杜 寧

(唐山學(xué)院基礎(chǔ)教學(xué)部　河北 唐山　063000)

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利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)改進(jìn)教學(xué)用分光計(jì)裝置

杜 寧

(唐山學(xué)院基礎(chǔ)教學(xué)部河北 唐山063000)

為解決目前教學(xué)用分光計(jì)操作中存在的諸多缺陷，我們改進(jìn)了教學(xué)用分光計(jì)裝置，使它更易于調(diào)節(jié)和演示、讓學(xué)生更直觀地了解分光計(jì)的調(diào)節(jié)及測量過程．

分光計(jì)水平儀電子目鏡

本實(shí)用新型教學(xué)工具，特別適用于教學(xué)用分光計(jì)實(shí)驗(yàn)的調(diào)節(jié)和演示．

1　分光計(jì)改進(jìn)的背景

分光計(jì)，是一種能準(zhǔn)確測量平行光線偏轉(zhuǎn)角度的儀器，在光學(xué)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(xué)實(shí)驗(yàn)，在分光計(jì)的調(diào)節(jié)過程中，最先有一個(gè)目測粗調(diào)步驟，即通過調(diào)節(jié)載物臺(tái)下的3個(gè)調(diào)平螺絲，使載物臺(tái)與分光計(jì)主軸垂直，再分別調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡和平行光管的俯仰調(diào)節(jié)螺絲，使望遠(yuǎn)鏡和平行光管的光軸與分光計(jì)的主軸基本垂直[2]．目測粗調(diào)帶來的誤差很大，直接影響到以后雙面反射鏡能否在望遠(yuǎn)鏡視野內(nèi)成十字像[3]．

在分光計(jì)實(shí)驗(yàn)的講解過程中，教師不能很直觀地演示每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟，僅憑圖示來輔助講解，這樣學(xué)生很難理解和掌握用分光計(jì)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(jì)改進(jìn)的技術(shù)方案

為了解決現(xiàn)有操作中存在的諸多缺陷，我們改進(jìn)了教學(xué)用分光計(jì)裝置，使它更易于調(diào)節(jié)和演示、讓學(xué)生更直觀地了解分光計(jì)的調(diào)節(jié)及測量過程．

實(shí)現(xiàn)上述目的我們采用了以下技術(shù)方案：

一種教學(xué)用分光計(jì)，包括底座，計(jì)算機(jī)，底座上裝有平行光管支架、分光計(jì)主軸和望遠(yuǎn)鏡支架，產(chǎn)生平行光的平行光管置于平行光管支架上，承載光學(xué)元件的載物臺(tái)置于分光計(jì)主軸上，位于讀數(shù)裝置的上方，接收平行光的望遠(yuǎn)鏡置于望遠(yuǎn)鏡支架上．

與現(xiàn)有技術(shù)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(jì)主軸是否垂直；望遠(yuǎn)鏡上方安裝了望遠(yuǎn)鏡水平儀，用來衡量望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計(jì)主軸是否垂直；載物臺(tái)上安裝了載物臺(tái)水平儀，用來衡量載物臺(tái)與分光計(jì)主軸是否垂直(即在平行光管、望遠(yuǎn)鏡、載物臺(tái)上分別安裝水平儀，用來衡量其是否與分光計(jì)主軸垂直)；其特征二在于，用電子目鏡替換望遠(yuǎn)鏡目鏡，通過USB線纜將圖像傳輸至電腦進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，更適合實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示，讓學(xué)生更直觀地了解分光計(jì)的調(diào)節(jié)及測量過程，更適合實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示．

3　改進(jìn)分光計(jì)的調(diào)節(jié)過程

下面結(jié)合結(jié)構(gòu)示意圖(圖1)對(duì)教學(xué)用分光計(jì)裝置作進(jìn)一步的描述．

實(shí)驗(yàn)過程中，必須滿足平行光管和望遠(yuǎn)鏡的軸線重合且與分光計(jì)分析儀主軸垂直．

在分光計(jì)的調(diào)節(jié)過程中，最先有一個(gè)目測粗調(diào)步驟，其下的操作步驟是：調(diào)節(jié)載物臺(tái)下的3個(gè)載物臺(tái)調(diào)平螺絲，通過載物臺(tái)上的載物臺(tái)水平儀，衡量載物臺(tái)與分光計(jì)主軸是否垂直；再分別調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的俯仰螺絲和平行光管俯仰調(diào)節(jié)螺絲，通過望遠(yuǎn)鏡水平儀和平行光管水平儀，衡量望遠(yuǎn)鏡和平行光管鏡、光軸與分光計(jì)主軸是否垂直．這樣可以減小目測粗調(diào)帶來的誤差，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間．

教師可以把從電子目鏡中觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過USB線纜將圖像傳輸至電腦進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，講解，更適合實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示，讓學(xué)生更直觀地了解分光計(jì)的調(diào)節(jié)及測量過程，便于學(xué)生理解掌握．

①平行光管水平儀?、谄叫泄夤堋、圯d物臺(tái)?、茌d物臺(tái)水平儀?、葺d物臺(tái)調(diào)平螺絲?、尥h(yuǎn)鏡水平儀　⑦望遠(yuǎn)鏡?、嚯娮幽跨R?、嵬h(yuǎn)鏡俯仰調(diào)節(jié)螺絲　⑩USB接口　望遠(yuǎn)鏡支架　分析儀主軸　底座　讀數(shù)裝置　平行光管支架　支架調(diào)節(jié)螺絲　平行光管俯仰調(diào)節(jié)螺絲．

4　結(jié)束語

改進(jìn)的教學(xué)用分光計(jì)裝置，用水平儀來衡量其是否與分光計(jì)主軸垂直；用電子目鏡替換望遠(yuǎn)鏡目鏡，通過USB線纜將圖像傳輸至電腦進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，更適合實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示，讓學(xué)生更直觀地了解分光計(jì)的調(diào)節(jié)及測量過程，更適合實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示．其顯著的效果在于：調(diào)節(jié)方便，教學(xué)演示過程直觀，便于學(xué)生理解掌握．

本實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)已獲實(shí)用新型專利授權(quán)，名稱：教學(xué)用分光計(jì).專利號(hào)：ZL201520330621.6

1李秀燕，呂玉祥，曲華.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)．北京：科學(xué)出版社，2001.180～183

2李書光，胡青松，張令坦.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)．北京：清華大學(xué)出版社，2008.193～207

3趙宗坤.分光計(jì)調(diào)節(jié)方法的優(yōu)化．實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)， 2010，8(3)：31～33

杜寧(1980-)，女，碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要從事物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)及研究.

2016-04-07)