“三位水平法”快速調(diào)節(jié)分光計

石延梅

（延安大學，陜西延安 716000）

“三位水平法”快速調(diào)節(jié)分光計

石延梅

（延安大學，陜西延安 716000）

分光計構造精密，它的調(diào)節(jié)技術是光學實驗中的基本技術之一。應用分光計測定棱鏡折射率時，儀器的調(diào)節(jié)存在兩個難點。在此介紹借助圓水準泡，應用“三位水平法”快速解決這兩個難點，方法簡單、易操作，可在物理實驗教學中應用。

圓水準泡；調(diào)節(jié)；分光計；三棱鏡

分光計是光學實驗中的一種基本儀器，它的調(diào)節(jié)技術也是光學實驗中的基本技術之一。分光計可以精確測定光線偏轉的角度，從而測定折射率、光柵常數(shù)、光的波長、波的色散率等物理量。分光計構造精密，控制部件較多，操作復雜，在物理實驗中很多學生因為不能較快調(diào)節(jié)好分光計，而不能按時完成實驗。在此介紹應用圓水準器快速調(diào)節(jié)分光計的方法，并稱其為“三位水平法”，該方法操作簡單、迅速，輔助裝置僅需一個實驗室常用的圓水準器即可。

1　分光計的調(diào)節(jié)要求

應用分光計進行測量時，應調(diào)節(jié)分光計滿足以下兩個條件［1］:望遠鏡聚焦于無窮遠，光軸與分光計轉軸垂直；準直管發(fā)出平行光，光軸與分光計轉軸垂直。調(diào)節(jié)時，首先應目視粗調(diào)，使望遠鏡、準直管和載物臺面大致垂直于分光計的轉軸，進而進行細調(diào)。

2　調(diào)節(jié)分光計時存在的難點

調(diào)節(jié)中，要使望遠鏡的光軸與分光計的轉軸垂直，則當平面鏡的任意一個面對著望遠鏡時，綠十字像與分劃板調(diào)整叉絲都重合，而要達到這一要求，首先應使平面鏡的兩個面分別對著望遠鏡時都能看到綠十字像，這步調(diào)節(jié)是分光計調(diào)節(jié)最難的一步。當平面鏡的兩個面分別對著望遠鏡時都能看到綠十字像時，則用二分之一法［2］很快可使望遠鏡光軸與儀器轉軸垂直。

用分光計測量棱鏡折射率時，需調(diào)節(jié)棱鏡的兩個折射面與望遠鏡光軸垂直，即與儀器轉軸平行，調(diào)節(jié)的難點是使棱鏡的兩個折射面分別對著望遠鏡時能看到綠十字像，一旦調(diào)節(jié)使兩個面對準望遠鏡都能看到綠十字像，則再用二分之一法反復調(diào)節(jié)，很快就可以使棱鏡的兩個折射面與望遠鏡主軸垂直。

3　快速調(diào)節(jié)的方法

分光計構造精密，各個部分的平整度很好。因此，可以應用實驗室常用的圓水準器快速解決上述兩個難點。

3.1“三位水平法”快速調(diào)節(jié)望遠鏡

所謂“三位水平”是指度盤表面、望遠鏡光軸、載物臺表面分別水平，則可快速調(diào)節(jié)望遠鏡光軸與儀器轉軸垂直。

（1）調(diào)節(jié)度盤表面水平。首先將圓水準器置于度盤表面，調(diào)節(jié)底座使底座處于一水平面上，即應使實驗臺面水平，也可以在底腳墊薄片來實現(xiàn)。

（2）調(diào)節(jié)望遠鏡光軸水平。將水準器置于望遠鏡鏡筒上，調(diào)節(jié)望遠鏡主軸水平調(diào)節(jié)螺絲，當氣泡處于圓圈中央時，則望遠鏡光軸水平。

（3）調(diào)節(jié)載物臺面水平。將圓水準器置于載物臺上，調(diào)節(jié)載物臺水平調(diào)節(jié)螺絲，使載物臺水平。

在進行了上述三部件的水平調(diào)節(jié)后，切勿調(diào)節(jié)載物臺和望遠鏡的仰角調(diào)節(jié)螺絲，把平面鏡放在載物臺上，使鏡面處于載物臺下任意兩顆螺絲的中垂線上，轉動載物臺使平面鏡的兩個面分別對著望遠鏡時，則都能看到綠十字像。本文在實驗中，進行了大量的重復調(diào)節(jié)，每次當平面鏡的兩面對著望遠鏡時都能看到綠十字像。此后再用二分之一法調(diào)節(jié)很快就會把望遠鏡調(diào)好［3，4］。調(diào)節(jié)中必須先使度盤表面水平，這是基礎，調(diào)節(jié)載物臺面與望遠鏡主軸水平的次序則可任意。

3.2棱鏡的調(diào)節(jié)

測定三棱鏡折射率時，須使棱鏡的兩折射面都與望遠鏡光軸垂直。調(diào)節(jié)的難點是使棱鏡的兩個折射面分別對著望遠鏡時能看到綠十字像，對此也可用圓水準器調(diào)節(jié)“三位“水平來解決。

（1）調(diào)節(jié)度盤表面水平。

（2）調(diào)節(jié)望遠鏡主軸水平。

這兩步實際上在調(diào)節(jié)分光計時已經(jīng)完成。

（3）調(diào)節(jié)三棱鏡上表面水平。在前述調(diào)節(jié)的基礎上將三棱鏡放在載物臺上，將水準器放在棱鏡上表面，調(diào)節(jié)載物臺水平調(diào)節(jié)螺絲，使棱鏡上表面水平，則當望遠鏡對著三棱鏡的兩個折射面時，都可以看到綠十字像，再用二分之一法，很快就可將三棱鏡調(diào)節(jié)好。

對于該方法，實驗中亦進行了大量的反復調(diào)節(jié)，重復性很好，每次都能使平面鏡或三棱鏡的任意一個面正對望遠鏡時能看到綠十字像，從而解決了調(diào)節(jié)難點。

4　儀器改進

應用本文介紹的方法調(diào)節(jié)時，要求底座水平，為了便于調(diào)節(jié)，可將儀器做一改進，三個底腳中的兩個加螺旋，則可以很方便地調(diào)節(jié)底座水平，為后面的調(diào)節(jié)奠定基礎。

5　結 論

在與分光計相關的實驗中，很多學生因不能及時調(diào)節(jié)好分光計，而不能高效完成實驗。文中介紹的方法，僅僅借助實驗室中常用的圓水準器調(diào)節(jié)三個位置水平即可解決，該方法簡單、易操作，可在實驗教學中推廣。

［1］ 楊述武.普通物理實驗［M］.北京:高等教育出版社，2008:68-72.

［2］ 方建興.江美福.物理實驗［M］.蘇州:蘇州大學出版社，2002:24-28.

［3］ 張志東.大學物理實驗［M］.北京:科學出版社，2007:12-17.

［4］ 萬偉.分光計調(diào)節(jié)方法修正［J］.大學物理實驗，2014，27（4）:70-72.

Quick Adjusting Spectrometer by the Three Level Method

SHI Yan-mei
（Yan’an University，Shaanxi Yan’an 716000）

Structure of spectrometer is very precise.Technique of adjusting spectrometer is one of the basic skills of optical experiment.Adjusting optical axis of the telescope is perpendicular to spectrometer’s axis of rotation is the most difficult process.When measuring prism’s index of refraction，adjusting optical axis of the telescope is perpendicular to prism’s plane of refraction is the other trouble.This paper will introduce how to solve the problem by round level bubble.The way is simple and easy to operate.

round level bubble；adjustment；spectrometer；prism

O4-33

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.02.014

1007-2934（2015）02-0053-02

2014-11-04

延安大學專項科研基金項目（YDQ2014-36）