分光计的结构与调整

（一）分光计的构造

分光计主要由底座、平行光管、望远镜、载物台和读数圆盘五部分组成，如图4-16所示。

图4-16　JJYa型分光计

1）圆盘底座

它位于分光计的下部，其中心有一竖轴，望远镜和读数圆盘皆可绕该轴转动。

2）平行光管

平行光管主要由狭缝和透镜组成（见图4-17），作用是产生平行光，狭缝和透镜之间的距离可以通过伸缩狭缝套管来调节，只要将狭缝调到透镜的焦平面上，从狭缝发出的光经透镜后即成为平行光。狭缝的宽度也可以调节，但是由于狭缝的刀口是经过精密研磨制成的，所以为了避免损伤狭缝，只有在望远镜中看到狭缝像的情况下才能调节狭缝宽度。

3）望远镜

望远镜是用来接收平行光的，分光计中采用的是自准直望远镜，它由物镜、目镜和分划板三部分构成。分划板上刻有双十字分划线（准线）和一个透光的十字窗口，紧靠分划板的下端装有一块全反射小三棱镜，照明小灯发出的光线经全反射小三棱镜反射后变为水平，并照亮分划板。分划板处于目镜和物镜之间，与目镜和物镜的距离皆可调，当目镜和物镜之间的距离等于两者的焦距之和，且分划板在两者的公共焦平面上时，望远镜聚焦于无穷远。首先，若调分划板处于目镜的焦平面上时，通过目镜可以观察到分划板清晰的像。其次，改变物镜与分划板的距离，使分划板同时位于物镜的焦平面上，从十字窗口发出的光经物镜后成为一束平行光。如果前方有一平面镜将这束平行光反射回来，再经物镜将成像于其焦平面的分划板上，于是从目镜中就可以同时清晰地看到准线和十字反射像，且无视差，此时望远镜既能发射平行光又能接收平行光。

图4-17　平行光管

1—狭缝；2—调节旋钮；3—透镜

4）载物台

它是用来放置待测物件的台面，载物平台可以单独绕转轴旋转，台面上有夹持待测物的压紧螺栓。下方装有3个调平螺钉，用以调整台面的倾斜度，这3个螺钉的连线形成一个正三角形。

5）读数装置

读数装置由主刻度盘和游标盘组成，主刻度盘将360°均分成720格，每一格值为0.5°，即30′，小于30′则利用游标读数。游标上刻有30小格，与主刻度盘上的29格之值相等，故游标上的最小分度值为1′，游标读数方法与游标卡尺的读数方法相似。因此使用读数装置读数时先看游标零刻度线所指的位置，再看游标上哪一格与主刻度盘上某一刻度对齐，两次读数之和即为该位置读数。如图4-18所示，游标零刻度过了刻度盘上的87°30′，因此主刻度盘读数为第一部分87°30′，游标盘上第15条刻度线和主刻度盘上的刻度正好对齐，所以第二部分读数为15′，图4-18所示读数为两部分之和87°45′。

图4-18　刻度盘读数

注意：在测量一个转角时，若某一窗口的先后两次读数中，后一个读数为沿角度增加方向转过刻度盘上的“360°”的一个读数，如329°10′30″和5°10′30″，则后一读数应加上360°，即应读为329°10′30″和365°10′30″；反之，若后一读数为沿角度减小的方向转过刻度盘上的“360°”的读数时，如25°10′45″和353°10′30″，则应将前一读数加上360°，变为385°10′45″和353°10′30″。

（二）分光计的调整

分光计结构如图4-19所示。

图4-19　分光计的结构

1—狭缝体；2—狭缝体锁紧螺钉；3—狭缝体宽度调节手轮；4—平行光管高低调节螺钉；5—平行光管部件；6—平行光管水平调节按钮；7—载物台；8—载物台调平螺钉；9—望远镜部件；10—望远镜水平调节螺钉；11—目镜组锁紧螺钉；12—目镜组；13—目镜调节手轮；14—望远镜高低调节螺钉；15—支臂；16—望远镜微调螺钉；17—转座；18—刻度盘止动螺钉；19—载物台锁紧螺钉；20—制动架；21—望远镜止动螺钉；22—刻度盘；23—底座；24—立柱；25—游标盘微调螺钉；26—游标盘止动螺钉；27—望远镜调焦机构；28—狭缝体调焦机构

为了精确测量角度，必须使待测角平面平行于读数圆盘平面。由于制造仪器时已使读数圆盘平面垂直于中心转轴，因而也必须使待测角平面垂直于中心转轴。为满足此要求，测量前必须对分光计进行调节，以达到以下3个要求。

（1）望远镜聚焦于无穷远。

（2）平行光管出射平行光。

（3）经过待测光学元件的光线（如入射、折射、反射、衍射光线等）构成的平面应与仪器的中心转轴垂直，即要求平行光管、望远镜光轴垂直于转轴，待测元件的光学面应平行于转轴。

为保证这些要求得到满足，必须对分光计进行下述调节，其中，以望远镜的调节最为重要，其他调节均以望远镜为准。具体的调整方法如下。

1）目测粗调

将望远镜转至正对平行光管的位置，调节螺钉 4、14，使望远镜与平行光管大致位于同一水平线上；调节螺钉8，使载物平台与转轴大致垂直；接通电源点燃汞灯。

2）精细调节

（1）调节望远镜使之聚焦于无穷远。

① 目镜调焦。接通望远镜照明小灯电源，从望远镜中看到分划板和位于下方的绿色“+”字窗口。旋转目镜，直到使分划板上叉丝成像清晰，且无视差（即眼睛左右移动时叉丝的像不发生明显的移动）为止。此时分划板已处于目镜的焦平面上。

② 物镜调焦。将平面反射镜按图4-19所示的方式放于载物平台上。轻缓转动载物台，从望远镜外侧观察平面镜中的绿色“+”字像。比较此像与望远镜的高低，适当调节望远镜的倾斜度（调螺钉 14）和平面反射镜的垂直度（调螺钉 8），使此像能进入望远镜视野（见图 4-20）。这时再从望远镜中观察，可以找到被平面反射镜反射回来的绿色“+”字像。如果此像较模糊，可松开螺钉11，旋转望远镜调焦螺母27，直到反射“+”字像清晰且无视差为止。此时分划板已处于望远镜目镜和物镜的共焦平面上，即望远镜已聚焦于无穷远。旋紧螺钉11，此后，目镜筒就不能再伸缩移动了。

图4-20　放于载物台上的双面平面镜

（2）调节望远镜光轴与仪器转轴垂直。

① 把载物平台（包括平面反射镜）转过 180°，分别使平面反射镜的两反射面反射回来的绿色“+”字像均能进入望远镜。

② 将反射镜的一个反射面正对着望远镜，此时观察绿色“+”字像可能与分划板上方的“+”字线不重合，有一高度差s，如图4-21（a）所示；调节螺钉a（见图4-20），使高度差减小一半，如图4-21（b）所示；再调节螺钉14，改变望远镜倾斜度，使高度差为零，即绿色“+”字像与分划板上方的十字叉线重合，如图4-21（c）所示。这种调节方法称为各半调节法。

③ 将载物平台（包括平面反射镜）再转过180°，此时反射镜的另一反射面正对望远镜，同样用“各半调节法”进行调节，使绿色“+”字像与分划板上方的十字线重合。

④ 重复上述调节步骤中的②和③，直至从两个反射面反射回来的绿色“+”字像均与分划板上方的十字线重合为止。此时望远镜的光轴已垂直于仪器的转轴。

图4-21　调节望远镜轴与仪器转轴垂直

（a）从平面镜返回的“+”字像与分划板上横线间距为s；（b）调节载物台调节螺钉使“+”字像上移s/2；（c）调节望远镜倾斜度使“+”字像位于分划板上方横线处

在上述调节过程中，当旋转望远镜或载物平台时，若绿“+”字像的移动方向与分划板的水平线不平行，表明分划板未处于水平位置，应转动目镜筒，使绿色“+”字像的移动方向与分划板的水平线平行，但不要破坏望远镜的调焦。完成上述调节后，望远镜已达到要求，应把望远镜锁紧。此后，望远镜只能绕轴转动，不能再进行任何调节了。

（3）调节平行光管。

用已聚焦于无穷远的望远镜为标准，如果平行光管出射的是平行光，射入望远镜必会聚于分划板上。调节步骤如下。

① 移去平面反射镜，用光源照亮平行光管狭缝。

② 将望远镜对准平行光管，可从望远镜中看到狭缝的像。调节狭缝调节手轮3，使缝宽约为1 mm，松开狭缝体锁紧螺钉2，使狭缝水平，前后移动狭缝体直到从望远镜中看到清晰的狭缝像，且狭缝像与叉丝间无视差，这时平行光管出射的光已是平行光。

③ 调节平行光管的螺钉4，改变平行光管的俯仰角，使狭缝的像与分划板中央的十字叉丝水平线重合，这时平行光管的光轴已垂直于仪器的转轴。

④ 将狭缝转至竖直，使狭缝像与望远镜分划板上的竖线平行。再微调狭缝的前后位置，使狭缝像和望远镜分划板叉丝同样清晰无视差，轻轻锁紧狭缝和固定好平行光管，这时平行光管就已经调好了。