分光计循环扫描调节方法

　　1　引　言

　　分光计是物理实验中使用最多的光学仪器,可做棱镜最小偏向角测量[1]、液体折射率测定及透射光栅测定光波波长[2～4]等多个实验。但它也是最难调节的光学仪器,文献[5,6]中讨论和分析的方法过程比较复杂,现有教材[2～4]所介绍的逐次逼进法(各半调节法)在有些条件下不起作用[7]。现提出一种循环扫描调节方法,与逐次逼进法并用能够克服分光计调节所存在的困难,在教学实验中,一般学生在几分钟内就能调节成功。调节分光计的难点在于:如何较快的在望远镜视场中找出叉丝的像点C(见图1)。因望远镜视域很小,当载物平台B的转轴与望远镜光轴的不垂直度偏差略大时,叉丝像C跑出望远镜视域之外。按现有教材[2～4]介绍的方法,第一粗调的准确度要求较高;第二在寻找到叉丝像后,采用逐次逼进法调节时,部分调节又会远离目标。上述两种情况有一种做得不够好,在调节平面镜另一反射面时,均找像困难。

　　2　现有教材[2～4]的分光计逐次逼进法不足之处

　　2.1　逐次逼进法起作用的条件

　　按教材[2～4]常规在分光计载物平台上放置平面反射镜(或三棱镜),如果望远镜光轴与平面镜法线同时处于向上或向下倾斜位置,则可以逐次逼进:

　　(1)如图2望远镜光轴N1箭头方向由目镜→物镜→平面镜,N1和平面镜法线N2均沿箭头向水平线N上部倾斜,则十字叉丝成像于望远镜视场上部(采用高斯目镜描述,同样适用于阿贝目镜,图中水平线N重叠于目镜水平叉丝上,虚十字线是十字叉丝的反射像),文献[8]就是在这一条件下进行讨论。(2)如果望远镜光轴N1和平面镜法线N2均沿箭头向水平线N下部倾斜,则叉丝成像于望远镜视场下部(图略);上述两种情况采取各半调节法,使虚十字水平叉丝像与水平叉丝本身重合时,均能使N1和N2向水平面逼进。

　　2.2　逐次逼进法不起作用的情况

　　2.2.1　望远镜光轴N1向上倾斜但平面镜法线N2向下倾斜

　　分成两种情况:(1)如图3,望远镜轴线N1与水平线N的夹角α大于平面镜法线N2与水平线N的夹角β,十字叉丝成像于望远镜视场上部,按常规采用各半调节法使叉丝像分别向下移动一半,与水平叉丝重合时,其中调节望远镜调斜螺丝的调节方向是正确的,但平台调斜螺丝的调节方向是错误的,反而使平台的倾斜度增大,故在转动平台180°后,平面镜另一面对准望远镜时,反射叉丝像就可能不在望远镜视场中。

　　(2)如果望远镜轴线N1与水平线N的夹角α小于平面镜法线N2与水平线N的夹角β(图略),十字叉丝成像于望远镜视场下部,用各半调节法使叉丝像分别上移一半,与水平叉丝重合时,望远镜轴线N1的倾斜度更大。上述两种情况分别因平台和望远镜倾斜度调节正好与目标方向相反,使找像难度增加。