2019 年 5 月（总第 201 期）
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综合论坛分光计的调节原理和方法
◆杨 洁 赵 旦
（武警警官学院 四川成都）
摘要：分光计是大学物理实验中常用的一种精确测定光线偏转角的典型 光学仪器，在光学研究中有广泛的应用。由于其结构复杂，使用过程需 要调节的部分较多，且不易掌握，本文以 JJY 型分光计为例，结合分光 计的结构，探讨分光计的调节原理和方法。
关键词：分光计；望远镜；载物台；分划板
分光计实验既能够培养学生的基本实验技能，又能培养学生应 用理论知识解决实际问题的能力，因此它是大学物理实验中的必做 实验。本节课实验教学主要内容为分光计的调节与三棱镜顶角的测 量。由于仪器的结构比较复杂，注意事项多，分光计的调节过程需 要花费大量时间，学生会出现做不完，做不出来，或者即使做出来 但对调节原理并不清晰的情况，导致实验效果并不理想。因此总结 分光计调节原理和方法，对熟练掌握分光计使用十分重要。
1 分光计的结构
分光计主要由望远镜、平行光管、载物平台、读数盘和底座 等部分组成。为精确测量角度，需要先对分光计进行调节，使其 达到待测状态的标准：（1）望远镜能接收平行光；（2）平行光管 能发出平行光；（3）望远镜的主光轴和平行光管的主光轴达到同 轴等高并与分光计中心轴垂直。
2 调节原理和方法
分光计的调节顺序非常关键，使用时必须严格按操作程序调 节。首先对系统进行粗调，由于调节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 调节较为复杂的望远镜系统，该部分的调节是本实验的难点。再 调载物台，最后调节略为简单的平行光管系统。
2.1 目测粗调
调节望远镜和平行光管的俯仰调节螺钉，使它们的光轴大致 垂直于分光计中心轴，并两个光轴共轴。关于载物台的粗调，将 载物盘下面的三个螺钉分别调到螺钉自身长度的一半，转动载物 台，不断调节三个螺钉直至观察到载物盘与载物台[1]之间的缝隙 宽度均匀，即载物台基本调平。
目测粗调非常重要，是细调过程的基础，也是能否快速调好 分光计的关键一步。因此需要细致耐心调节。
2.2 细调
（1）望远镜系统能接收平行光
调节方法：转动目镜调焦手轮，以调节望远镜目镜到分化板 的距离，直至望远镜中能清晰地看到分划板十字十字线，则目镜 焦距已调好；对望远镜的物镜进行调焦，打开小灯的电源，推拉 物镜套筒，用“自准直法”进行，从望远镜中能清晰看到绿“+”
字像，说明物镜焦距也已调好。
（2）望远镜系统光轴与分光计中心轴垂直
调节原理：这是望远镜和载物台两个部分相互配合调节的过 程。其调节是利用了如图 1 所示的望远镜的自准直系统，假设望 远镜光轴已垂直于分光计中心轴线，载物台平面也平行于读数盘 平面，则底座平滑的双面反射镜放于载物台上时镜面与载物台垂 直，由图 1 光路可知此时所观测到的“+”字像与“+”字发光原 物一定关于望远镜中心轴线对称[2]，即“+”字像应成在分划板上 部十字线处，如图 2 所示。当载物台转动 180°时，通过双面镜 的另一面所反射而成的“+”字像也会成在上述位置。如果“+”
字像没有成在分划板的上部十字线处,则表示望远镜或载物台至 少有一个没有调节好俯仰。
图 1 望远镜自准直系统 图 2“+”字像在分划板上部十字线处
调节方法：为便于调节，平面镜放置时使其底座与载物台的 两个螺钉联线垂直，而与另一个螺钉重合。如图 3 所示，使平面 镜底座垂直与 b、c 螺钉连线，同时与 a 螺钉重合，这样只需调 节 b、c 螺钉即可改变平面镜俯仰状态。在望远镜能接收平行光 的基础上，根据反射定律，应用“各半调节法”进行调节。多次 调节，逐渐逼近目标。最终将平面镜两面的绿十字像分别与分划 板“上部的十字线”重合。
图 3 载物台上放置平面镜方式
（3）平行光管能出射平行光，其光轴与望远镜光轴共线并 与分光计中心轴垂直
调节原理：平行光管部分的调节是以已调好的望远镜为标准 来调节的，如果通过望远镜所观测到的光线非常清晰，则出射光 为平行光。强调一点：此调节过程，望远镜俯仰、焦距以及载物 台俯仰不可改变。平行光管俯仰调节，依赖于望远镜中分划板的 十字线，由于设计时分划板中心水平十字线的位置恰是望远镜直 径位置，如果两镜共轴，则狭缝水平像应与分划板中心水平十字 线重合。
调节方法：开启光源汞灯。只能调节平行光管单缝套筒的前 后位置，直至望远镜中观察到单缝像最清晰，此时单缝位于平行 光管物镜的焦平面上，出射光为平行光。调节狭缝宽度使之在望 远镜视野中像宽度约为 1mm。然后转动狭缝至水平状态，调节 平行光管倾斜螺钉，使狭缝水平像与分划板中心水平十字线重 合，如图 4（a）所示，此时平行光管光轴与望远镜光轴共线，
也就与分光计中心轴垂直。最后再把狭缝转至铅直位置如图 4(b) 所示。即可进行后续的测量。
（a） （b）
图 4 狭缝像与分划板十字线相对位置 3 总结与建议
分光计是一种精密的平面角测量仪器，对其调节过程中，需 要实现望远镜系统与平行光管光轴共轴等高，均与中心轴垂直，
并实现望远镜观察到的分划板十字线、绿色的“十”字像以及平 行管狭缝像清晰。由于本实验课内容难度较大，建议适当增加本 节实验时间，或者分两次授课。让学生熟悉实验仪器，理解分光 计调节原理，调节好分光计的同时增加学生自信心，也有利于提 高大学生对物理实验课的兴趣。
参考文献：
[1]黄建群,胡险峰,雍志华.大学物理实验(第二版)[M].成都:
四川大学出版社,2005:44.
[2]穆松梅.分光计的调节原理和调节技巧.科技创新导报 [J].2012（21）：173
