分光計望遠鏡和尺讀望遠鏡的類似調節(jié)

楊靜瑜 高 朋 何 燕 陳 皓 焦 義

1.沈陽師范大學實驗教學中心；2.沈陽師范大學物理科學與技術學院楊靜瑜，沈陽師范大學，實驗教學中心，實驗師。

分光計望遠鏡的調節(jié)和尺讀望遠鏡的調節(jié)有著類似的困難：望遠鏡的視野小，很難迅速找到目標。本文通過激光輔助調節(jié)尺讀望遠鏡，激光使實驗者看到望遠鏡視野對應位置，小燈輔助調節(jié)分光計望遠鏡，小燈使實驗者看到反射叉絲像的軌跡。所有過程，直觀明確。

分光計是大學物理中重要的測量角度的精密儀器。它結構復雜，調節(jié)困難，初學者很難掌握，尤其是望遠鏡光軸垂直分光計中心軸的調節(jié)尤其難掌握。尺讀望遠鏡，大學物理中楊氏模量的測定、金屬線脹系數(shù)的測定等實驗中都會用到，它和光杠桿一起可以測量微小形變。對學生來說，實驗的難點，都是經(jīng)光杠桿反射，在尺讀望遠鏡目鏡中找到尺子的像。分光計望遠鏡的調節(jié)和尺讀望遠鏡的調節(jié)有著類似的困難：望遠鏡的視野小，很難迅速找到目標。

用激光器輔助尺讀望遠鏡的調節(jié)

對于老師來說，找到尺讀望遠鏡中的像很簡單，粗調望遠鏡和光杠桿等高，眼睛通過尺讀望遠鏡機械瞄準光杠桿，在鏡子中看到尺子，再通過望遠鏡調焦，分分鐘就看到尺子的像?？墒菍τ趯W生來說，瞄準鏡子中的像，完全憑感覺，具有很大的盲目性。我們需要更直觀反饋信息的瞄準系統(tǒng)，激光器是既簡單又經(jīng)濟的選擇。

尺讀望遠鏡的調節(jié)，首先調節(jié)目鏡，無視差，粗調光杠桿和望遠鏡等高。接下來，如圖1 所示，用激光筆做輔助，放在尺讀望遠鏡目鏡前。當激光筆的激光從望遠鏡筒發(fā)出，我們可以根據(jù)激光打到的位置調整望遠鏡位置及方向，直到激光打到光杠桿鏡面上；根據(jù)激光光斑，繼續(xù)調整望遠鏡角度和光杠桿的角度，使激光經(jīng)光杠桿鏡面反射到尺讀望遠鏡的標尺上。之后，撤掉激光筆，調節(jié)望遠鏡焦距，知道看到標尺清晰像，微調望遠鏡上揚角度，使其正對標尺清晰像的中心。整個調整過程望遠鏡的視野位置都清晰可見，每一步調節(jié)結果，激光都會以光斑位置改變呈現(xiàn)。

用小燈輔助分光計望遠鏡的調節(jié)

圖1 用激光器輔助調節(jié)尺讀望遠鏡

分光計望遠鏡的調節(jié)，首先調整好目鏡，然后用自準直法調節(jié)望遠鏡聚焦于無窮遠。下面是望遠鏡光軸與分光計中心軸垂直的調節(jié)。比較激光器輔助調節(jié)尺讀望遠鏡，這里我們當然也可以用同樣的方法調節(jié)垂直。但考慮到暗室中一般的燈光，也可看到光路，激光畢竟如果操作不慎，易對眼睛造成傷害，我們在這里改為小燈泡。

如圖2 所示擺放小燈，小燈的光經(jīng)過反射面反射，我們可以通過手來承接，這時我們可以通過反射光的高低，判斷望遠鏡和載物臺的調節(jié)方向。圖3，展示的是用光柵做調節(jié)，所得小燈泡反射光斑，用這個光斑與望遠鏡高低比較：當光斑高于分光計望遠鏡筒時，十字叉絲像，必定在望遠鏡視野上方，這時調低載物臺和望遠鏡目鏡端，使小燈光斑嚴格與鏡筒等高，這時，拿開小燈，眼睛觀察目鏡中，緩慢旋轉載物臺，尋找十字叉絲像。如果看不到叉絲像，說明小燈光斑與鏡筒等高調節(jié)不嚴格，再仔細調節(jié)等高，直到看到十字叉絲像閃過。用各半調節(jié)法，調節(jié)叉絲像與鏡筒中分劃板上十字重合。

將載物臺旋轉180o，觀察目鏡中有無十字叉絲像。如果沒有像，繼續(xù)用小等輔助調節(jié)。這時小燈調節(jié)的好處出現(xiàn)了，無論反射面傾斜程度大小，都能明確找到十字叉絲像的位置，這就是小燈光斑的位置，調節(jié)后小燈光斑到望遠鏡筒等高，緩慢旋轉載物臺，就能找到十字叉絲像。

結語

在教學過程中，分光計望遠鏡和尺讀望遠鏡的調節(jié)，都有光路不可見，裸眼預估垂直誤差大，調節(jié)盲目的問題。本文通過激光和小燈輔助，輔助工具在實驗室都是常見備品，不需要任何額外投入。激光使實驗者看到望遠鏡視野對應位置，小燈使實驗者看到反射叉絲像的軌跡。教師在講授時有了直觀對象，學生調節(jié)時也有對應的參照物。

圖2

圖3