分光计的调节和使用

分光计的调节和使用

一. 实验目的

1. 了解分光汁的结构，学习正确调节和使用分光计的方法。

2. 用分光计测定三棱镜的顶角。

二. 实验仪器

分光计、平面反射镜、三棱镜、汞灯等。

三.实验原理

分光计是一种能精

确测量角度的光学

仪器。用它可以测

定光线偏转角度，

如反射角、折射角、

衍射角等等，而不

少光学量（如光波

波长、折射率、光

栅常数等）可通过

测量相关角度来确

定。了解分光计的

结构，正确调节分光计，对减小测量误差、提高测量精度是十分重要的。

1. 分光计的结构

分光计主要由平行光管、望远镜、载物台和读数装置四部分组成，其结构如图（3-8-1）所示。平行光管用来发射平行光，望远镜用来接收平行光，载物台用来放置三棱镜、平面镜、光栅等物体，读数装置用来测量角度。

分光计上有许多调节螺丝，它们的代号、名称和功能见下表:

代号名称功能

1平行光管光轴水平调节螺丝调节平行光管光轴的水平方位（水平面上方位调节）2平行光管光轴高低调节螺丝调节平行光管光轴的倾斜度（铅直面上方位调节）3狭缝宽度调节手轮调节狭缝宽度（0.02～2.00mm）

4狭缝装置固定螺丝松开时，调平行光；调好后锁紧，以固定狭缝装置

5载物台调平螺丝（3只）台面水平调节（本实验中，用来调平面镜和三棱镜折射面平行于中心轴。）

6载物台固定螺丝松开时，载物台可单独转动、升降，锁紧后，使载物台与游标盘固联

7叉丝套筒固定螺丝松开时，叉丝套筒可自由伸缩、转动（物镜调焦）；调好后锁紧，以固定叉丝套筒

8目镜调焦轮目镜调焦用（调节8，可使视场中叉丝清晰）

9望远镜光轴高低调节螺丝调节望远镜光轴的倾斜度（铅直面上方位调节）10望远镜光轴水平调节螺丝（在图后侧）调节望远镜光轴的水平方位（水平面上方位调节）11望远镜微调螺丝（在图后侧）在锁紧13后，调11可使望远镜绕中心轴微动

12刻度盘与望远镜固联螺丝松开l2，两者可相对转动；锁紧12，两者固联，才能一起转动

13望远镜止动螺丝（在图后侧）松开13，可用手大幅度转动望远镜；锁紧13，微调螺丝11才起作用

14游标盘微调螺丝锁紧l5后，调l4可使游标盘作小幅度转动

15游标盘止动螺丝松开15，游标盘能单独作大幅度转动；锁紧15，微调螺丝14才起作用

分光计的读数装置由刻度盘和游标盘两部分组成。刻度盘分为360°，最小分度为半度（30´），半度以下的角度可借助游标准确读出。游标等分为30格，游标的这30小格正好跟刻度盘上的29小格对齐，因此知道游标上1小格为29´，游标上1小格与刻度盘上1小格两者之差为1´，即分光计最小分度为1´。由此可知游标上n小格与刻度盘上n小格相差n´。

角游标的读法与直游标（如游标卡尺）相似，以游标零线为基准，先读出大数（大于30´的部分），再利用游标读出小数（小于30´的部分），大数跟小数之和即为测量结果。现举二例见图3-8-2。

在生产分光计时，难以做到使望远镜、刻度盘的旋转轴线与分光计中心轴完全重合。为消除刻度盘与分光计中心轴偏心而引起的误差，在游标盘同一条直径的两端各装一个读数游标。测量时两个游标都应读数，然后分别算出每个游标两次读数之差，取其平均值作为测量结果。用双游标消除偏心误差的原理详见附注。

2. 分光计的调节

概括地说，分光计的

调整要求是：使平行光管出射

平行光；望远镜适合于接收平

行光；平行光管和望远镜的光

轴等高并与分光计中心轴垂

直。

在正式调整前，先目测粗调：

使望远镜和平行光管对准；将

载物台、望远镜和平行光管大

致调水平，使它们大致垂至于

分光计中心轴。这一步很重

要，只有做好粗调，才能按下列步骤进一步细调（否则细调难以进行）：

调整望远镜使其达到下面两条要求（望远镜是由物镜镜筒、叉丝套筒和目镜镜筒三部分组成。叉丝到目镜和物镜的距离皆可调节。常用的阿贝目镜式望远镜的结构和视场如图3-8-3所示）：

①用自准法调节望远镜，使之适合于接收平行光：点亮望

远镜侧窗的照明灯将叉丝照亮，旋转移动目镜使叉丝位于目镜

焦平面上，此时叉丝看得很清楚。再按图3-8-4所示位置，将平

面反射镜置于载物台上（镜面朝望远镜）。然后缓慢转动载物台，

同时调节叉丝套筒（改变叉丝与物镜间距），从望远镜中找到由

平面镜反射回来的模糊光斑（如果找不到，则粗调没有达到要

求，应重调）。找到光斑后进一步细调叉丝套筒，光斑逐渐变变

成清晰的绿色小亮“十”字（它是叉丝平面上小黑十字的反射

像，为绿色小亮十字）。当叉丝位于物镜焦平面上时，叉丝发出

的光经过物镜后成为平行光，平行光经平面镜反射再次通过物

镜后仍成像于叉丝平面。此时，从目镜中可同时看清叉丝与绿

色小亮“十”字，且两者无视差。至此，叉丝既落在目镜焦平

面上又落在物镜焦平面上，望远镜已适合于接收平行光。各镜筒间的相对位置就不应改变了。

要补充说明的是，叉丝套筒在调节过程中应做适当转动，使竖直叉丝平行于分光计中心轴（怎样鉴别是否已达到了这一要求？）。

②使望远镜光轴垂直于分光计中心轴：

望远镜调好焦后，从目镜中能同时看清叉丝和绿色小亮“十”字，且两者无视差。但绿色小亮“十”字一般不处于小黑十字的对称位置（aa′线）上。其原因可能是望远镜光轴未垂直中心轴，也可能是平面镜镜面与中心轴不平行，或者两者兼有。为使望远镜光轴垂直中心轴，调整方法如下：

首先检查平面镜正反两面分别正对望远镜时，视场中是否都能找到绿色小亮“十”字（如果找不到或只找到一个，说明粗调不合格，应进一步调整）。然后用螺丝9调节望远镜光轴倾斜度，使绿色小亮“十”字到aa′线的距离减小一半，再调载物台螺丝G1（或G3）使两者重合。把载物台转l80°，使平面镜的反面正对望远镜，再次用“各半调节法”同样调节。如此反复调节，直到平面镜任一面正对望远镜时，视场中的绿色小亮“十”字都落在调整叉丝aa′上时为止。此时，望远镜光轴就与中心轴垂直了。