作者簡介：任艷琴（1980-），女，漢族，山西汾陽人，碩士研究生，講師，研究方向：混沌同步。

摘 要：在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，分光計(jì)重要的調(diào)節(jié)對初學(xué)者有較大的困難。本文將分光計(jì)的原理化繁為簡，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用透鏡基本的光路知識，通過現(xiàn)象指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)操作，既易于理解又有助于提高分光計(jì)的課堂教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：分光計(jì)；望遠(yuǎn)鏡聚焦

中圖分類號：O433.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：2095-9214（2016）10-0116-01

分光計(jì)是精確測定光學(xué)偏轉(zhuǎn)角的實(shí)驗(yàn)儀器，光學(xué)中的許多基本量如波長，折射率都可以直接或間接地表現(xiàn)為光線的偏轉(zhuǎn)角，利用它可以測量波長、折射率等。分光計(jì)的調(diào)節(jié)既能夠培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，也可以提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，但其調(diào)節(jié)要求較高，對初學(xué)者來說在規(guī)定時(shí)間內(nèi)掌握調(diào)節(jié)技巧有很大的困難。

一、分光計(jì)結(jié)構(gòu)

首先了解分光計(jì)的外部主要結(jié)構(gòu)；其次讓學(xué)生了解望遠(yuǎn)鏡、平行光管的仰角螺釘和調(diào)焦手輪；最后介紹幾個(gè)相關(guān)的緊固螺釘，以及望遠(yuǎn)鏡和平行光管調(diào)節(jié)需要達(dá)到的目的。

二、分光計(jì)調(diào)整的原理

（一）關(guān)于凸透鏡的光路原理

分光計(jì)以透鏡的成像原理為基礎(chǔ)，一束平行光經(jīng)過凸透鏡，會(huì)聚在焦平面上，根據(jù)光路可逆原理，焦平面的發(fā)光物體發(fā)出的光，經(jīng)過透鏡出射平行光，如圖1所示。

（二）分光計(jì)調(diào)節(jié)原理

分光計(jì)的調(diào)節(jié)原理概括為：平行光管發(fā)出平行光；望遠(yuǎn)鏡對平行光聚焦；望遠(yuǎn)鏡、平行光管的光軸等高且垂直儀器的公共軸。

在調(diào)整平行光管時(shí)需要通過望遠(yuǎn)鏡才能判斷是否出射的是平行光，因此在選取調(diào)節(jié)步驟時(shí)應(yīng)該首先調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡（調(diào)節(jié)難點(diǎn)）。通常望遠(yuǎn)鏡對平行光聚焦采用“自準(zhǔn)法”，所謂自準(zhǔn)法就是利用物距等于焦距產(chǎn)生平行光，再利用垂直于光軸的物鏡原路返回物屏成像的方法，如圖2所示。我們從假設(shè)出發(fā)根據(jù)看到的想象來判斷假設(shè)是否成立，便于初學(xué)者理解自準(zhǔn)法。通過流程圖3來說明：

三、分光計(jì)調(diào)節(jié)中的難點(diǎn)

實(shí)踐教學(xué)中分光計(jì)調(diào)整的兩個(gè)難點(diǎn)：一是望遠(yuǎn)鏡自準(zhǔn)狀態(tài)下找平面反射鏡反射的“+”字像；二是調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的光軸與儀器的主軸垂直。結(jié)合分光計(jì)調(diào)節(jié)的難點(diǎn)和初學(xué)者實(shí)際調(diào)節(jié)過程中遇到的問題，給出比較容易理解和操作的方法：1.調(diào)節(jié)目鏡看清楚分劃板上的刻線。2.調(diào)節(jié)載物臺(tái)的三個(gè)螺釘，使載物臺(tái)基本保持水平。3.望遠(yuǎn)鏡的仰角螺釘降到最低，望遠(yuǎn)鏡筒在垂直于雙面反射鏡的位置，然后緩慢抬高望遠(yuǎn)鏡的仰角螺釘同時(shí)小幅度地轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的方位，直到找到綠色“+”為止，記下仰角螺釘?shù)母叨華。4.觀察十字是否清晰，如果不清晰，則調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦手輪。

在步驟2中粗調(diào)載物臺(tái)的水平，并不能實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格水平，在此情形下我們觀察到的綠色十字像位于分劃板的視野邊緣，而將載物臺(tái)旋轉(zhuǎn)180度以后另外一個(gè)面的綠色“+”就超出了視野范圍，初學(xué)者無法找出綠色“+”字像，如果此時(shí)盲目的去調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡或者是載物臺(tái)，可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)面都沒有綠色“+”像，為此我們采取以下步驟：5.將載物臺(tái)旋轉(zhuǎn)180度，重復(fù)步驟2，記下仰角螺釘?shù)母叨菳，并比較兩邊的高度。6.如果B大于A，則將載物臺(tái)旋轉(zhuǎn)180度，降低仰角螺釘?shù)母叨葘ふ揖G色“+”字，記下仰角螺釘抬高幾圈，然后回調(diào)仰角螺釘，每回調(diào)一圈，綠色“+”字位置會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)調(diào)節(jié)載物臺(tái)上的離手最近的螺釘，保持綠色“+”字的位置，在回調(diào)到的一半圈數(shù)時(shí)候，觀測一下反面有沒有綠色“+”字。如此反復(fù)直到兩個(gè)面同時(shí)出現(xiàn)綠色“+”字。然后采取各半調(diào)節(jié)的方式，把綠色“+”字調(diào)到上“+”字的位置。在調(diào)整過程中需要配合轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)和改變望遠(yuǎn)鏡的俯仰角度，就要求學(xué)生手和眼睛的協(xié)調(diào)，才能準(zhǔn)確地找到綠色“+”字的像，這對于學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)是一個(gè)很好的訓(xùn)練。

綜上所述，首先需要學(xué)生深入的理解實(shí)驗(yàn)原理，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析和討論，做出正確的判斷，找到解決問題的方法。這種教學(xué)方式既培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，又培養(yǎng)學(xué)生的分析問題、解決問題的能力，有效地提高了教學(xué)的課堂效果。

（作者單位：武漢紡織大學(xué)電子與電氣工程學(xué)院）

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