分光计快捷调整方法的探究

詹康生　马颖　徐丽琴

摘 要： 本文结合分光计的结构原理，分析分光计实验中的难点和初学者在分光计调节中经常碰到的问题，提出分光计实验中初学者运用目测法、各调一半法，实现进行实验分光计快捷调整，从而顺利完成实验操作，对教学实践具有现实的指导意义和参考价值。

关键词： 分光计 目测粗调 各调一半

分光计又称测角仪，是在不与被测光学元件接触、不造成光学元件刮花前提下精密测量角度的仪器[1]，是光学测量中常用的基本仪器。分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，其结构精密，操作训练要求严格。对于初次使用者来说，往往会遇到一些困难。本文就实验中的关键点、难点及解决方法进行探究，对实验者快捷调整、掌握分光计有现实的指导作用。

1.认真、仔细的目测粗调是分光计调整成功的前提和保证

调节望远镜下方的望远镜光轴俯仰调节螺钉，直至目测到望远镜（圆柱体轴心线）与度盘（圆）平面平行；调节平行光管下方的平行光管光轴俯仰调节螺钉，直至目测到平行光管（圆柱体轴心线）与度盘（圆）平面平行；调节载物平台下方3个调平螺钉[1]a■，a■，a■，直至目测到载物平台（圆平面）与度盘（圆）平面平行；上述调节简单的记为“望远镜、平行光管、载物台向度盘平面看齐”。目测技能对理工科学生来说极其重要，实际工作中常需对所测量物件目测其大小。土木专业技术人员在工地一线能目测“门的宽度、高度”、“房间的“长、宽、高”；给排水专业技术人员在工地一线能目测各种管线的直径等。这些技能在工作中令人刮目、起敬。目测本领需要在实验、生活中有意识地自我培养。

2.平面反射镜的正确放置及其依据

载物台用来放置待测物件。台面下方装有三个载物台调平螺钉a■，a■，a■，如图1所示[1]。三个调平螺钉用来调整台面的倾斜度，松开载物台锁紧螺钉可升降、转动载物台。平面镜的正确放置是：平面反射镜与载物台台面上的一条沟槽线相垂直（载物台台面上有三条互成120°角的沟槽线）。其依据是：当调节载物台调平螺钉（例如螺钉a■）时，载物台平面绕另外两个螺钉（例如a■，a■）的连线旋转，从而有效改变平面镜反射的法线方向，使望远镜中的叉丝像向上或向下移动。

图1 载物台示意图

如果目测粗调到位，由几何关系可知：望远镜光轴与平面反射镜垂直，此时应该可以在望远镜中看到亮十字像（简称叉丝像）。

如果此时在望远镜中看不到叉丝像，则目测粗调不到位。需取下平面反射镜，重新进行目测粗调，直到按照要求放上平面反射镜后，能在望远镜中看到叉丝像，目测粗调这一步方可认为完成。切记“认真、仔细的目测粗调是分光计调整成功的前提和保证”，是本实验的关键，高质量地完成目测粗调这一步，可达到事半功倍的效果。

3.“各调一半”法调整望远镜光轴，使之与分光计的中心轴垂直

平面反射镜仍竖直置于载物台上，如果望远镜的光轴与分光计的中心轴相垂直，而且平面镜反射面又与中心轴平行，则转动载物台一圈时，从望远镜中可以两次观察到由平面镜反射镜前后两个面反射回来的亮十字像与分划板准线的上部十字线完全重合，如图2（c）所示[1]。

（a） （b） （c）

图2 亮十字像与分划板准线的位置关系

若望远镜光轴与分光计中心轴不垂直，平面镜反射面也不与中心轴相平行，则转动载物台时，从望远镜中观察到的两个亮十字反射像必然不会同时与分划板准线的上部十字线重合，而是一个偏低，一个偏高，此时需采用“各调一半”调节法进行调整。具体调整方法为：如从望远镜中看到准线与亮十字像不重合，它们的交点在高低方面相差一段距离h，如图2（a）所示。此时调整望远镜高低倾斜螺钉使差距减小为h/2（即调一半），如图2（b）所示。再调节载物台下的（与平面镜垂直沟槽线下）水平调节螺钉（例如螺钉a■），消除另一半距离，使准线的上部十字线与亮十字线重合，如图2（c）所示。之后，再将载物台旋转180°，使望远镜对着平面镜反射镜的另一面，采用同样的“各调一半”方法调节。如此反复调整，直至转动载物台时，从平面镜反射镜前后两表面反射回来的亮十字像都能与分划板准线的上部十字线重合为止。这时望远镜光轴和分光计的中心轴相垂直，常称这种方法为“各调一半”调整法。简单地记为：

眼睛在望远镜上盯住亮十字反射像；手分别调整二个调平螺钉移动亮十字线一半直至图2（c）所示（望远镜下方的望远镜光轴俯仰调节螺钉、载物台调平螺钉（例如螺钉a■）；转动载物台每180°亮十字反射像都在图2（c）所示。

特别提醒分光计初次使用者：转动载物台每180°，亮十字反射像都在图2（c）所示的位置后，“不要再旋转”望远镜下方的望远镜光轴俯仰调节螺钉，否则“前功尽弃”。

4.分光计调整中遇到的几个问题及解决

分光计结构精密，初学者在调整过程中往往会遇到各种各样的问题，在此仅就常见的问题及解决方法进行探究。

问题1：亮十字反射像、十字刻度线不能调到同时清晰：

眼睛在望远镜上盯住亮十字反射像，发现亮十字反射像（一般为绿色十字叉丝像）模糊不清晰，转动望远镜上目镜调节旋钮，发现亮十字反射像变清晰了。但是，分划板上的下半部十字刻度线又变得模糊不清晰。无论如何转动望远镜上目镜调节旋钮，都不能调到亮十字反射像、十字刻度线同时清晰。解决之道为：眼睛在望远镜上盯住亮十字反射像，转动望远镜上目镜调节旋钮直至亮十字反射像最清晰；再松开望远镜上方的目镜镜筒锁紧螺钉，握住目镜镜筒沿轴线方向伸缩移动直至十字刻度线也最清晰，这时亮十字反射像、十字刻度线同时清晰。

问题2：狭缝线太宽、狭缝线与地面不垂直、狭缝线模糊不清晰的调整：

①狭缝线太宽的调整：眼睛在望远镜上盯住狭缝像，调节狭缝装置上的狭缝宽度调节螺钉，狭缝线宽度随之改变。

②狭缝线与地面不垂直的调整：眼睛在望远镜上盯住狭缝像，再松开狭缝装置锁紧螺钉，再旋转狭缝装置，此时狭缝线方向随之改变，调整至满意后，再拧紧狭缝装置锁紧螺钉。

③狭缝线模糊不清晰的调整：眼睛在望远镜上盯住狭缝像，再松开狭缝装置锁紧螺钉，前后伸缩狭缝装置，此时狭缝线清晰度随之改变，调整至满意后，再拧紧狭缝装置锁紧螺钉。

分光计实验对于初次使用者来说，相对困难。但只要认真、仔细、高质量地完成好目测粗调、正确放置平面镜、掌握运用好“各调一半”法等实验的关键，虚心学习、认真分析、寻找解决方法，将取得满意的实验效果。

参考文献：

[1]马颖，詹康生等.大學物理实验教程（第2版）.北京：清华大学出版社，2013：9.

[2]马颖，徐丽琴，詹康生.利用废旧仪器建立综合开放性实验室.《实验室科学》，2009.04.

[3]马颖，徐丽琴，詹康生.大学物理实验综合性项目设计与教学实践初探.《物理与工程》，2009.06.

[4]马颖，詹康生等.大学基础物理学（第2版、F2版）.北京：清华大学出版社，2012：12.