一种实用快捷的分光计调节方法

【摘要】使望远镜的光轴与仪器转轴垂直是在分光计调节中的难点，本文详述了粗调和细调的原理和调节方法，采用这种操作性较强的方法，可大幅度提高学生在分光计调节的成功率和调节速度。

【关键词】分光计 粗调 细调 成功率

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）12-0179-01

分光计实验的难点是使望远镜的光轴与仪器转轴垂直，对于这一点，很多教材[1]和文献[2][3]是采用目测进行粗调，将载物台平面和望远镜光轴调成水平，然后再细调。这种方法在实际教学中，大多数学生的“目测水平”跟不上，就“卡在”粗调这一步，不能调出两个反射面反射回来的十字像，以致于没有办法进行下一步的调节――细调。本文根据自己的教学经验针对这个问题给出了自己的看法，并且对“细调”也给出自己的教学方法。

1.实验方法及步骤

使望远镜的光轴与仪器转轴垂直，也就是望远镜的光轴与载物盘（为了说明方便，特将载物台分为两部分说明，三个水平调节螺钉上面的为载物盘，其下为载物台）上表面的法线垂直，只要按照如下步骤调节望远镜俯仰角螺钉和a、b、c三个水平调节螺钉即可。

1.1粗调

调节目标：通过调节望远镜俯仰角螺钉，转动载物台，在望远镜中 双面反射镜正反两面都可观察到绿十字反射像（以下简称为：绿十字），分别假设双面反射镜的正反两个反射面为A面和B面。

调整方法：放到底，线对齐；来回转，向上升。

放到底是指：调低望远镜俯仰角螺钉至最大限度；调低a、b、c三个水平调节螺钉，使载物盘与载物台相接触。这时载物盘上表面的法线是基本竖直的，只要调整望远镜的俯仰角即可。

线对齐是指：载物盘上表面有三条径向的刻线，转动载物盘使刻线与三个水平调节螺钉竖直对齐。双面反射镜压住其中一条刻线（如图1）。

来回转，向上升是指：做好前两步，现在不要调整a、b、c三个水平调节螺钉，只升高望远镜俯仰角螺钉使望远镜逐步接近水平即可。操作者一只手缓慢升高望远镜俯仰角螺钉，另一只手以小幅度来回转动载物台，眼睛观察望远镜里是否有A面反射回来的绿十字。这样持续操作，最终一定会有以下两种情况之一：

1.在望远镜中 A面、B两面都可观察到绿十字，达到调节粗调要求。

2.A面能观察到绿十字，而B面观察不到，观察不到是因为：绿十字在视野的上方。这时，转动载物台使A面正对望远镜，在望远镜中观察，绿十字位于视野上半部分。缓慢升高望远镜俯仰角螺钉，从望远镜中观察，会发现绿十字随之缓慢下降，使之降至视野最下部分，但不要出了视野，这时再转动载物台使B面正对望远镜，就可观察到绿十字。也就是A面和B面都观察到绿十字，达到粗调要求。

粗调时应注意的问题：

1.A面反射镜基本正对望远镜时，以小幅度来回转动载物台的速度一定要慢，如果转动速度快，绿十字在视野中快速闪过看不清，以为没有看到绿十字，还要继续调节。

2.个别仪器，绿十字位于视野上方，在视野的上半部分会在绿十字的正下方有一条竖直的亮线，这条亮线的亮度较低，不易观察到，一旦看到，我们就知道：绿十字位于视野上方，缓慢升高望远镜俯仰角螺钉，就可看到绿十字缓慢的降下来。

1.2细调

在粗调完成后才可进行细调，细调分为两步。在这一环节的关键是要使学生明白每一步中，各个螺钉（望远镜俯仰角螺钉和a、b、c三个水平调节螺钉）对A面、B面的绿十字上下位置的影响分别是什么，明白了各螺钉对A面、B面的两个绿十字上下位置的影响，学生就会根据具体的情况进行调节。

仅调节望远镜俯仰角螺钉时（双面反射镜法线不发生改变），入射光线的角度发生改变。对于A面、B面来说，两次的入射光发生相同方向、相同角度的改变，故两次的反射光也发生相同方向、相同角度的改变，A面、B面的绿十字向同一方向平行运动。所以，调节望远镜俯仰角螺钉的作用是：使A面、B面的绿十字上下位置 “平移”。

仅调节水平调节螺钉，而望远镜轴倾斜度不变时，入射光线的角度不发生改变，而双面反射镜的角度发生改变。对于A面、B面来说，若平面镜角度的改变使一面更下倾，则另一面就更上扬，故两次的反射光发生方向相反的变化，A面、B面的绿十字向相反方向对称运动。所以，调节水平调节螺钉的作用是：使A面、B面的两个绿十字上下位置“汇聚”或者是“离散”，当然，我们要使两个绿十字“汇聚”直至重合。

细调第一步是在图1所示的位置，通过调节望远镜俯仰角螺钉使绿十字平移、调节a、b两个水平调节螺钉使绿十字汇聚。如果两个绿十字上下位置相差大，先汇聚后平移，如果先平移后汇聚，其中一面的绿十字有可能会调出视野。多做几遍“平移”和“汇聚”，尽量使得正反两个反射面反射回来的绿十字的横线与十字叉丝上面这条横线重合，望远镜俯仰角螺钉和a、b两个水平调节螺钉已经调好，不要再调了。

细调第二步是对双面反射镜垂直于c刻线的位置进行调节，这时只需适度升高水平调节螺钉c，即可使A面、B面的绿十字的横线与十字叉丝上面这条横线重合，这时，望远镜的光轴与仪器转轴垂直。

2.结束语

本文提出了一种原理明确、步骤简单、操作方便的分光计调节方法，此方法不但避免了学生因看不到反射像而盲目调整的情况，而且能大幅度提高学生的成功率和调节速度，在教学中取得了良好的教学效果，对实验教学起着一定的重要价值。

参考文献：

[1]贾小兵，杨茂田，殷洁，包刚.大学物理实验教程[M].北京：人民邮电出版社，2007

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

[3]闰兴华.分光计调整方法的改进[J].大学物理实验，2005，18（4）：48-51

[4]王琪琨.分光计各半调整法的理论探讨[J].物理实验，1999，19（2）：45-46

[5]王兴福，葛智勇，张文，张海燕.分光计调节创新教法[J].科技信息，2009，11：107 128