1、實驗一 平行光管調校一 實驗目的1. 了解平行光管的結構及工作原理，掌握平行光管的調整方法。2. 了解利用自準直法、五角棱鏡法調校平行光管的原理，并熟練掌握它們的調校方法。3. 分析自準直法、五角棱鏡法的調校誤差，并比較這兩種方法的優(yōu)缺點。二 測量原理和方法平行光管是最基本的測試設備，用來提供無限遠的目標或給出一束平行光。其外貌如圖1所示。平行光管使用時，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平行光管進行調校。包括兩個方面的調校，1.縱向調校，其目的是使平行光管分化板的刻線面準確地調整到平行光管物鏡的焦面位置上。2.橫向調校，其目的是調整十字分

2、劃板中心在平行光管主光軸上。圖 1 平行光管外貌1. 縱向調校。調整分劃板座的中心使其位于平行光管的主光軸上，且使分劃板嚴格位于物鏡的焦平面上。實現(xiàn)該調校方法很多，這里只介紹最常見的兩種方法：自準直法和五角棱鏡法。（1）自準直法 將待調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直目鏡，這時由平行光管和自準直目鏡一起構成自準直望遠鏡。調校時，在平行光管物鏡前放置一個平面度良好的平面反射鏡，如圖3所示。人眼通過自準直目鏡觀察分劃板和由平面鏡反射回來的分劃板的像，當人眼判斷分劃板和分劃板的像在縱向（即光軸方向）一致時，則認為平行光管已調校好。（2）五角棱鏡法不同方向入射的光

3、線，經(jīng)五角棱鏡后，其出射光線相對于入射光線轉折90°。五角棱鏡法即是利用這一特點對平行光管進行調校的，調校原理如圖4所示。將五角棱鏡放置在平行光管物鏡前的工作臺上，五角棱鏡可在工作臺上平滑地移動。用一臺望遠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確位于物鏡的焦面位置上，則由分劃刻線上每一點發(fā)出的光束經(jīng)平行光管物鏡后成為平行光束。此時，當五角棱鏡相對觀察望遠鏡前后移動時，在望遠鏡中看不出平行光管分劃板刻線像有任何橫向移動，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，這時當五角棱鏡相對觀察望遠鏡前

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

5、采用自準直方法，主要原理就是通過調節(jié)十字分劃板座的上、下調節(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 實驗儀器設備自準直法的設備有：被調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。五角棱鏡法的設備有：被調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；望遠鏡（或經(jīng)緯儀）。四 實驗內容和步驟 1. 縱向調校。 (一) 自準直法 (1) 將平面反射鏡放在平行光管物鏡前，人眼通過自準直目鏡觀察并找到分劃板刻線的自準直像。 (

6、2) 先用清晰度定焦法（根據(jù)目標的像與儀器分劃板的刻線同樣清晰為判斷準則進行定焦為清晰度定焦法）將分劃板的刻線和其像調至一樣清晰，然后再用擺頭法，即消視差法（人眼在出瞳面內移動，目標像與分劃板刻線無相對移動）判斷分劃板的刻線與其自準直像有無視差，由此決定分劃板是否位于平行光管物鏡的焦面上。若自準直像與人眼同向移動，則分劃板在平行光管物鏡的角面后，反之在焦面前。這時松開分劃板的壓圈，旋轉分劃板鏡框（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，反復調校幾次，直至分劃板的刻線和其自準直像同樣清晰無視差為止。 (3) 調好后擰緊壓圈。 （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承物臺上（承物臺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）。將五角棱鏡的一個直角面對向平行光管，另一直角面對向望遠鏡。調節(jié)活動承物臺高低位置和望遠鏡俯仰手輪，并左右擺動望遠鏡，使分劃板刻線像成于望遠鏡視場中，選擇玻羅分劃板上一根粗細合適的刻線像與望遠鏡分劃線對準。 (3) 五角棱鏡以活動承物臺上的直尺為靠面，沿垂直于平行光管物鏡光軸的方向往返移動五角棱鏡，如圖4(b)所示。五角棱鏡在位置i時，調整望遠鏡分劃刻線與玻羅板上一根刻線像對準。當五角棱鏡由位置i移至位置ii時，由觀察望遠鏡看到玻羅板的刻線像由右向左移動，則表示分劃板位于焦面前

8、。 (4) 松開分劃板鏡框壓圈，旋轉分劃板鏡框，使分劃板向遠離物鏡方向調節(jié)，至五角棱鏡移動時，平行光管的分劃板刻線像相對于望遠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，由觀察望遠鏡看到玻羅板的刻線像由左向右移動，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，旋轉分劃板鏡框，使分劃板向靠近物鏡方向調節(jié)，直至平行光管的分劃板刻線像相對于望遠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) 調校好后擰緊壓圈。 2 橫向調校 (1) 將平面鏡暫時用紙遮住，在目鏡上看到十字分劃板，粗

9、調分劃板的上、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線旋轉180°，觀察叉絲與其像的橫線是否重合。如果不重合，調節(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，再調平面鏡的角度使橫線重合。如此重復旋轉，直至橫線在任何角度下都重合。(4)調節(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。直至轉動平行光管時，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1 不得用手觸摸儀器的光學元件及其測量附件的表面。2 調節(jié)螺絲時，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敘述平行光管的結構。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、等平行光管需要進行調校。實驗室現(xiàn)有的平面反