分光計的快速調節方法探討

分光計的快速調節方法探討

陳 霞計晶晶陸改玲羅利霞周 澐*

(內蒙古包頭醫學院醫學技術學院內蒙古 包頭014060)

摘 要：分光計是大學物理實驗教學中常用的一種比較精密的光學儀器，學生在調節的過程中往往要花費大量的時間.本文指出了分光計調節過程中最關鍵的“5個螺釘”(目鏡鎖緊螺釘1，望遠鏡水平調節螺釘2，載物臺下面的調平螺釘3，4，5)和易出現問題的“4個強調”，并提出了“分步教學法”，即每一步講解后穿插學生訓練，避免了因講解大量內容而導致學生混淆概念、盲目調節的現象，使大多數學生在不需要教師的幫助下，就可以采用“半調法”快速、高效地完成分光計的調節.

關鍵詞：分光計快速調節5個螺釘4個強調分步教學法

收稿日期：(2014-06-23)

作者簡介：*陳霞(1981-)，女，碩士，講師，研究方向為光學.

1引言

分光計又叫測角儀，可以精確測量光線的偏轉角度，進而計算如折射率、波長、光柵常數、偏向角等許多物理量[1].分光計主要是由望遠鏡、載物臺、平行光管、讀數盤和底座等組成，每部分都有特定的調節用螺釘(多達十幾個)[2].其構造與很多精密的光學儀器相似，所以分光計的熟練調節可為使用一些精密光學儀器打下基礎，是物理學的必做實驗.分光計的調節需達到以下要求：(1)望遠鏡應無視差地聚焦于無窮遠處；(2)望遠鏡的光軸、載物臺平面都要與儀器主軸垂直(調節最為困難)；(3)平行光管出射平行光，并使其軸線與儀器主軸垂直[3,4].對醫學院校的大一新生來說很難在規定時間內順利完成實驗.筆者在多年的教學中總結并提出了基于目標為導向的“分步教學法”，即把最難的調節過程分為目鏡調焦、物鏡調焦、粗調、細調共4步，并且每一步講解后設置訓練目標，穿插學生訓練.在實際教學過程中既遵循了分光計傳統的比較好的調節方法——“半調法”[5]，又加快了實驗速度，提高了實驗效率，取得了滿意的效果.

2分步教學法

2.1目鏡調焦

打開小燈電源，輕輕旋轉目鏡調焦手輪，從目鏡中觀察分劃板(見圖1)上的“雙十”字叉絲(調節叉絲和測量叉絲)清晰、無重影，這樣分劃板就處于目鏡的焦平面上.特別強調在以下的調節過程中，不要再調目鏡調焦手輪，目鏡調焦已經完成.

圖1　分劃板(視場)

2.2物鏡調焦

若分劃板與物鏡的焦平面不重合，會導致在望遠鏡的分劃板上看不到“十”像(見圖1)，或看到的“十”字像模糊不清而是一個光斑.筆者在教學中采用把平板雙面反射鏡的鏡面緊貼在望遠鏡的物鏡前端進行物鏡調焦，這時反射鏡必將“十”像反射于望遠鏡的鏡筒當中，松開目鏡套筒緊鎖螺釘1(見圖2)，前后移動目鏡筒，直到通過目鏡可以看到清晰的“十”字像為止.這樣分劃板就處于物鏡焦平面上，物鏡調焦結束.通過平板雙面反射鏡緊貼物鏡口調焦既加快了實驗速度，又可以讓學生直接認識“十”字像，避免了在實驗過程中，盲目地尋找“十”字像，克服了很多學生由于觀察不夠仔細，把棱鏡中的十字窗口(見圖1)誤以為是“十”像的情況.在此過程中要強調學生必須把目鏡套筒緊鎖螺釘1鎖住，以下調節過程中即使是看不到“十”像，也不需要再進行物鏡調焦.教學中發現很多學生往往會忘記鎖此螺釘，而導致粗調、細調過程中前后移動了目鏡筒而出現了“真正的”找不到“十”字像的現象.

圖2　望遠鏡結構及光路圖

2.3粗調

粗調主要是目測望遠鏡和載物臺均水平.先從望遠鏡側面觀察，調節望遠鏡的俯仰角調節螺釘2(見圖2)，直到眼睛目測望遠鏡筒基本水平.再通過載物臺的3個調節螺釘(3，4，5)(見圖3)調節載物臺盡可能水平.為了避免調節的空間不夠，調節螺釘的高度不要放到最高或最低.需強調必須進行粗調，粗調看似簡單，實際是很關鍵的，這決定后面尋找“十”像的難易程度.有的學生由于急于求成，在實驗過程中往往會忽略粗調，直接進行細調，導致實驗很難進行.

圖3　平面鏡放置圖

2.4細調

細調望遠鏡和載物臺水平，筆者采用了傳統的較好的分光計調節方法“半調法”.細調根據平面鏡的放置方法分為兩步：第一步，要求平面鏡底邊與載物臺上的一條刻線重合如圖3(a)所示；第二步，要求平面鏡在第一步的基礎上旋轉90°后與載物臺上剛剛那條刻線垂直如圖3(b)所示.

圖4　 “十”字像和半調法

第一步用“半調法”調節.放好平面鏡后旋轉內盤，觀察平面鏡反射的“十”字像.如果經過認真粗調，一般正反面反射的“十”字像均在視場當中，如圖4所示；有時候也會出現正面有像，反面沒像的情況，此時可以仔細觀察視場，一般會在視場的上下看到“十”字像周圍的光環，如圖5(a)、(b)所示.根據幾年的教學經驗知道只要找到了“十”字像的光環，就相當于找到了“十”字像.然后通過調螺釘2和3(或4)各一半，把正反面反射的兩個“十”字像都調到調節叉絲上如圖1所示，一般經過兩到三輪的調節(半調法)就可完成.這時強調剛才調節的3個螺釘(2,3,4)不要再調，否則第一步還需要重新調節.

圖5　 “十”字像的光環

第二步只調“螺釘5”.平面鏡重新放置后旋轉內盤，從望遠鏡中找反射的“十”字像，調節載物臺下與鏡面正對的螺釘5，使反射的“十”字像與調節叉絲重合，則另一面反射的“十”字像肯定與調節叉絲重合，此時細調結束.

3結論

本文采用了“分步教學法”且在每一步之間穿插了學生訓練，改變了傳統教學中滿堂灌導致的初學者聽不明白、混淆概念、盲目調節的現象；并提出了直接把平板雙面反射鏡緊貼望遠鏡物鏡口觀察“十”字像和細調中找“十”字像光環的辦法；還指出了調節中5個關鍵的螺釘和4個強調的問題.以上在實際教學中均得到了驗證，收到良好的效果，大多數學生在不需要教師的幫助下, 就能獨立、快速地調好分光計，保證了教學質量，對實際教學有重要的指導意義.

參 考 文 獻

1計晶晶,楊穎.醫用物理實驗.呼和浩特：內蒙古大學出版社,2010.50～53

2許飛,羅鍛斌.分光計調節實驗中的教學方法探討.大學物理實驗,2013,26(4): 35～36

3陳群宇.分光計的簡單調節方法.實驗科學與技術,2013,11(5):207～208

4梁楓,張道清.分光計快速調節的方法.大學物理實驗,2012,25(2):35～37

5邱淑霞,江影.各半調節法在分光計實驗中的應用.科技傳播,2010(9上):115～116