精品實(shí)驗(yàn)一平行光管調(diào)校13

1、實(shí)驗(yàn)一 平行光管調(diào)校一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解平行光管的結(jié)構(gòu)及工作原理，掌握平行光管的調(diào)整方法。2. 了解利用自準(zhǔn)直法、五角棱鏡法調(diào)校平行光管的原理，并熟練掌握它們的調(diào)校方法。3. 分析自準(zhǔn)直法、五角棱鏡法的調(diào)校誤差，并比較這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。二 測量原理和方法平行光管是最基本的測試設(shè)備，用來提供無限遠(yuǎn)的目標(biāo)或給出一束平行光。其外貌如圖1所示。平行光管使用時(shí)，因測試的需要，常常要換上不同的分劃板（平行光管常用分劃板如圖2所示），每次更換后都必需對(duì)平行光管進(jìn)行調(diào)校。包括兩個(gè)方面的調(diào)校，1.縱向調(diào)校，其目的是使平行光管分化板的刻線面準(zhǔn)確地調(diào)整到平行光管物鏡的焦面位置上。2.橫向調(diào)校，其目的是調(diào)整十字分

2、劃板中心在平行光管主光軸上。圖 1 平行光管外貌1. 縱向調(diào)校。調(diào)整分劃板座的中心使其位于平行光管的主光軸上，且使分劃板嚴(yán)格位于物鏡的焦平面上。實(shí)現(xiàn)該調(diào)校方法很多，這里只介紹最常見的兩種方法：自準(zhǔn)直法和五角棱鏡法。（1）自準(zhǔn)直法 將待調(diào)校的平行光管的分劃板座上裝上一十字分劃板，并在該分劃板后面配置一自準(zhǔn)直目鏡，這時(shí)由平行光管和自準(zhǔn)直目鏡一起構(gòu)成自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡。調(diào)校時(shí)，在平行光管物鏡前放置一個(gè)平面度良好的平面反射鏡，如圖3所示。人眼通過自準(zhǔn)直目鏡觀察分劃板和由平面鏡反射回來的分劃板的像，當(dāng)人眼判斷分劃板和分劃板的像在縱向（即光軸方向）一致時(shí)，則認(rèn)為平行光管已調(diào)校好。（2）五角棱鏡法不同方向入射的光

3、線，經(jīng)五角棱鏡后，其出射光線相對(duì)于入射光線轉(zhuǎn)折90°。五角棱鏡法即是利用這一特點(diǎn)對(duì)平行光管進(jìn)行調(diào)校的，調(diào)校原理如圖4所示。將五角棱鏡放置在平行光管物鏡前的工作臺(tái)上，五角棱鏡可在工作臺(tái)上平滑地移動(dòng)。用一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡通過五角棱鏡觀察平行光管分劃板。如果平行光管分劃板上的分劃刻線準(zhǔn)確位于物鏡的焦面位置上，則由分劃刻線上每一點(diǎn)發(fā)出的光束經(jīng)平行光管物鏡后成為平行光束。此時(shí)，當(dāng)五角棱鏡相對(duì)觀察望遠(yuǎn)鏡前后移動(dòng)時(shí)，在望遠(yuǎn)鏡中看不出平行光管分劃板刻線像有任何橫向移動(dòng)，如圖4(a)所示。如果平行光管分劃板的刻線面與平行光管物鏡的焦面不重合，則由平行光管發(fā)出的光束不再是平行光束，這時(shí)當(dāng)五角棱鏡相對(duì)觀察望遠(yuǎn)鏡前

4、后移動(dòng)時(shí)，在觀察望遠(yuǎn)鏡中將看到平行光管分劃板刻線的像相對(duì)望遠(yuǎn)鏡中分劃板刻線由明顯的橫向移動(dòng)，如圖4(b)、（c）所示。根據(jù)這個(gè)原理，可以準(zhǔn)確地判斷平行光管分劃板的刻線面是否準(zhǔn)確地位于物鏡焦面上。五角棱鏡法是將縱向調(diào)焦變成橫向?qū)?zhǔn)，因此這種方法的調(diào)校誤差主要由望遠(yuǎn)鏡的對(duì)準(zhǔn)誤差決定，其數(shù)值方程為（的單位為） (1-1) 式中 人眼的對(duì)準(zhǔn)誤差，單位為（） 望遠(yuǎn)鏡的視放大率：、分別是平行光管物鏡合五角棱鏡的通光口徑，單位為。為提高調(diào)校精度應(yīng)合理地選擇五角棱鏡的通光口徑和觀察望遠(yuǎn)鏡的放大率，當(dāng),望遠(yuǎn)鏡的放大率時(shí)，可獲得本方法的最高調(diào)校精度。2橫向調(diào)校，其目的是調(diào)整十字分劃板中心在平行光管主光軸上。本實(shí)驗(yàn)

5、采用自準(zhǔn)直方法，主要原理就是通過調(diào)節(jié)十字分劃板座的上、下調(diào)節(jié)螺母，使十字分劃板的物、像完全重合，從而保證分劃板中心在平行光管主光軸上。 三 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備自準(zhǔn)直法的設(shè)備有：被調(diào)校的平行光管是的平行光管；帶有十字分劃的分劃板；高斯式自準(zhǔn)直目鏡；平面度良好的平面反射鏡，并且平面反射鏡口徑大于平行光管物鏡的通光口徑。五角棱鏡法的設(shè)備有：被調(diào)校的平行光管是的平行光管；帶有十字分劃的分劃板；玻羅分劃板或帶有十字分劃的分劃板；五角棱鏡一塊；望遠(yuǎn)鏡（或經(jīng)緯儀）。四 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 1. 縱向調(diào)校。 (一) 自準(zhǔn)直法 (1) 將平面反射鏡放在平行光管物鏡前，人眼通過自準(zhǔn)直目鏡觀察并找到分劃板刻線的自準(zhǔn)直像。 (

6、2) 先用清晰度定焦法（根據(jù)目標(biāo)的像與儀器分劃板的刻線同樣清晰為判斷準(zhǔn)則進(jìn)行定焦為清晰度定焦法）將分劃板的刻線和其像調(diào)至一樣清晰，然后再用擺頭法，即消視差法（人眼在出瞳面內(nèi)移動(dòng)，目標(biāo)像與分劃板刻線無相對(duì)移動(dòng)）判斷分劃板的刻線與其自準(zhǔn)直像有無視差，由此決定分劃板是否位于平行光管物鏡的焦面上。若自準(zhǔn)直像與人眼同向移動(dòng)，則分劃板在平行光管物鏡的角面后，反之在焦面前。這時(shí)松開分劃板的壓圈，旋轉(zhuǎn)分劃板鏡框（分劃板鏡框與平行光管外鏡筒視螺紋配合），使分劃板前后移動(dòng)，反復(fù)調(diào)校幾次，直至分劃板的刻線和其自準(zhǔn)直像同樣清晰無視差為止。 (3) 調(diào)好后擰緊壓圈。 （二） 五角棱鏡法 (1) 將玻羅分劃板裝在平行光管

7、分劃板位置上。 (2) 將五角棱鏡放在活動(dòng)承物臺(tái)上（承物臺(tái)在平行光管物鏡前面，可沿與平行光管物鏡的光軸垂直的方向移動(dòng)）。將五角棱鏡的一個(gè)直角面對(duì)向平行光管，另一直角面對(duì)向望遠(yuǎn)鏡。調(diào)節(jié)活動(dòng)承物臺(tái)高低位置和望遠(yuǎn)鏡俯仰手輪，并左右擺動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使分劃板刻線像成于望遠(yuǎn)鏡視場中，選擇玻羅分劃板上一根粗細(xì)合適的刻線像與望遠(yuǎn)鏡分劃線對(duì)準(zhǔn)。 (3) 五角棱鏡以活動(dòng)承物臺(tái)上的直尺為靠面，沿垂直于平行光管物鏡光軸的方向往返移動(dòng)五角棱鏡，如圖4(b)所示。五角棱鏡在位置i時(shí)，調(diào)整望遠(yuǎn)鏡分劃刻線與玻羅板上一根刻線像對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)五角棱鏡由位置i移至位置ii時(shí)，由觀察望遠(yuǎn)鏡看到玻羅板的刻線像由右向左移動(dòng)，則表示分劃板位于焦面前

8、。 (4) 松開分劃板鏡框壓圈，旋轉(zhuǎn)分劃板鏡框，使分劃板向遠(yuǎn)離物鏡方向調(diào)節(jié)，至五角棱鏡移動(dòng)時(shí)，平行光管的分劃板刻線像相對(duì)于望遠(yuǎn)鏡的分劃板刻線不發(fā)生橫向位移，則表示分劃板已經(jīng)位于平行光管物鏡焦面上了。 (5) 如果五角棱鏡由位置i移至位置ii時(shí)，由觀察望遠(yuǎn)鏡看到玻羅板的刻線像由左向右移動(dòng)，則表示分劃板位于焦面后（如圖4（c），松開分劃板鏡框的壓圈，旋轉(zhuǎn)分劃板鏡框，使分劃板向靠近物鏡方向調(diào)節(jié)，直至平行光管的分劃板刻線像相對(duì)于望遠(yuǎn)鏡的分劃板刻線不發(fā)生橫向位移，則表示分劃板已經(jīng)位于平行光管物鏡焦面上了。 (6) 調(diào)校好后擰緊壓圈。 2 橫向調(diào)校 (1) 將平面鏡暫時(shí)用紙遮住，在目鏡上看到十字分劃板，粗

9、調(diào)分劃板的上、下和左、右螺絲，使分劃板的十字心在平行光管的管心。(2)拿走平面鏡上的紙片，在目鏡上又看到十字叉絲像，調(diào)節(jié)平面鏡的俯仰角，觀察叉絲的像與十字叉絲重合。(3)松開平行光管的兩只“十字旋手”，將平行光管以軸心為準(zhǔn)線旋轉(zhuǎn)180°，觀察叉絲與其像的橫線是否重合。如果不重合，調(diào)節(jié)分劃板座的上、下螺絲，使叉絲的橫線與像的橫線接近一半，再調(diào)平面鏡的角度使橫線重合。如此重復(fù)旋轉(zhuǎn)，直至橫線在任何角度下都重合。(4)調(diào)節(jié)分劃板座的左、右螺絲，使十字叉絲垂直線與其像的垂直線重合。直至轉(zhuǎn)動(dòng)平行光管時(shí)，十字叉絲物像始終重合。這表示分劃板座的中心與平行光管的主光軸已經(jīng)重合。五 注意事項(xiàng)1 不得用手觸摸儀器的光學(xué)元件及其測量附件的表面。2 調(diào)節(jié)螺絲時(shí)，不得用力硬擰以免造成滑絲和儀器變形。3 必須注意記錄使用的平行管的焦距和玻羅板線距值。六 思考題 1敘述平行光管的結(jié)構(gòu)。在平行光管中用高斯目鏡的作用是什么？ 2平行光管產(chǎn)生平行光的原理是什么？是否能產(chǎn)生單一方向的平行光？3現(xiàn)有、等平行光管需要進(jìn)行調(diào)校。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的平面反