的局限性，且調(diào)整過程繁瑣、費時費力，教學效果相對較差。

簡而言之，接收屏法是通過調(diào)整后面一個光學元件中心，使其處于前一個光學元件的光域中心位置來完成同軸等高的調(diào)整，其理論依據(jù)是光的直線傳播性質(zhì)。實踐證明，接收屏法具有準確、快速、省時、簡便的特點。 這種方法既容易為學生理解接受，又可訓練學生應用理論解決實際問題的能力。

[1] 霍劍青. 大學物理實驗課程教學基本要求的指導思想和內(nèi)容解讀[J].物理與工程，2007，17(1)：5-9.

[2] 袁廣宇，朱德權. 大學物理實驗：一級 [M]. 第2版.合肥：中國科學技術大學出版社，2009：147-152.

[3] 楊述武，賈玉民.普通物理實驗：光學部分[M].第3版.北京：高等教育出版社，2000：20-24.

[4]梁錦安. 介紹一種光學系統(tǒng)共軸等高調(diào)節(jié)法[J]. 實驗室研究與探索，2000(6):101-103.

[5] 姚啟鈞.光學教程[M].第4版.北京：高等教育出版社，2009：69.

RapidAdjustmentMethodImprovementofCoaxialIsohypse

HAN XiulinTANG YijiaCHEN Shuguang

(School of Physics and Electronic Engineering, Fuyang Normal College, Fuyang Anhui 236037, China)

Thispaperintroducesanewadjustmentmethodcalledreceivingscreenadjustmentmethodtoimprovecoaxialisohypseadjustmentinengineeringteachingmaterialsbyimprovingtheadjustmentspeedandperfectingadjustmenteffect.Thebasicstepsofthereceivingmethodareexplainedinthispaperandtheoreticalanalysisiscarriedout.

opticalbench;coaxialisohypse;receivingscreen

2015-11-30

國家自然科學基金項目“耀變體多波段光變特征研究”(11273008)；安徽省科技攻關計劃項目“新型溯源系統(tǒng)下的國家級農(nóng)業(yè)科技園區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品電商應用系統(tǒng)創(chuàng)新與示范”(1604A0702037)；阜陽師范學院基礎教育研究項目“中學物理課堂演示實驗的研究與實踐”(2012JCJY21)

韓修林( 1978 — ) ，男，安徽泗縣人，碩士，實驗師，研究方向為基礎物理實驗教學。

O484.5

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1673-1980(2016)04-0120-02