《大学物理实验》2-17实验十七分光计的调节与使用

161实验十七 分光计的结构与调节 分光计是用来精确测量入射光和出射光之间偏转角度的一种仪器，所以分光计又叫测角仪。用它还可以测量折射率、色散率、光波波长等。分光计装置比较精密，结构较为复杂，使用时必须严格按照一定的步骤进行调节。其调整使用的思想、方法和技巧在光学仪器中有一定的代表性，掌握其操作技能与技巧，对学习使用其它光学仪器的调节有一定借鉴作用，也有利于掌握操作更为复杂的光学仪器。 一、实验目的 1.了解分光计的构造原理； 2.学会调节、使用分光计。 二、实验仪器 JJY－1′型分光计，汞光源，双面平面镜 三、分光计的结构 不同型号的分光计可能有个别部件不同，但其基本构造是由底座、平行光管、望远镜、载物台和圆盘等几部分组成。结构如图1所示。 图1分光计外形图 1—狭缝装置；2—狭缝装置锁紧螺钉；3—平行光管；4—制动架(二)；5—载物台；6—载物台调节螺钉(3只)；7—载物台锁紧螺钉；8—望远镜；9—目镜锁紧螺钉；10—阿贝式自准直目镜；11—目镜调节手轮；12—望远镜仰角调节螺钉；13—望远镜水平调节螺钉；14—望远镜微调螺钉；15—望远镜止动螺钉；16—转座与刻度盘止动螺钉；17—制动架(一)；18—底座；19—转座；20—刻度盘；21—游标盘；22—游标盘微调螺钉；23—游标盘止动螺钉；24—平行光管水平调节螺钉；25—平行光管仰角调节螺钉；26—狭缝宽度调节手轮

162节。 镜结构如图2所示。它由划板上有十字线，下方紧物台：放平面镜、棱镜等光学元件用。台面下三个螺钉可调节台面的倾斜角度，平台接在1、底座：其中心有一竖轴，望远镜和读数圆盘可绕该轴转动，该轴也称为仪器的公共轴或主轴。 2、平行光管用以产生平行光，它的前端是一狭缝（1）、狭缝宽度调节手轮（26）可以调节其大小；它的另一端有消色差正透镜。用光源照亮狭缝，前后移动平行光管（3），使狭缝位于透镜的主焦平面上，则从透镜出来的光线为平行光。平行光管不能绕中心轴转动，可以作上下倾斜。其倾斜度的调节用调节螺旋（25）进行。 3、望远镜：望远镜装在支臂上，可以绕中心轴转动，观测用。转动望远镜时，先松开固定螺旋（15），然后用手扶住支臂使其转动，当转到所需方位时，再用固定螺旋（15）加以固定。如此时仍需使望远镜作微小转动，则可旋动微调（14）调节。望远镜也可以上下倾斜，由调节螺旋（12）调望远图2望远镜结构 目镜系统和物镜组成。为了调节和测量，物镜和目镜之间还装有分划板，它们分别置于内管、外管和中管内，三个管彼此可以相互移动，也可以用螺钉固定。 在中管的分贴一块45°全反射小棱镜，棱镜与分划板的粘贴部分涂成黑色，仅留一个小十字窗口，且小十字窗口的交点小棱镜的另一直角边入射，经它全反射后，透过小十字窗口，方向转为沿望远镜轴线从物镜出，被物镜外的平面镜反射回来，成一个绿色十字像于分划板的上十字线位置（如图3）。 4、载图3 对称于分划板的上十字线交点。光线（绿色）从的高度可旋松螺旋（7）升降，调到合适位置再锁紧螺钉。 5、圆盘：是读数装置，圆盘上的刻度线是垂直于中心轴的。最外一圈是与望远镜固一起的主刻度盘，可以绕中心轴转动；度盘上刻有720等分刻线，格值为30分。主刻度盘内有个游标盘，对称方向设有两个角游标，游标盘也可绕中心轴转动，转动时可用手扶住游标盘的边缘进行操作；游标上分30格，恰与主刻度上的29格相等，其读数方法和游标卡尺原理相同。如图4所示读数为图4 ：

163计的调节 要达到下列要求： 收平行光)； 。 以以望远镜为标准。 （通过目镜能清楚的看到图3所示分划板上的刻线。调焦方法是把目镜调面上，调整方法是： 台上。为了便于调节，平面镜与载

台螺望远镜，双手转动游标盘，于是载物台跟着一起转动平面镜正好对着望远镜时，在目镜中应看到一个绿色亮十字随着镜面转动而动，这就115°30′+12′=115°42′。设置两个角游标的目的是为了消除刻度盘和游标盘的圆心与仪器主轴的轴心不重合所引起的偏心误差。 四、分光调整分光计，最后①平行光管发出平行光； ②望远镜对平行光聚焦(即接③望远镜、平行光管的光轴垂直仪器公共轴分光计调整的关键是调好望远镜，其他的调整可1、调整望远镜 1)目镜调焦 这是为了使眼睛焦手轮轻轻旋出，或旋进，从目镜中观看，直到分划板刻线清晰为止。 （2)调望远镜对平行光聚焦 这是要将分划板调到物镜焦平(a)把目镜照明灯（绿）打开，将双面平面镜放到载物物台下三个调节螺钉的相对位置如图4。

图3从目镜中看到的分划板 图4载物台上双面镜放置的俯视图 (b)粗调望远镜光轴与镜面垂直——用眼睛估测一下，把望远镜调成水平，再调载物钉，使镜面大致与望远镜垂直。 (c)观察与调节镜面反射像——固定。 转到是镜面反射像。若经找不到反射像，可据判断适当调节载物台调节螺钉（6）和望远镜的倾斜度（12），直到平面镜转动180°前后反射像都能够进入望远镜视场。如果绿色十字有些模糊，只要沿轴向移动目镜筒，直到像清晰，并且消除视差，再旋紧螺钉，则望远镜已对平行光聚焦。此时应使上十字线和绿色十字平行且处于水平位置。

十字像，先对最靠近视场边缘的亮十字像采用“各何原因?应如何调整，调整什么?是调载物台，还是调望表现及调整 物台倾角没调好，见图5平面镜（3)调整望远镜光轴垂直仪器主轴 比较平面镜转动180°前后的绿色亮半调节法”进行调节，即先调载物台调节螺钉（6），使得亮十字像与上十字线间的垂直距离减少一半，再调节望远镜仰角调节螺钉（12），使亮十字像与上十字线重合。再把载物台转动180°，对另一镜面的亮十字像同样做“各半调节”。如此反复调整，直至从平面镜转动180°前后两表面反射回来的亮十字像都能与分划板的上十字线重合为止（见图3）。此时平镜面与望远镜光轴垂直，平镜面平行仪器主轴。所以，此时与镜面垂直的望远镜光轴垂直仪器主轴。 在调整过程中出现的某些现象是远镜?调到什么程度? (a)载物台倾角没调好的A假设望远镜光轴已垂直仪器主轴，但载面反射光偏上，载物台转动180°后，B面反射光偏下，在目镜中看到的现象是A面反射像在B面反射像的上方。显然，调整方法是把B面像(或A面像)向上(向下)调到两像点距离一半，使镜面的A和B的像落在分划板上同一高度。 (b)望远镜光轴没调好的表现及调整 图5载物台倾角没调好的表现及调整原理 假设载物台已调好，但望远镜光轴不垂直仪器主轴，见图6(a)，无论平面镜A面还是B面，反射光都偏上，反射像落在分划板上十字线的上方。在图5(b)中，镜面反射光都偏下，反射像落在上十字线的下方。显然，调整方法是只要调节整望远镜仰角螺钉(12)，把像调到上十字线上即可，见图6(c)。 (c)载物台和望远镜光轴都没调好的164表现和调整方法 表现是两镜面反射图6望远镜光轴没调好的表现及调整原理

165先调载物台螺钉，使两镜面反射像点等高(但像点没落在上十字线上)，再把像镜将出射平行光。 远镜转向平行光管5)，将像调到中心横线上，见图7(a)，再将0.5mm～1.0 mm为宜，宽了测量误差大，窄了光通量小。狭缝易损坏，尽量六、定望远镜适合观察平行光？如何调整？ 定望远镜光轴与分光计中心轴垂直？如何调整？ 轴垂直？如何调整？ 像一上一下。调到上十字线上，见图6(c)。 2、调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴 将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦平面上，物调整方法是：取下平面镜和目镜照明光源，狭缝对准汞灯光源，使望方向，在目镜中观察狭缝像，沿轴向移动狭缝筒，直到像清晰。这表明光管已发出平行光。 再将狭缝转向横向，调平行光管仰角调节螺钉(2狭缝调成垂直，锁紧螺钉，见图7(b)，这表明平行光管光轴已与望远镜光轴共线，所以也垂直仪器主轴。此时平行光管仰角调节螺钉(25)不能再动。 五、注意事项 1、转动载物台，都是指转动游标盘带动载物台一起转动。 图7平行光管光轴与望远镜光轴共线图 2、狭缝宽度少调，调节时要边看边调，动作要轻，切忌两狭缝太近。 3、光学仪器螺钉的调节动作要轻柔，锁紧镙钉也是指锁住即可，不可用力过大，以免损坏器件。 思考题 1. 怎样判2. 怎样判3. 怎样判定平行光管出射平行光？如何调整？ 4. 怎样判定平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心