分光计的调整及使用

1、科学素养

  1814年，夫琅和费在研究太阳暗线时改进了当时的观察仪器，设计了由平行光管、三棱镜和望远镜组成的分光计，这是第一个分光计的出现。其设计思想、基本构造原理成了现代光谱仪、摄谱仪设计制造的基本依据。
  分光计也可以叫测角仪，是一种常规的光学仪器，一般由平行光管、置物平台和望远镜三种主要部件构成。分光计作为一种测量光线偏转角的精密光学仪器，可以测量不少物理量，如光波波长、棱镜角、材料的折射率、色散率、光栅常数等，它们都可以通过测量相关角度来获得，因此分光计在光学实验中有着广泛的应用。空程差和视差是分光计使用过程中必须了解的机械误差和光学误差。如何消除空程差和视差直接影响测量精度。
  “三垂直法”是调整分光计的主要调节方法。“双读数窗”解决了分光计绕轴转动过程中产生的偏心误差。“1/2调节法”大大加快了分光计平台的调整时率。这些知识点丰富了分光计实验的内容，对培养学生的分析问题、解决问题能力很有帮助。
  分光计的应用、基于分光计的相关课题探索以及基于分光计的研究型实验大大开阔了学生的视野，有利于培养本科生的创新能力、实践能力和团队合作能力。

* 分光计育人讨论网页

2、分层次实验教学内容

①分光计调节（粗调）；②直射法测量物体微偏移量。（具体包括：初步掌握分光计的调节；了解分光计的主体制造结构；学会“双读数窗”测量和计算方法；掌握消视差调焦法；分析“异值”现象和处理方法；掌握直射法测量原理；利用分光计测量物光微偏角；学会多次测量法求均值和相对误差。）（相关其它：适合非理工科学生；独立实验；完成时间为3学时。）

①分光计调试（细调）；②掠入射法测量棱镜折射率。（具体包括：熟练掌握分光计的调整；了解分光计的各部分机械构造和功能；掌握望远镜的光路原理；掌握“自准直+消视差”调焦法；掌握“三垂直法”调整和操作的方法；掌握“1/2”调节法；掌握掠入射法测量原理；基于分光计用掠入射法测量和计算棱镜折射率；学会用不确定度处理和分析误差。）（相关其它：理工科学生；独立实验；完成时间为3学时。）

①分光计调整（精调）；②设计用反射法和自准直法测量正三棱镜顶角。（具体包括：快速掌握分光计的使用；探索基于分光计的设计类相关应用实验的实现；掌握反射法和自准直法测量原理；分别设计反射法和自准直法示意原理图、推导公式和实验步骤；分别利用反射法和自准直法测量正三棱镜顶角并误差分析。）（相关其它：适合理工科学生；独立试验；完成时间为6学时。）

①分光计定位（刻线）；②探索曲线描绘法导轨趋率和分布曲线。（具体包括：熟练掌握分光计的应用；学会查阅资料、建设课题、讨论课题和答辩；探索基于分光计的探索类课题实验的实现；探索曲线描绘法导轨趋率和分布曲线测量原理；基于分光计测量导轨趋率和分布曲线的实现与探索；学习写大论文。）（相关其它：适合实验班学生；成立2人小课题组；完成时间为21学时。）

培养学生动手和协调能力；培养人的空间想象智力；培养学生学会实际应用和分析能力；培养学生分析问题、解决问题、探究问题的创新能力。

分光计；空程差；视差；微偏角；折射率；导轨趋率；光谱分析；掠入射法；反射法；自准直法；曲线描绘法；图像法；定位法；定标法。

光学；力学；光学测量学；光谱学；材料学。

①分光计定标（汞灯）；②研究图像法光谱分析（测量未知光源波谱）。（具体包括：学会申报本科生研究项目、查阅文献、制定项目进程、答辩和参加竞赛；探索基于分光计的研究类实验项目；探究图像法测量原理；基于分光计的光源波谱分析与研究；学习写研究报告、论文和文章。）（相关其它：适合理工科实验班学生；成立4人项目组；完成时间为42学时。）