分光計的快速調(diào)節(jié)方法探討

分光計的快速調(diào)節(jié)方法探討

陳 霞計晶晶陸改玲羅利霞周 澐*

(內(nèi)蒙古包頭醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院內(nèi)蒙古 包頭014060)

摘 要：分光計是大學(xué)物理實驗教學(xué)中常用的一種比較精密的光學(xué)儀器，學(xué)生在調(diào)節(jié)的過程中往往要花費大量的時間.本文指出了分光計調(diào)節(jié)過程中最關(guān)鍵的“5個螺釘”(目鏡鎖緊螺釘1，望遠鏡水平調(diào)節(jié)螺釘2，載物臺下面的調(diào)平螺釘3，4，5)和易出現(xiàn)問題的“4個強調(diào)”，并提出了“分步教學(xué)法”，即每一步講解后穿插學(xué)生訓(xùn)練，避免了因講解大量內(nèi)容而導(dǎo)致學(xué)生混淆概念、盲目調(diào)節(jié)的現(xiàn)象，使大多數(shù)學(xué)生在不需要教師的幫助下，就可以采用“半調(diào)法”快速、高效地完成分光計的調(diào)節(jié).

關(guān)鍵詞：分光計快速調(diào)節(jié)5個螺釘4個強調(diào)分步教學(xué)法

收稿日期：(2014-06-23)

作者簡介：*陳霞(1981-)，女，碩士，講師，研究方向為光學(xué).

1引言

分光計又叫測角儀，可以精確測量光線的偏轉(zhuǎn)角度，進而計算如折射率、波長、光柵常數(shù)、偏向角等許多物理量[1].分光計主要是由望遠鏡、載物臺、平行光管、讀數(shù)盤和底座等組成，每部分都有特定的調(diào)節(jié)用螺釘(多達十幾個)[2].其構(gòu)造與很多精密的光學(xué)儀器相似，所以分光計的熟練調(diào)節(jié)可為使用一些精密光學(xué)儀器打下基礎(chǔ)，是物理學(xué)的必做實驗.分光計的調(diào)節(jié)需達到以下要求：(1)望遠鏡應(yīng)無視差地聚焦于無窮遠處；(2)望遠鏡的光軸、載物臺平面都要與儀器主軸垂直(調(diào)節(jié)最為困難)；(3)平行光管出射平行光，并使其軸線與儀器主軸垂直[3,4].對醫(yī)學(xué)院校的大一新生來說很難在規(guī)定時間內(nèi)順利完成實驗.筆者在多年的教學(xué)中總結(jié)并提出了基于目標為導(dǎo)向的“分步教學(xué)法”，即把最難的調(diào)節(jié)過程分為目鏡調(diào)焦、物鏡調(diào)焦、粗調(diào)、細調(diào)共4步，并且每一步講解后設(shè)置訓(xùn)練目標，穿插學(xué)生訓(xùn)練.在實際教學(xué)過程中既遵循了分光計傳統(tǒng)的比較好的調(diào)節(jié)方法——“半調(diào)法”[5]，又加快了實驗速度，提高了實驗效率，取得了滿意的效果.

2分步教學(xué)法

2.1目鏡調(diào)焦

打開小燈電源，輕輕旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦手輪，從目鏡中觀察分劃板(見圖1)上的“雙十”字叉絲(調(diào)節(jié)叉絲和測量叉絲)清晰、無重影，這樣分劃板就處于目鏡的焦平面上.特別強調(diào)在以下的調(diào)節(jié)過程中，不要再調(diào)目鏡調(diào)焦手輪，目鏡調(diào)焦已經(jīng)完成.

圖1　分劃板(視場)

2.2物鏡調(diào)焦

若分劃板與物鏡的焦平面不重合，會導(dǎo)致在望遠鏡的分劃板上看不到“十”像(見圖1)，或看到的“十”字像模糊不清而是一個光斑.筆者在教學(xué)中采用把平板雙面反射鏡的鏡面緊貼在望遠鏡的物鏡前端進行物鏡調(diào)焦，這時反射鏡必將“十”像反射于望遠鏡的鏡筒當(dāng)中，松開目鏡套筒緊鎖螺釘1(見圖2)，前后移動目鏡筒，直到通過目鏡可以看到清晰的“十”字像為止.這樣分劃板就處于物鏡焦平面上，物鏡調(diào)焦結(jié)束.通過平板雙面反射鏡緊貼物鏡口調(diào)焦既加快了實驗速度，又可以讓學(xué)生直接認識“十”字像，避免了在實驗過程中，盲目地尋找“十”字像，克服了很多學(xué)生由于觀察不夠仔細，把棱鏡中的十字窗口(見圖1)誤以為是“十”像的情況.在此過程中要強調(diào)學(xué)生必須把目鏡套筒緊鎖螺釘1鎖住，以下調(diào)節(jié)過程中即使是看不到“十”像，也不需要再進行物鏡調(diào)焦.教學(xué)中發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生往往會忘記鎖此螺釘，而導(dǎo)致粗調(diào)、細調(diào)過程中前后移動了目鏡筒而出現(xiàn)了“真正的”找不到“十”字像的現(xiàn)象.

圖2　望遠鏡結(jié)構(gòu)及光路圖

2.3粗調(diào)

粗調(diào)主要是目測望遠鏡和載物臺均水平.先從望遠鏡側(cè)面觀察，調(diào)節(jié)望遠鏡的俯仰角調(diào)節(jié)螺釘2(見圖2)，直到眼睛目測望遠鏡筒基本水平.再通過載物臺的3個調(diào)節(jié)螺釘(3，4，5)(見圖3)調(diào)節(jié)載物臺盡可能水平.為了避免調(diào)節(jié)的空間不夠，調(diào)節(jié)螺釘?shù)母叨炔灰诺阶罡呋蜃畹?需強調(diào)必須進行粗調(diào)，粗調(diào)看似簡單，實際是很關(guān)鍵的，這決定后面尋找“十”像的難易程度.有的學(xué)生由于急于求成，在實驗過程中往往會忽略粗調(diào)，直接進行細調(diào)，導(dǎo)致實驗很難進行.

圖3　平面鏡放置圖

2.4細調(diào)

細調(diào)望遠鏡和載物臺水平，筆者采用了傳統(tǒng)的較好的分光計調(diào)節(jié)方法“半調(diào)法”.細調(diào)根據(jù)平面鏡的放置方法分為兩步：第一步，要求平面鏡底邊與載物臺上的一條刻線重合如圖3(a)所示；第二步，要求平面鏡在第一步的基礎(chǔ)上旋轉(zhuǎn)90°后與載物臺上剛剛那條刻線垂直如圖3(b)所示.

圖4　 “十”字像和半調(diào)法

第一步用“半調(diào)法”調(diào)節(jié).放好平面鏡后旋轉(zhuǎn)內(nèi)盤，觀察平面鏡反射的“十”字像.如果經(jīng)過認真粗調(diào)，一般正反面反射的“十”字像均在視場當(dāng)中，如圖4所示；有時候也會出現(xiàn)正面有像，反面沒像的情況，此時可以仔細觀察視場，一般會在視場的上下看到“十”字像周圍的光環(huán)，如圖5(a)、(b)所示.根據(jù)幾年的教學(xué)經(jīng)驗知道只要找到了“十”字像的光環(huán)，就相當(dāng)于找到了“十”字像.然后通過調(diào)螺釘2和3(或4)各一半，把正反面反射的兩個“十”字像都調(diào)到調(diào)節(jié)叉絲上如圖1所示，一般經(jīng)過兩到三輪的調(diào)節(jié)(半調(diào)法)就可完成.這時強調(diào)剛才調(diào)節(jié)的3個螺釘(2,3,4)不要再調(diào)，否則第一步還需要重新調(diào)節(jié).

圖5　 “十”字像的光環(huán)

第二步只調(diào)“螺釘5”.平面鏡重新放置后旋轉(zhuǎn)內(nèi)盤，從望遠鏡中找反射的“十”字像，調(diào)節(jié)載物臺下與鏡面正對的螺釘5，使反射的“十”字像與調(diào)節(jié)叉絲重合，則另一面反射的“十”字像肯定與調(diào)節(jié)叉絲重合，此時細調(diào)結(jié)束.

3結(jié)論

本文采用了“分步教學(xué)法”且在每一步之間穿插了學(xué)生訓(xùn)練，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中滿堂灌導(dǎo)致的初學(xué)者聽不明白、混淆概念、盲目調(diào)節(jié)的現(xiàn)象；并提出了直接把平板雙面反射鏡緊貼望遠鏡物鏡口觀察“十”字像和細調(diào)中找“十”字像光環(huán)的辦法；還指出了調(diào)節(jié)中5個關(guān)鍵的螺釘和4個強調(diào)的問題.以上在實際教學(xué)中均得到了驗證，收到良好的效果，大多數(shù)學(xué)生在不需要教師的幫助下, 就能獨立、快速地調(diào)好分光計，保證了教學(xué)質(zhì)量，對實際教學(xué)有重要的指導(dǎo)意義.

參 考 文 獻

1計晶晶,楊穎.醫(yī)用物理實驗.呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)出版社,2010.50～53

2許飛,羅鍛斌.分光計調(diào)節(jié)實驗中的教學(xué)方法探討.大學(xué)物理實驗,2013,26(4): 35～36

3陳群宇.分光計的簡單調(diào)節(jié)方法.實驗科學(xué)與技術(shù),2013,11(5):207～208

4梁楓,張道清.分光計快速調(diào)節(jié)的方法.大學(xué)物理實驗,2012,25(2):35～37

5邱淑霞,江影.各半調(diào)節(jié)法在分光計實驗中的應(yīng)用.科技傳播,2010(9上):115～116