利用計算機網絡系統改進教學用分光計裝置

杜 寧

(唐山學院基礎教學部　河北 唐山　063000)

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利用計算機網絡系統改進教學用分光計裝置

杜 寧

(唐山學院基礎教學部河北 唐山063000)

為解決目前教學用分光計操作中存在的諸多缺陷，我們改進了教學用分光計裝置，使它更易于調節和演示、讓學生更直觀地了解分光計的調節及測量過程．

分光計水平儀電子目鏡

本實用新型教學工具，特別適用于教學用分光計實驗的調節和演示．

1　分光計改進的背景

分光計，是一種能準確測量平行光線偏轉角度的儀器，在光學測量中，常用來測量反射角、衍射角、折射角等，用途十分廣泛[1]．通常的物理教學實驗，在分光計的調節過程中，最先有一個目測粗調步驟，即通過調節載物臺下的3個調平螺絲，使載物臺與分光計主軸垂直，再分別調節望遠鏡和平行光管的俯仰調節螺絲，使望遠鏡和平行光管的光軸與分光計的主軸基本垂直[2]．目測粗調帶來的誤差很大，直接影響到以后雙面反射鏡能否在望遠鏡視野內成十字像[3]．

在分光計實驗的講解過程中，教師不能很直觀地演示每一個實驗步驟，僅憑圖示來輔助講解，這樣學生很難理解和掌握用分光計測量諸如反射角、衍射角、折射角、光波波長、色散率的原理及過程．

2　分光計改進的技術方案

為了解決現有操作中存在的諸多缺陷，我們改進了教學用分光計裝置，使它更易于調節和演示、讓學生更直觀地了解分光計的調節及測量過程．

實現上述目的我們采用了以下技術方案：

一種教學用分光計，包括底座，計算機，底座上裝有平行光管支架、分光計主軸和望遠鏡支架，產生平行光的平行光管置于平行光管支架上，承載光學元件的載物臺置于分光計主軸上，位于讀數裝置的上方，接收平行光的望遠鏡置于望遠鏡支架上．

與現有技術相比，其特征一在于，所述的平行光管上方安裝了平行光管水平儀，用來衡量平行光管光軸與分光計主軸是否垂直；望遠鏡上方安裝了望遠鏡水平儀，用來衡量望遠鏡光軸與分光計主軸是否垂直；載物臺上安裝了載物臺水平儀，用來衡量載物臺與分光計主軸是否垂直(即在平行光管、望遠鏡、載物臺上分別安裝水平儀，用來衡量其是否與分光計主軸垂直)；其特征二在于，用電子目鏡替換望遠鏡目鏡，通過USB線纜將圖像傳輸至電腦進行實時顯示，更適合實驗教學演示，讓學生更直觀地了解分光計的調節及測量過程，更適合實驗教學演示．

3　改進分光計的調節過程

下面結合結構示意圖(圖1)對教學用分光計裝置作進一步的描述．

實驗過程中，必須滿足平行光管和望遠鏡的軸線重合且與分光計分析儀主軸垂直．

在分光計的調節過程中，最先有一個目測粗調步驟，其下的操作步驟是：調節載物臺下的3個載物臺調平螺絲，通過載物臺上的載物臺水平儀，衡量載物臺與分光計主軸是否垂直；再分別調節望遠鏡的俯仰螺絲和平行光管俯仰調節螺絲，通過望遠鏡水平儀和平行光管水平儀，衡量望遠鏡和平行光管鏡、光軸與分光計主軸是否垂直．這樣可以減小目測粗調帶來的誤差，縮短實驗時間．

教師可以把從電子目鏡中觀察到的實驗現象，通過USB線纜將圖像傳輸至電腦進行實時顯示，講解，更適合實驗教學演示，讓學生更直觀地了解分光計的調節及測量過程，便于學生理解掌握．

①平行光管水平儀　②平行光管　③載物臺　④載物臺水平儀　⑤載物臺調平螺絲　⑥望遠鏡水平儀　⑦望遠鏡　⑧電子目鏡　⑨望遠鏡俯仰調節螺絲　⑩USB接口　望遠鏡支架　分析儀主軸　底座　讀數裝置　平行光管支架　支架調節螺絲　平行光管俯仰調節螺絲．

4　結束語

改進的教學用分光計裝置，用水平儀來衡量其是否與分光計主軸垂直；用電子目鏡替換望遠鏡目鏡，通過USB線纜將圖像傳輸至電腦進行實時顯示，更適合實驗教學演示，讓學生更直觀地了解分光計的調節及測量過程，更適合實驗教學演示．其顯著的效果在于：調節方便，教學演示過程直觀，便于學生理解掌握．

本實驗裝置改進已獲實用新型專利授權，名稱：教學用分光計.專利號：ZL201520330621.6

1李秀燕，呂玉祥，曲華.大學物理實驗．北京：科學出版社，2001.180～183

2李書光，胡青松，張令坦.大學物理實驗．北京：清華大學出版社，2008.193～207

3趙宗坤.分光計調節方法的優化．實驗科學與技術， 2010，8(3)：31～33

杜寧(1980-)，女，碩士，實驗師，主要從事物理實驗教學及研究.

2016-04-07)