试验一平行光管调校
实验一 平行光管调校
一． 实验目的
1. 了解平行光管的结构及工作原理，掌握平行光管的调整方法。
2. 了解利用自准直法、五角棱镜法调校平行光管的原理，并熟练掌握它们的调校方
法。
3. 分析自准直法、五角棱镜法的调校误差，并比较这两种方法的优缺点。
二． 测量原理和方法
平行光管是最基本的测试设备，用来提供无限远的目标或给出一束平行光。其外
貌如图1所示。平行光管使用时，因测试的需要，常常要换上不同的分划板（平行光
管常用分划板如图2所示），每次更换后都必需对平行光管进行调校。包括两个方面的
调校，1.纵向调校，其目的是使平行光管分化板的刻线面准确地调整到平行光管物镜
的焦面位置上。2.横向调校，其目的是调整十字分划板中心在平行光管主光轴上。
图 1 平行光管外貌
1. 纵向调校。调整分划板座的中心使其位于平行光管的主光轴上，且使分划板严
格位于物镜的焦平面上。实现该调校方法很多，这里只介绍最常见的两种方法：自准
直法和五角棱镜法。
（1）自准直法
将待调校的平行光管的分划板座上装上一十字分划板，并在该分划板后面配置一自
准直目镜，这时由平行光管和自准直目镜一起构成自准直望远镜。调校时，在平行光
管物镜前放置一个平面度良好的平面反射镜，如图3所示。人眼通过自准直目镜观察分
划板和由平面镜反射回来的分划板的像，当人眼判断分划板和分划板的像在纵向（即
平行光管的分划板图
2十字分划板)(a 号鉴别率板2)(b 玻罗板)(e 号鉴别率板3)(c 星点板)(
d 插头
变压器 照明灯座 分划板调节螺钉 镜管
底座 十字旋手 物镜组 .8.7.6.5.4.3.2.1
光轴方向）一致时，则认为平行光管已调校好。
4-平行光管分划板 5-自准直目镜
（2）五角棱镜法
不同方向入射的光线，经五角棱镜后，其出射光线相对于入射光线转折90°。五
角棱镜法即是利用这一特点对平行光管进行调校的，调校原理如图4所示。
将五角棱镜放置在平行光管物镜前的工作台上，五角棱镜可在工作台上平滑地移
动。用一台望远镜通过五角棱镜观察平行光管分划板。如果平行光管分划板上的分划
刻线准确位于物镜的焦面位置上，则由分划刻线上每一点发出的光束经平行光管物镜
后成为平行光束。此时，当五角棱镜相对观察望远镜前后移动时，在望远镜中看不出
平行光管分划板刻线像有任何横向移动，如图4(a)所示。如果平行光管分划板的刻线
面与平行光管物镜的焦面不重合，则由平行光管发出的光束不再是平行光束，这时当
五角棱镜相对观察望远镜前后移动时，在观察望远镜中将看到平行光管分划板刻线的
像相对望远镜中分划板刻线由明显的横向移动，如图4(b)、（c ）所示。根据这个原理，
可以准确地判断平行光管分划板的刻线面是否准确地位于物镜焦面上。
五角棱镜法是将纵向调焦变成横向对准，因此这种方法的调校误差主要由望远镜
的对准误差决定，其数值方程为（SD ?的单位为1
-m ） ()
P C D D SD -Γ=?δ29.0 (1-1) 式中 δ——人眼的对准误差，单位为（′）
Γ——望远镜的视放大率：
C D 、P D ——分别是平行光管物镜合五角棱镜的通光口径，单位为mm 。
为提高调校精度应合理地选择五角棱镜的通光口径和观察望远镜的放大率，当
()C P D D 6.0~4.0=,望远镜的放大率2.0δ
p D =Γ时，可获得本方法的最高调校精度。
2．横向调校，其目的是调整十字分划板中心在平行光管主光轴上。本实验采用自
准直方法，主要原理就是通过调节十字分划板座的上、下调节螺母，使十字分划板的
物、像完全重合，从而保证分划板中心在平行光管主光轴上。
三． 实验仪器设备
自准直法的设备有：
被调校的平行光管是mm f 550=的平行光管；带有十字分划的分划板；高斯式自准直目镜；平面度良好的平面反射镜，并且平面反射镜口径大于平行光管物镜的通光口径。
五角棱镜法的设备有：
被调校的平行光管是mm f 550=的平行光管；带有十字分划的分划板；玻罗分划板或带有十字分划的分划板；五角棱镜一块；望远镜（或经纬仪）。
四． 实验内容和步骤
1. 纵向调校。
(一) 自准直法
(1) 将平面反射镜放在平行光管物镜前，人眼通过自准直目镜观察并找到分划板刻
线的自准直像。
(2) 先用清晰度定焦法（根据目标的像与仪器分划板的刻线同样清晰为判断准则进
行定焦为清晰度定焦法）将分划板的刻线和其像调至一样清晰，然后再用摆头法，即消视差法（人眼在出瞳面内移动，目标像与分划板刻线无相对移动）判断分划板的刻线与其自准直像有无视差，由此决定分划板是否位于平行光管物镜的焦面上。若自准直像与人眼同向移动，则分划板在平行光管物镜的角面后，反之在焦面前。这时松开分划板的压圈，旋转分划板镜框（分划板镜框与平行光管外镜筒视螺纹配合），使分划板前后移动，反复调校几次，直至分划板的刻线和其自准直像同样清晰无视差为止。
(3) 调好后拧紧压圈。
（二） 五角棱镜法
(1) 将玻罗分划板装在平行光管分划板位置上。
(2) 将五角棱镜放在活动承物台上（承物台在平行光管物镜前面，可沿与平行光管
物镜的光轴垂直的方向移动）。将五角
棱镜的一个直角面对向平行光管，另
一直角面对向望远镜。调节活动承物台高低位置和望远镜俯仰手轮，并左右摆动望远镜，使分划板刻线像成于
望远镜视场中，选择玻罗分划板上一
根粗细合适的刻线像与望远镜分划线
对准。
(3) 五角棱镜以活动承物台上的直尺为靠面，沿垂直于平行光管物镜
光轴的方向往返移动五角棱镜，如图
4(b)所示。五角棱镜在位置I 时，调整
望远镜分划刻线与玻罗板上一根刻线
像对准。当五角棱镜由位置I 移至位置II 时，由观察望远镜看到玻罗板的刻
线像由右向左移动，则表示分划板位
于焦面前。
(4) 松开分划板镜框压圈，旋转分划板镜框，使分划板向远离物镜方向调节，至五角棱镜移动时，平行光管
(c )(b )
(a )
的分划板刻线像相对于望远镜的分划板刻线不发生横向位移，则表示分划板已经位于平行光管物镜焦面上了。
(5) 如果五角棱镜由位置I 移至位置II 时，由观察望远镜看到玻罗板的刻线像由左
向右移动，则表示分划板位于焦面后（如图4（c ）），松开分划板镜框的压圈，旋转分划板镜框，使分划板向靠近物镜方向调节，直至平行光管的分划板刻线像相对于望远镜的分划板刻线不发生横向位移，则表示分划板已经位于平行光管物镜焦面上了。
(6) 调校好后拧紧压圈。
2． 横向调校
(1) 将平面镜暂时用纸遮住，在目镜上看到十字分划板，粗调分划板的上、下和
左、右螺丝，使分划板的十字心在平行光管的管心。
(2)拿走平面镜上的纸片，在目镜上又看到十字叉丝像，调节平面镜的俯仰角，观察叉丝的像与十字叉丝重合。
(3)松开平行光管的两只“十字旋手”，将平行光管以轴心为准线旋转180°，观察叉丝与其像的横线是否重合。如果不重合，调节分划板座的上、下螺丝，使叉丝的横线与像的横线接近一半，再调平面镜的角度使横线重合。如此重复旋转，直至横线在任何角度下都重合。
(4)调节分划板座的左、右螺丝，使十字叉丝垂直线与其像的垂直线重合。直至转动平行光管时，十字叉丝物像始终重合。这表示分划板座的中心与平行光管的主光轴已经重合。
五． 注意事项
1． 不得用手触摸仪器的光学元件及其测量附件的表面。
2． 调节螺丝时，不得用力硬拧以免造成滑丝和仪器变形。
3． 必须注意记录使用的平行管的焦距和玻罗板线距值。
六． 思考题
1．叙述平行光管的结构。在平行光管中用高斯目镜的作用是什么？
2．平行光管产生平行光的原理是什么？是否能产生单一方向的平行光？
3．现有mm f 3000=、mm f 1875=、mm f 1200=、mm f 550=、mm f 50=等平行光管需要进行调校。实验室现有mm D 90=的平面反射镜、高斯式自准直目镜、阿贝式自准直目镜、有效口径为mm 45的五角棱镜，观察望远镜一台。采用什么方法对这些平行光管进行调校？根据测量方法如何选择部件组成测量仪器。
4．假设平行光管物镜的球差曲线如图5所示，用五角棱镜法调校平行光管，当分划板位于球差曲线A 位置时，移动五角棱镜，从望远镜中看到十字像是如何移动的？