利用计算机网络系统改进教学用分光计装置

杜 宁

(唐山学院基础教学部　河北 唐山　063000)



利用计算机网络系统改进教学用分光计装置

杜 宁

(唐山学院基础教学部河北 唐山063000)

为解决目前教学用分光计操作中存在的诸多缺陷，我们改进了教学用分光计装置，使它更易于调节和演示、让学生更直观地了解分光计的调节及测量过程．

分光计水平仪电子目镜

本实用新型教学工具，特别适用于教学用分光计实验的调节和演示．

1　分光计改进的背景

分光计，是一种能准确测量平行光线偏转角度的仪器，在光学测量中，常用来测量反射角、衍射角、折射角等，用途十分广泛[1]．通常的物理教学实验，在分光计的调节过程中，最先有一个目测粗调步骤，即通过调节载物台下的3个调平螺丝，使载物台与分光计主轴垂直，再分别调节望远镜和平行光管的俯仰调节螺丝，使望远镜和平行光管的光轴与分光计的主轴基本垂直[2]．目测粗调带来的误差很大，直接影响到以后双面反射镜能否在望远镜视野内成十字像[3]．

在分光计实验的讲解过程中，教师不能很直观地演示每一个实验步骤，仅凭图示来辅助讲解，这样学生很难理解和掌握用分光计测量诸如反射角、衍射角、折射角、光波波长、色散率的原理及过程．

2　分光计改进的技术方案

为了解决现有操作中存在的诸多缺陷，我们改进了教学用分光计装置，使它更易于调节和演示、让学生更直观地了解分光计的调节及测量过程．

实现上述目的我们采用了以下技术方案：

一种教学用分光计，包括底座，计算机，底座上装有平行光管支架、分光计主轴和望远镜支架，产生平行光的平行光管置于平行光管支架上，承载光学元件的载物台置于分光计主轴上，位于读数装置的上方，接收平行光的望远镜置于望远镜支架上．

与现有技术相比，其特征一在于，所述的平行光管上方安装了平行光管水平仪，用来衡量平行光管光轴与分光计主轴是否垂直；望远镜上方安装了望远镜水平仪，用来衡量望远镜光轴与分光计主轴是否垂直；载物台上安装了载物台水平仪，用来衡量载物台与分光计主轴是否垂直(即在平行光管、望远镜、载物台上分别安装水平仪，用来衡量其是否与分光计主轴垂直)；其特征二在于，用电子目镜替换望远镜目镜，通过USB线缆将图像传输至电脑进行实时显示，更适合实验教学演示，让学生更直观地了解分光计的调节及测量过程，更适合实验教学演示．

3　改进分光计的调节过程

下面结合结构示意图(图1)对教学用分光计装置作进一步的描述．

实验过程中，必须满足平行光管和望远镜的轴线重合且与分光计分析仪主轴垂直．

在分光计的调节过程中，最先有一个目测粗调步骤，其下的操作步骤是：调节载物台下的3个载物台调平螺丝，通过载物台上的载物台水平仪，衡量载物台与分光计主轴是否垂直；再分别调节望远镜的俯仰螺丝和平行光管俯仰调节螺丝，通过望远镜水平仪和平行光管水平仪，衡量望远镜和平行光管镜、光轴与分光计主轴是否垂直．这样可以减小目测粗调带来的误差，缩短实验时间．

教师可以把从电子目镜中观察到的实验现象，通过USB线缆将图像传输至电脑进行实时显示，讲解，更适合实验教学演示，让学生更直观地了解分光计的调节及测量过程，便于学生理解掌握．

①平行光管水平仪　②平行光管　③载物台　④载物台水平仪　⑤载物台调平螺丝　⑥望远镜水平仪　⑦望远镜　⑧电子目镜　⑨望远镜俯仰调节螺丝　⑩USB接口　望远镜支架　分析仪主轴　底座　读数装置　平行光管支架　支架调节螺丝　平行光管俯仰调节螺丝．

4　结束语

改进的教学用分光计装置，用水平仪来衡量其是否与分光计主轴垂直；用电子目镜替换望远镜目镜，通过USB线缆将图像传输至电脑进行实时显示，更适合实验教学演示，让学生更直观地了解分光计的调节及测量过程，更适合实验教学演示．其显著的效果在于：调节方便，教学演示过程直观，便于学生理解掌握．

本实验装置改进已获实用新型专利授权，名称：教学用分光计.专利号：ZL201520330621.6

1李秀燕，吕玉祥，曲华.大学物理实验．北京：科学出版社，2001.180～183

2李书光，胡青松，张令坦.大学物理实验．北京：清华大学出版社，2008.193～207

3赵宗坤.分光计调节方法的优化．实验科学与技术， 2010，8(3)：31～33

杜宁(1980-)，女，硕士，实验师，主要从事物理实验教学及研究.

2016-04-07)