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光学仪器分光计使用与检修教程

分光计作为一种精密的光学测量仪器，广泛应用于光谱分析、角度测量、折射率测定等实验领域。其结构精密，调整步骤繁琐，对使用者的操作技能和耐心均有较高要求。本文将从仪器结构认知、调整方法、基本测量操作及常见故障检修等方面，系统阐述分光计的使用要点与维护技巧，旨在为相关实验工作者提供一份实用的技术参考。

一、分光计的结构与原理认知

要熟练使用分光计，首先必须对其基本构造和工作原理有清晰的认识。一台典型的分光计主要由以下几个核心部分组成：

1.平行光管：其作用是产生平行光。由一个可调节狭缝和一组消色差透镜构成。当狭缝位于透镜的焦平面上时，从狭缝入射的光经过透镜后即成为平行光束。

2.望远镜：用于接收和观察平行光，确定平行光的方向。常用的阿贝式自准直望远镜由目镜、分划板和物镜组成。分划板上刻有十字叉丝或其他准线，当分划板位于物镜的焦平面上时，从物镜射出的光为平行光；反之，平行光进入物镜后，会聚焦于分划板上。望远镜筒下方通常设有俯仰调节螺丝和水平调节螺丝，以调整其光轴方向。

3.载物台：用于放置待测光学元件，如棱镜、光栅等。载物台一般可绕仪器主轴转动，并配有固定螺丝。台面上通常有三个调平螺丝，用于调整载物台平面与仪器主轴的垂直度。

4.读数装置：用于精确读取望远镜（或载物台）的转动角度。它由刻度盘和游标盘组成。刻度盘一般为全圆360度，最小分度值常见为0.5度或0.25度。游标盘上刻有与刻度盘最小分度值对应的游标，通过游标原理可将角度读到0.1分或0.2分级别。为消除刻度盘中心与仪器主轴不重合带来的偏心差，通常设有两个相隔180度的游标窗口。

5.底座与调节机构：底座为整个仪器提供稳定支撑。仪器主轴（中心轴）垂直固定在底座上，上述各部件均围绕主轴安装。此外，还包括用于粗调望远镜和平行光管高度、水平的调节螺丝等。

分光计的基本工作原理是：由平行光管产生的平行光，经置于载物台上的光学元件（如棱镜）折射或衍射后，改变传播方向。通过望远镜捕捉这些平行光，并由读数装置读出望远镜转过的角度，从而计算出与该角度相关的光学参数，如偏向角、衍射角等。

二、分光计的调整步骤

分光计调整的核心目标是：使望远镜能接收平行光（即望远镜聚焦于无穷远）；平行光管能发射平行光；望远镜和平行光管的光轴均垂直于仪器主轴；载物台平面垂直于仪器主轴（或根据测量需求调整至特定状态）。调整需按一定顺序进行，以下是标准的调整流程：

1.粗调

*目测水平：调节望远镜、平行光管的高低调节螺丝，以及载物台下方的三个调平螺丝，使三者大致处于水平状态，且望远镜和平行光管的光轴大致同轴并与仪器主轴垂直。这一步虽粗略，但能为后续的细调打下基础，减少细调难度。

2.望远镜的调整

*目镜调焦：点亮望远镜内的照明小灯（若有），旋转目镜调焦手轮，使目镜中能清晰看到十字叉丝（或分划板上的其他标记）。此步骤目的是消除目镜的视差，使眼睛对叉丝的聚焦清晰。

*物镜调焦（自准直法）：

1.将一平面反射镜（如双面镜）垂直放置在载物台上，镜面大致正对望远镜物镜。放置时，应使镜面的法线与载物台的两个调平螺丝的连线平行，以便后续调节。

2.缓慢转动载物台（或望远镜），同时从望远镜目镜中观察，寻找由镜面反射回来的光斑。若一开始看不到光斑，可重新粗调载物台倾斜度或望远镜俯仰。

3.找到光斑后，松开望远镜固定螺丝，前后移动望远镜的物镜筒（或旋转物镜调焦手轮），使光斑中出现清晰的十字叉丝像（或分划板的反射像）。此时，分划板已位于望远镜物镜的焦平面上，望远镜已聚焦于无穷远，即能接收平行光。

*调整望远镜光轴垂直于仪器主轴（各半调节法）：

1.假设双面镜一面正对望远镜时，从目镜中看到反射的十字像位于叉丝上方一定距离。调节望远镜的俯仰调节螺丝，使此距离减小一半；再调节载物台下方与镜面法线垂直的那个调平螺丝（不是之前提到的两个连线方向的螺丝），使剩余的一半距离消除，直至十字像与叉丝重合（或成预设的对称状态）。

2.将载物台旋转180度，使双面镜的另一面正对望远镜，重复上述步骤。此时可能会发现十字像再次偏离。

3.反复交替调节望远镜俯仰螺丝和载物台调平螺丝，逐次逼近，直至双面镜正反两面反射的十字像均能与叉丝重合（或处于理想位置）。此过程需要耐心，每次调节幅度不宜过大。

4.完成后，拧紧望远镜固定螺丝。此时望远镜光轴已基本垂直于仪器主轴。

3.平行光管的调整

*点亮光源并对准：将光源（如钠光灯、汞灯）对准平行光管的狭缝入口。

*调整平行光管出射平行光：

1.取下双面镜，松开平行光管固定螺丝。将望远镜对准平行光管，从望远镜中观察平行光管射出的光。

2.调节平行光管狭缝宽度调节螺丝，使狭缝宽度适中（约0.1-0.2毫米）。

3.前后移动平行光管的狭