[发明专利]一种分立式分光计及其实验调节方法

说明书

本发明公开了一种分立式分光计及其实验调节方法，它包括导轨、载物平台、平行光凸透镜、成像透镜和观察屏。载物平台一侧的导轨上设有平行光凸透镜，平行光凸透镜的前焦面上设有狭缝，平行光透镜和狭缝用于产生平行光。载物平台另一侧的导轨上设有成像凸透镜，成像透镜后焦面处设有观察屏，观察屏中心设有一通光小孔，通光孔上方和下方各刻有一个十字叉丝，以便于分光计的调节。成像透镜与观察屏用于平行光会聚，成清晰像。本发明采用观察屏成像，使实验结果清晰成像在观察屏中心，扩大了观察的视场，利于观察结果，减轻了用眼疲劳。分立式分光计利用导轨和可移动滑块代替了原有分光计的镜筒，利于更换原件。

技术领域

本发明属于光学实验领域，具体涉及一种分立式分光计及其实验方法。

背景技术

分光计是一种重要的光学仪器，是精密的测角仪，最小分度值可达1′。分光计的基本光学结构又是许多光学仪器的基础（如棱镜光谱仪、光栅光谱仪、分光光度计、单色仪），在物理实验中既能培养学生的基本实验技能，又能培养学生应用理论知识解决实际问题的能力，因此它也是大学物理实验中必做的实验。例如测量三棱镜的顶角、最小偏向角、棱镜玻璃的折射率等一系列实验数据。

在大学物理实验所涉及的众多实验仪器中，分光计的调节与使用是最不容易被学生掌握的。由于分光计装置结构较复杂，在使用前需要对分光计进行复杂的调整操作，其难点主要在于：使光线通过平行光管射出；望远镜调焦至无穷远，即平行；望远镜和平行光管共轴，且均与分光计中心轴垂直等。并且在观察有关现象和测量角度时，为获得正确的测量结果，须保证让分光计的光学系统（准直管和望远镜）要适合平行光。即要求望远镜光轴与分光计的主轴垂直，以保证观察面是一个平面。部分学生往往不能在有限的时间内完成调节与测量，因此分光计的调节与使用成为了大学物理实验课教学的难点。另外由于封闭的结构，使学生不能很快理解分光计工作原理，导致学生调节速度很慢，耽误实验进度，同时目镜的镜筒观察时视野很小，长时间观察会造成用眼疲劳。

发明内容

本发明的目的是改进现有分光计，使分光计的结构更简单，操作更容易，原理更明显易懂以及利用分光计进行更多光学实验。

为了解决上述问题，本发明采取以下技术方案：

本发明包括导轨、载物平台、平行光凸透镜、成像透镜和观察屏。载物平台一侧的导轨上设有平行光凸透镜，平行光凸透镜的前焦面上设有狭缝，平行光透镜和狭缝用于产生平行光。

载物平台另一侧的导轨上设有成像凸透镜，成像透镜后焦面处设有观察屏，观察屏中心设有一通光小孔，通光孔上方和下方各刻有一个十字叉丝，其中下方的十字叉丝可透光，以便于分光计的调节。成像透镜与观察屏用于平行光会聚，成清晰像。

进一步说，分立式分光计所使用的光源为谱线包括589.0nm、589.6nm的钠光灯或谱线包括365.0nm、404.7nm、435.8nm、546.1nm、577.0nm的汞灯光源。

进一步说，载物平台一侧的导轨位置固定，载物平台另一侧的导轨以载物平台为中心可以自由转动。

进一步说，所述观察屏的通光小孔设置于观察屏的中心位置，通光小孔设置为圆形结构，通光小孔直径范围为0.1mm-2mm。

进一步说，所述狭缝所在的屏面规格尺度应与观察屏屏面规格尺度相对应，测量时，所述狭缝结构为竖直矩形，且位于所在屏面中心位置，狭缝中心与通光小孔中心对应，狭缝宽度范围为0.1mm-1mm。

一种分立式分光计实验调节方法，具体是：

开启电源，启动半导体激光器，在狭缝与载物平台之间放置平行光凸透镜，调节半导体激光器与平行光凸透镜中心到设定水平标高，使激光束穿过所述观察屏的通光孔后，垂直入射的平行光凸透镜中心，平行光凸透镜前后表面会将光束反射回通光孔周围，并在观察屏上形成两个光斑。