一種用于分光儀初始狀態調整的小型實用裝置

蔣遠鑫 杜滔 李識齊 林鈞 尚榮

摘 要：該文介紹了一種基于光的反射定律研制的一種用于分光儀初始狀態調整的小型實用裝置。該裝置采用微型激光二極管，將之用固定夾具固定在分光儀的望遠鏡鏡筒上，激光二極管發出激光，經發射器面板中心圓形小孔射出一束很細的激光，經平面反射鏡反射回光點，通過對該光點在面板位置的調節，使之與帶圓形小孔的激光器面板上“十”字中心重合，完成分光儀的粗調。該裝置使得分光儀粗調直觀可調，可大大縮短調節的時間和精度，極大地降低初學者分光儀初始狀態調試的難度，在分光儀及類似實驗儀器應用上有著實際的應用價值。

關鍵詞：分光儀 粗調 激光二極管

中圖分類號：TH7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）02（a）-00-02

分光儀是精確測量入射光和出射光之間偏轉角度的一種常用光學儀器。分光儀調整原理、方法和技巧，在光學儀器中具有一定代表性，是我國大學工科院校學生必做的普通物理實驗之一。

整個分光儀調整的難點和關鍵是粗調狀態。目前通用的做法是使用者采用目測方法，調節望遠鏡光軸與載物臺平行。分光儀的望遠鏡視場小，視角僅30°左右，由于缺少精確目標，初次接觸分光儀的學生很難用目測法完成粗調。實驗中，轉動放有平面反射鏡的載物臺時，學生常常看不見反射的“十字像”，或者僅能在平面鏡一面看到反射的“十字像”。很多時候即便粗調效果較好，細調時因調整幅度及方向不合適，又會導致反射“十字像”丟失，必須重新進行粗調。這樣會導致學生茫然，上課老師在2學時有限時間，面對幾十個初學者會感到力不從心，每堂課都會有一部分學生由于分光儀粗調不成功導致不能進行后續分光儀的進一步調整和測量。我們研制的一種用于分光儀初始狀態調整的小型實用裝置，可以讓學生直觀快速準確地完成分光儀的粗調，解決初學者粗調困惑。

1 一種用于分光儀初始狀態調整的小型實用裝置介紹

激光發射器通過固定夾具固定于望遠鏡靠近物鏡處的鏡筒上。固定夾具采用截面呈“8”字形的哈夫式結構，激光發射器由筒身和設置于筒身內的激光發射裝置組成，激光器面板固定于筒身的前端。激光發射裝置包括依次連接的電源、驅動電路板以及激光二極管和透鏡機構；激光器面板的外側面為光的漫反射平面，“十”字形記號設置于激光器面板的外側面上，激光發射器的筒身呈圓筒形，激光器面板為圓形激光器面板，激光器面板尺寸與激光發射器的筒身截面尺寸相同。激光器面板上的中央圓形小孔的內徑0.5～1.0mm。采用較小內徑的中央圓形小孔，使得激光器面板不僅可以起到作為反射“十字像”的像屏和校準目標作用，而且還可以進一步縮小激光發射器出射激光的光點大小，提高調整精度。

圖1、圖2、圖3中，1為激光發射器，11為電源，12為驅動電路板，13為激光二極管和透鏡機構，2為激光器面板，21為“十”字形記號，22為中央圓形小孔，3為望遠鏡，4為望遠鏡套筒鎖緊螺絲，5為望遠鏡傾角調節螺絲，6為載物平臺，7為載物平臺傾角調節螺絲，8為平面反射鏡，9為激光束，10為固定夾具。

2 該裝置進行分光儀初始狀態調整方法

該方法包括以下步驟。

（1）將所述的輔助裝置用固定夾具固定在分光儀的望遠鏡上，打開激光發射器的電源，并調整其出射的激光束與望遠鏡光軸平行。

（2）將平面反射鏡放置于分光儀的載物臺上，使出射激光照射到平面鏡上，若反射光點不與激光器面板“十”字形記號的中央圓形小孔重合，則調節載物臺傾角螺絲使反射光點移動一半，再調節望遠鏡傾角螺絲，使反射光點與激光器面板“十”字形記號的中央圓形小孔重合。

（3）將載物臺轉動180°，若反射光點不與激光器面板“十”字形記號的中央圓形小孔重合，則調節載物臺傾角螺絲使反射光點移動一半，再調節望遠鏡傾角螺絲，使反射光點與激光器面板“十”字形記號的中央圓形小孔重合。

（4）多次重復步驟（3），使平面反射鏡正反兩面所反射的反射點與激光器面板“十”字形記號的中央圓形小孔重合，完成光儀初始狀態的調整。

3 結語

我們采用的用于分光儀初始狀態調整的小型實用裝置，是基于光的反射定律原理，將微型二極管激光發射器用固定夾具固定在分光儀的望遠鏡的鏡筒上，激光二極管發出激光，經發射器面板中心圓形小孔射出一束很細的激光，經平面反射鏡反射回光點，通過對該光點在面板位置的調節，使之與帶圓形小孔的激光器面板上“十”字中心重合，完成分光儀的粗調。該裝置使分光儀粗調直觀可調，可大大縮短了的時間和調節精度，極大地降低初學者分光儀初始狀態調試的難度，在分光儀及類似實驗儀器應用上有著實際的應用價值。

與現有技術相比，該裝置具有以下特點。

（1）裝置結構簡單，體積小，可控性強，操作方便。

（2）各部分結構分明，方便裝卸和更換，檢修維護方便，造價低。

（3）提供了一種簡單、高精度的分光儀粗調方法。

（4）該裝置具有實時可調、直觀、高精度的優點。

（5）該裝置不僅可以應用于分光儀，還可以應用于與其類似的儀器的調整上。

參考文獻

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