蔣遠(yuǎn)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(tài)調(diào)整的小型實(shí)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(yuǎn)鏡鏡筒上，激光二極管發(fā)出激光，經(jīng)發(fā)射器面板中心圓形小孔射出一束很細(xì)的激光，經(jīng)平面反射鏡反射回光點(diǎn)，通過對該光點(diǎn)在面板位置的調(diào)節(jié)，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(diào)。該裝置使得分光儀粗調(diào)直觀可調(diào)，可大大縮短調(diào)節(jié)的時間和精度，極大地降低初學(xué)者分光儀初始狀態(tài)調(diào)試的難度，在分光儀及類似實(shí)驗(yàn)儀器應(yīng)用上有著實(shí)際的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：分光儀 粗調(diào) 激光二極管

中圖分類號：TH7 文獻(xiàn)標(biāo)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(zhuǎn)角度的一種常用光學(xué)儀器。分光儀調(diào)整原理、方法和技巧，在光學(xué)儀器中具有一定代表性，是我國大學(xué)工科院校學(xué)生必做的普通物理實(shí)驗(yàn)之一。

整個分光儀調(diào)整的難點(diǎn)和關(guān)鍵是粗調(diào)狀態(tài)。目前通用的做法是使用者采用目測方法，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸與載物臺平行。分光儀的望遠(yuǎn)鏡視場小，視角僅30°左右，由于缺少精確目標(biāo)，初次接觸分光儀的學(xué)生很難用目測法完成粗調(diào)。實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)動放有平面反射鏡的載物臺時，學(xué)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(diào)效果較好，細(xì)調(diào)時因調(diào)整幅度及方向不合適，又會導(dǎo)致反射“十字像”丟失，必須重新進(jìn)行粗調(diào)。這樣會導(dǎo)致學(xué)生茫然，上課老師在2學(xué)時有限時間，面對幾十個初學(xué)者會感到力不從心，每堂課都會有一部分學(xué)生由于分光儀粗調(diào)不成功導(dǎo)致不能進(jìn)行后續(xù)分光儀的進(jìn)一步調(diào)整和測量。我們研制的一種用于分光儀初始狀態(tài)調(diào)整的小型實(shí)用裝置，可以讓學(xué)生直觀快速準(zhǔn)確地完成分光儀的粗調(diào)，解決初學(xué)者粗調(diào)困惑。

1 一種用于分光儀初始狀態(tài)調(diào)整的小型實(shí)用裝置介紹

激光發(fā)射器通過固定夾具固定于望遠(yuǎn)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(jié)構(gòu)，激光發(fā)射器由筒身和設(shè)置于筒身內(nèi)的激光發(fā)射裝置組成，激光器面板固定于筒身的前端。激光發(fā)射裝置包括依次連接的電源、驅(qū)動電路板以及激光二極管和透鏡機(jī)構(gòu)；激光器面板的外側(cè)面為光的漫反射平面，“十”字形記號設(shè)置于激光器面板的外側(cè)面上，激光發(fā)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(fā)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(nèi)徑0.5～1.0mm。采用較小內(nèi)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(zhǔn)目標(biāo)作用，而且還可以進(jìn)一步縮小激光發(fā)射器出射激光的光點(diǎn)大小，提高調(diào)整精度。

圖1、圖2、圖3中，1為激光發(fā)射器，11為電源，12為驅(qū)動電路板，13為激光二極管和透鏡機(jī)構(gòu)，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(yuǎn)鏡，4為望遠(yuǎn)鏡套筒鎖緊螺絲，5為望遠(yuǎn)鏡傾角調(diào)節(jié)螺絲，6為載物平臺，7為載物平臺傾角調(diào)節(jié)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(jìn)行分光儀初始狀態(tài)調(diào)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(yuǎn)鏡上，打開激光發(fā)射器的電源，并調(diào)整其出射的激光束與望遠(yuǎn)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(diǎn)不與激光器面板“十”字形記號的中央圓形小孔重合，則調(diào)節(jié)載物臺傾角螺絲使反射光點(diǎn)移動一半，再調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡傾角螺絲，使反射光點(diǎn)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(zhuǎn)動180°，若反射光點(diǎn)不與激光器面板“十”字形記號的中央圓形小孔重合，則調(diào)節(jié)載物臺傾角螺絲使反射光點(diǎn)移動一半，再調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡傾角螺絲，使反射光點(diǎn)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(fù)步驟（3），使平面反射鏡正反兩面所反射的反射點(diǎn)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(tài)的調(diào)整。

3 結(jié)語

我們采用的用于分光儀初始狀態(tài)調(diào)整的小型實(shí)用裝置，是基于光的反射定律原理，將微型二極管激光發(fā)射器用固定夾具固定在分光儀的望遠(yuǎn)鏡的鏡筒上，激光二極管發(fā)出激光，經(jīng)發(fā)射器面板中心圓形小孔射出一束很細(xì)的激光，經(jīng)平面反射鏡反射回光點(diǎn)，通過對該光點(diǎn)在面板位置的調(diào)節(jié)，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(diào)。該裝置使分光儀粗調(diào)直觀可調(diào)，可大大縮短了的時間和調(diào)節(jié)精度，極大地降低初學(xué)者分光儀初始狀態(tài)調(diào)試的難度，在分光儀及類似實(shí)驗(yàn)儀器應(yīng)用上有著實(shí)際的應(yīng)用價值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，該裝置具有以下特點(diǎn)。

（1）裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可控性強(qiáng)，操作方便。

（2）各部分結(jié)構(gòu)分明，方便裝卸和更換，檢修維護(hù)方便，造價低。

（3）提供了一種簡單、高精度的分光儀粗調(diào)方法。

（4）該裝置具有實(shí)時可調(diào)、直觀、高精度的優(yōu)點(diǎn)。

（5）該裝置不僅可以應(yīng)用于分光儀，還可以應(yīng)用于與其類似的儀器的調(diào)整上。

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