分光计调整的实验教学方法

作者简介：任艳琴（1980-），女，汉族，山西汾阳人，硕士研究生，讲师，研究方向：混沌同步。

摘 要：在大学物理实验中，分光计重要的调节对初学者有较大的困难。本文将分光计的原理化繁为简，指导学生应用透镜基本的光路知识，通过现象指导实验操作，既易于理解又有助于提高分光计的课堂教学效果。

关键词：分光计；望远镜聚焦

中图分类号：O433.1文献标志码：A文章编号：2095-9214（2016）10-0116-01

分光计是精确测定光学偏转角的实验仪器，光学中的许多基本量如波长，折射率都可以直接或间接地表现为光线的偏转角，利用它可以测量波长、折射率等。分光计的调节既能够培养学生的实验技能，也可以提高学生解决实际问题的能力，但其调节要求较高，对初学者来说在规定时间内掌握调节技巧有很大的困难。

一、分光计结构

首先了解分光计的外部主要结构；其次让学生了解望远镜、平行光管的仰角螺钉和调焦手轮；最后介绍几个相关的紧固螺钉，以及望远镜和平行光管调节需要达到的目的。

二、分光计调整的原理

（一）关于凸透镜的光路原理

分光计以透镜的成像原理为基础，一束平行光经过凸透镜，会聚在焦平面上，根据光路可逆原理，焦平面的发光物体发出的光，经过透镜出射平行光，如图1所示。

（二）分光计调节原理

分光计的调节原理概括为：平行光管发出平行光；望远镜对平行光聚焦；望远镜、平行光管的光轴等高且垂直仪器的公共轴。

在调整平行光管时需要通过望远镜才能判断是否出射的是平行光，因此在选取调节步骤时应该首先调节望远镜（调节难点）。通常望远镜对平行光聚焦采用“自准法”，所谓自准法就是利用物距等于焦距产生平行光，再利用垂直于光轴的物镜原路返回物屏成像的方法，如图2所示。我们从假设出发根据看到的想象来判断假设是否成立，便于初学者理解自准法。通过流程图3来说明：

三、分光计调节中的难点

实践教学中分光计调整的两个难点：一是望远镜自准状态下找平面反射镜反射的“+”字像；二是调整望远镜的光轴与仪器的主轴垂直。结合分光计调节的难点和初学者实际调节过程中遇到的问题，给出比较容易理解和操作的方法：1.调节目镜看清楚分划板上的刻线。2.调节载物台的三个螺钉，使载物台基本保持水平。3.望远镜的仰角螺钉降到最低，望远镜筒在垂直于双面反射镜的位置，然后缓慢抬高望远镜的仰角螺钉同时小幅度地转动望远镜的方位，直到找到绿色“+”为止，记下仰角螺钉的高度A。4.观察十字是否清晰，如果不清晰，则调节望远镜调焦手轮。

在步骤2中粗调载物台的水平，并不能实现严格水平，在此情形下我们观察到的绿色十字像位于分划板的视野边缘，而将载物台旋转180度以后另外一个面的绿色“+”就超出了视野范围，初学者无法找出绿色“+”字像，如果此时盲目的去调节望远镜或者是载物台，可能会导致两个面都没有绿色“+”像，为此我们采取以下步骤：5.将载物台旋转180度，重复步骤2，记下仰角螺钉的高度B，并比较两边的高度。6.如果B大于A，则将载物台旋转180度，降低仰角螺钉的高度寻找绿色“+”字，记下仰角螺钉抬高几圈，然后回调仰角螺钉，每回调一圈，绿色“+”字位置会发生变化，此时调节载物台上的离手最近的螺钉，保持绿色“+”字的位置，在回调到的一半圈数时候，观测一下反面有没有绿色“+”字。如此反复直到两个面同时出现绿色“+”字。然后采取各半调节的方式，把绿色“+”字调到上“+”字的位置。在调整过程中需要配合转动载物台和改变望远镜的俯仰角度，就要求学生手和眼睛的協调，才能准确地找到绿色“+”字的像，这对于学生实验技能的培养是一个很好的训练。

综上所述，首先需要学生深入的理解实验原理，仔细观察实验现象，对实验现象进行分析和讨论，做出正确的判断，找到解决问题的方法。这种教学方式既培养学生的动手能力，又培养学生的分析问题、解决问题的能力，有效地提高了教学的课堂效果。

（作者单位：武汉纺织大学电子与电气工程学院）

参考文献：

[1]赵凯华，钟锡华.光学[M].北京：北京大学出版社，1984

[2]熊永红，张昆实.大学物理实验[M].北京：科学出版社，2007

[3]马红玉等.分光计调节方法的改进[J].高校实验室研究，2013