于立軍
(長春師范大學,吉林長春 130032)
快捷調節(jié)分光計的方法
于立軍
(長春師范大學,吉林長春 130032)
將結合多年的經(jīng)驗,總結出一種快速調節(jié)分光計的方法。實踐證明使用該調節(jié)方法,能夠有效地加快分光計的調節(jié)速度,化繁為簡,化難為易。
分光計轉軸望遠鏡;平面反射鏡;調節(jié)叉絲;十字星
以JJY1′型為例:分光計的調節(jié)是以儀器所帶的附件——L型雙面平面反射鏡為基準調節(jié)的,平面反射鏡面要與底座相垂直。調節(jié)的原理是平面鏡的反射原理,即入射角等于反射角。從望遠鏡底部直角棱鏡發(fā)出的十字星的像調節(jié)與調節(jié)叉絲重疊,望遠鏡的光軸x就與L型雙面平面反射鏡面垂直。在一般情況下,載物盤與游標盤的轉軸有Δδ張角,設反射鏡的兩面分別為A面、B面,望遠鏡的光軸x與游標盤的轉軸垂直時,如果平面反射鏡A面能在望遠鏡的視場最上方看到十字星的像,當載物盤旋轉180°時在平面反射鏡的B面的最下方剛能看到十字星像時,此時張角Δδ為最大值。在調節(jié)過程中,就要保證載物盤的轉軸與游標盤轉軸的張角不能大于最大張角,否則將看不到平面反射鏡十字星的像。如圖1所示。
圖1 分光計調節(jié)示意圖
在實際操作過程中難達到調節(jié)要求的是:分光計游標盤的轉軸與載物盤的轉軸共軸且與望遠鏡的光軸x嚴格垂直。令很多學生在實驗中感到困擾的問題是:從望遠鏡中看不到平面鏡反射回來的十字星的象,有時只能在一面看到,這是由于JJY1′型分光計的望遠鏡視角很小,而且望遠鏡光軸x與載物盤轉軸不垂直所造成的,如圖2所示。所以,能否通過望遠鏡觀察到平面反射鏡A、B兩面的十字星的像,是實驗成敗的關鍵。若想順利解決這些問題,可以從以下幾個方面著手:
將載物臺的鎖緊螺絲鎖緊,使載物臺與游標盤共軸,轉動載物盤使下面三個螺絲置于盤上的三條直線下,水平直視載物盤,轉動游標盤,觀察載物盤轉動時與游標盤的平行情況,調節(jié)載物盤下三個螺絲,調節(jié)時一定要兩個螺絲、兩個螺絲地比較高低調節(jié),直到載物盤與游標盤平行為止。
圖2 望遠鏡調節(jié)示意圖
圖3 雙面平面反射鏡放置示意圖
將L型雙面平面反射鏡放入平面載物盤上,放置方向如圖3-①所示,平面鏡的鏡面所在的平面置于一個螺絲a上,同時與另兩個螺絲b、c的連線垂直且等分(即另兩螺絲距鏡面等距)。這樣放置的好處是螺絲a只控制平面鏡在鏡面上轉動,平面鏡平面的仰角由螺絲b、c調節(jié)控制。
學生操作時只能在望遠鏡中看到平面鏡A面或B面中的一個十字星的景像,轉動游標盤到看不到十字星象的鏡面上,可通過望遠鏡外面直接觀看載物盤上的平面鏡,象平時照鏡子一樣通過平面鏡向望遠鏡筒內(nèi)觀看的十字星,如圖3-①所示。釘準十字星的同時慢慢轉動游標盤眼睛向望遠鏡靠近,盡可能地讓觀察者的眼睛與望遠鏡筒貼緊,用眼睛的余光判斷視線在鏡筒的上邊還是下邊,通過調節(jié)望遠鏡筒下螺絲e,使眼睛的視線與望遠鏡處于在同一水平線上,如圖3-②,直至調到在望遠鏡內(nèi)能看到A、B兩面十字星的象。
具體操作過程:
(2)異側調節(jié):轉動游標盤從望遠鏡內(nèi)觀察十字星象的位置,同樣以十字星距調節(jié)叉絲線最近的一面,調節(jié)載物盤下平面鏡兩側的螺絲(b或c),將十字星象調至與調節(jié)叉絲線重疊,同理又可視為同側,下一步的調節(jié)方法同上。
此步調節(jié)完成后,載物盤的平面是以平面鏡兩邊的螺絲(b、c)為連線與望遠鏡的光軸平行。此時載物盤的面是以b、c兩螺絲為支點,以另一螺絲a為頂點的一斜面。游標盤轉軸方向與螺絲a支撐載物盤的平面法線方向有一頃斜角Δδ,設為游標盤轉軸與載物盤轉軸的Δδ張角。
(3)將張角Δδ調節(jié)為零
將L型雙面平面反射鏡轉90°度角重新放入載物盤中心位置上,使之與原來放置的位置垂直,且與b、c兩螺絲連線平行,轉動游標盤,在望遠鏡內(nèi)可看到一面的十字星像(只要看到十字星的象即可),只調節(jié)平面反射鏡面法線上a螺絲,直接將十字星象調至與調節(jié)叉絲線重疊。這一調節(jié)過程千萬別動其它螺絲。否則就會前功盡棄。如果此時放置鏡面位置準確,調節(jié)認真到位,轉動游標盤180°到另一面,十字星像會正好落在調節(jié)叉絲線上,分光計的載物盤調節(jié)宣告完成。
上面的調節(jié)過程中,實際上是應用了垂直調節(jié)方法。既在一轉動的平面內(nèi),取過轉軸兩條相互垂直的直線,平面轉動時[4],如果這兩條直線都和上方一條直線平行,則轉動平面的轉軸必定垂直上方那條直線。所以載物盤的平面就與望遠鏡的光軸平行,且又與游標盤的轉軸共軸。
關于平行光管及狹縫的調節(jié)在實驗中只要教師指導一下,學生很快就可以掌握,這里不再贅述。
[1] 楊述武普通物理實驗(光學)[M].北京:高等教育出版社,2005:2.
[2] 常大虎,王波.分光計調節(jié)難點解析[J].和田師范專科學校學報,2008,28(2):211.
[3] 韓蘇陽.改進分光計的調節(jié)提高實驗效率[J].齊齊哈爾大學學報,2012,28(6):83.
[4] 王仁州.三棱鏡在分光計載物臺上擺放位置的研究[J].大學物理實驗,2014,27(5):42-43.
Method of Fast Adjusting Spectrometers
YU Li-jun
(Changchun Normal University,Jilin Changchun 130032)
This paper will combine the author′s experience,and summarize a method of fast adjusting spectrometers.The practice proves that using the method of adjusting,could effectively accelerate the speed of regulating spectrometer,and make the operation easier and simpler.
spectrometer telescope;shaft;a plane mirror adjusting fork silk;cross stars
O4-33
A
10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.02.016
1007-2934(2015)02-0057-03
2014-12-01
國家自然科學基金(61404010);吉林省教育科學規(guī)劃課題(GH13300)