ОРГАНИЗАЦИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ ПО ОПТИКЕ

Перед работой в лаборатории оптики студент обязан пройти общий инструктаж по технике безопасности и инструктаж на рабочем месте.

 

ПОДГОТОВКА СТУДЕНТА К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

 

Подготовка студента к выполнению лабораторного эксперимента осуществляется в два этапа.

I этап − внеаудиторная подготовка. На этом этапе студент должен изучить теоретические основы лабораторного эксперимента по методическим указаниям и рекомендованной литературе.

II этап − подготовка в лаборатории. На этом этапе студент должен ознакомиться с устройством прибора (установки) и правилами обращения с ним, разработать целесообразную таблицу для записи результатов.

 

ВЫПОЛНЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

 

С целью сохранения оборудования и успешного выполнения лабораторного эксперимента студент проходит краткое собеседование. Для допуска к проведению эксперимента необходимо знать:

1. Цель опыта.

2. Сущность физических явлений и свойств объектов, изучаемых в ходе эксперимента; выводы расчетных формул.

3. Устройство, принцип действия приборов и правила работы с ними; схему экспериментальной установке; ответы на контрольные вопросы.

Получив советы и разрешение преподавателя, студент самостоятельно приводит экспериментальную установку в рабочее состояние и убеждается в нормальном её функционировании, проводит все необходимые измерения в количестве, достаточном для оценки погрешности эксперимента, выполняет расчеты, оформляет отчёт и представляет его преподавателю.

В тех случаях, когда студент не закончил оформление отчёта, он предъявляет результаты прикидочных расчетов преподавателю (который их визирует) и с его разрешения завершает оформление отчета вне аудитории.

 

0ТЧЁТ О ЛАБОРАТОРНОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

 

Отчет о лабораторном эксперименте должен содержать: название и цель эксперимента, расчетные формулы, оптическую схему установки, (прибора), таблицу с результатами, графики (на миллиметровой бумаге), конечный результат и краткие выводы.

В ходе собеседования по результатам эксперимента студент должен показать понимание сущности физических явлений и законов, используемых в лабораторной работе, умение выводить расчетные формулы, знание оптической схемы прибора (установки) и функционального назначения его элементов, умение представлять результаты измерений в соответствии с требованиями ГОСТа, умение анализировать результаты и делать обоснованные выводы.

 

Примечания:

 

1. При обработке результатов эксперимента сначала решить, с какими погрешностями (случайными, систематическими или промахами) придётся иметь дело и использовать соответствующую методику расчета погрешностей.

2. При обработке следить за тем, чтобы точность результатов измерений соответствовала точности измерений.

3. Использовать стандартную форму записи чисел.

4. Пользоваться целесообразными функциональными шкалами при построение графиков.

5. Цену деления выражать (по возможности) целым числом.

6. Согласовать точность измерений и отсчетов по графику.

7. Для рационального использования поля графика оцифровку

по осям координат начинать со значений, немного меньших тех, которые получены во время эксперимента.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № I

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ фокусных РАССТОЯНИЙ ТОНКИХ ЛИНЗ

 

Цель работы: изучить: явление преломления, света на сферических поверхностях; приобрести навыки построения изображения предметов в тонких линзах и системах тонких линз, а также научиться определять фокусные расстояния собирающей и рассеивающей линз различными методами.

Оборудование: оптическая скамья, осветитель, набор линз, экран, миллиметровая линейка.

 

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Сложную центрированную оптическую систему можно рассматривать как сумму простейших систем, каждая из которых образована одной преломляющей сферической поверхностью. Следовательно, сферические поверхности раздела двух оптически однородных сред представляют собой те элементы, из которых строится любая центрированная система. Рассмотрим прохождение гомоцентрического пучка через такую поверхность.

На рис. 1.1 показан ход параксиальных лучей от точечного источника S₁ через сферическую поверхность раздела двух сред с показателями преломления п₁ и п₂.

В точке S₂ образуется изображение. Условимся отсчитывать расстояния от вершины преломляющей поверхности. Отрезки, которые откладываются против хода лучей, будем записывать со знаком "минус", по ходу лучей − со знаком "плюс".

Углы будем отсчитывать от оптической оси S₁S₂ (или от радиуса кривизны). Если отсчет ведется по часовой стрелке, то угол записывают со знаком «плюс», против часовой стрелки − со знаком «минус». Отрезки, расположенные перпендикулярно главной оптической оси над ней, считаются положительными, а под осью − отрицательными.

Так как рассматриваются лучи параксиальные, то закон преломления можно записать в следующем виде

(1.1)

Из рис. 1.1 видно, что

(1.2)

тогда закон преломления будет иметь вид

(1.3)

Из геометрических соображений (рис. 1.1)

(1.4)

Подставив (1.4) в (1.3), получим

(1.5)

Из последней формула видно, что выражение сохраняет свою величину при переходе луча из одной среды в другую. Его называют инвариантом Аббе.

Выполнив преобразования, получим

(1.6)

Соотношение (1.6) называю уравнением сопряжённых точек (точки S₁ и S₂, являющиеся центрами гомоцентрических пучков, преобразуемых рассматриваемой системой, называется сопряжёнными). Величину называют оптической силой преломляющей поверхности.

Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями. Линза считается идеальной оптической системой, если она точечный источник изображает в виде точки.

Прохождение света через идеальную линзу будем рассматривать как последовательное преломление на двух сферических поверхностях. Пусть слева от первой преломляющей поверхности находится среда с показателем преломления n₁, между поверхностями − n₂, а за второй − n₃. На рис. 1.2 S_{1 −} точечный источник, расположенный на главной оптической оси на расстоянии a₁ от первой преломляющей поверхности. Изображение его в первой преломляющей поверхности получится в точке S₂ на расстоянии а₂ от точки О₁. Оно является объектом для второй преломляющей поверхности, расположенным на расстоянии −(S₂O₂). Изображение этого объекта будет в точке О₃ на расстоянии а₃ от второй преломляющей поверхности. Вместе с тем, S₃ будет изображением источника S₁, даваемым совокупностью обеих преломляющих поверхностей.

Применяя нулевой инвариант Аббе (1.5) последовательно для первой и второй сферических преломляющих поверхностей, получим

(1.7)

(1.8)

Между а₂ и имеет место соотношение = а₂ − d, где d − толщина линзы.

Для тонких линз d << а, поэтому = а₂. Сложив (1.7) и (1.8), получим

(1.9)

Величину, стоящую в правой части равенства (1.9), называют оптической силой линзы

(1.10)

Тогда

(1.11)

Если Ф > 0, то линза собирающая, если Ф < О − рассеивающая.

Из определения первого и второго главных фокусов следует

(1.12)

(1.13)

Разделим левую и правую часть равенства (1.11) на Ф

С учетом (1.12) и (1.13), получим

(1.14)

Это уравнение является уравнением сопряженных точек линзы. Если среда по обе стороны линзы одинакова, то и уравнение (1.14) можно записать в виде

(1.15)

 

ТЕОРИЯ МЕТОДА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

 

В работе предлагается с помощью оптической скамьи, предмета в виде освещенной сетки на матовом стекле, экрана и миллиметровой линейки определить тремя способами фокусное расстояние собирающей линзы и одним (четвертым) способом фокусное расстояние рассеивающей линзы.

1-й способ. Получают изображение сетки на экране, измеряют расстояния а₁ и а₃ и по формуле (1.15) рассчитывают фокусное расстояние собирающей линзы.

2-й способ. Используя определение линейного увеличения: где h − линейный размер сетки, Н − линейный размер изображения, определяют b. Затем измеряют а₁ (или а₃) и, вычислив а₃ (или а₁ соответственно), по формуле (1.15) определяют .

3-й способ. Если расстояние А между предметом и его изображением на экране больше 4, то можно получить два изображения предмета − увеличенное и уменьшенное − при неизменном положении предмета и экрана (рис. 1.3).

В этом случае фокусное расстояние определяют по формуле

(1.16)

4-й способ. Размещают между экраном и предметом собирающую линзу (рис. 1.4) и получают изображение в плоскости А₁В₁.

Затем между линзой и экраном размещает рассеивающую линзу так, что вторая фокальная плоскость ее проходит через точку . Перемещая экран, добиваются четкого изображения предмета А₂ В₂ (расположение предмета АВ и линзы О₁ остается прежним). После измерений отрезков а₁ и а₃ фокусное расстояние рассчитывают по формуле (1.15). Расчет можно проводить другим способом. Если предположить, что предмет находится в плоскости А₂В₂ , то его изображение получится в плоскости А₁ В₁, в этом случае отрезки а₁ и а₃ меняются местами, а знаки их будут отрицательными.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

1.Построить изображение в собирающей линзе предмета АВ, расположенного на различных расстояниях (а₁ > 2f, а₁ = 2f, 2f > а₁ > f, а₁ < f).

2.Выполнить аналогичные построения в рассеивающей линзе.

3.Определить фокусные расстояния собирающей линзы 1, 2 и 3 способами.

4.Определить фокусное расстояние рассеивающей линзы 4−м способом.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

 

1. Что понимают под идеальной оптической системой?

2. Как рассчитать оптическую силу линзы?

3. Вывести формулу линзы.

4. Что произойдет с изображением, если закрыть половину линзы?

5. Какой метод определения фокусного расстояния является наиболее точным?

6. Какова связь между фокусным расстоянием и оптический силой линзы?

7. Построить изображение предмета, расположенного под углом к оптической оси.

8. Вывести формулу (1.16).

Литература: [4, § 8, § 11, § 12; 2, гл. УІІ, § 2 − 4; I, §§ 71 − 78; 10].

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

 

ИЗУЧЕНИЕ ПРОСТЫХ ОПТИЧЕСКИХ ИНСТРУМЕНТОВ

 

Цель работы: изучить устройство лупы, зрительных труб, бинокля, научиться строить ход лучей в них и определять их важнейшие характеристики.

Оборудование: лупа, зрительная труба, бинокли, масштабная линейка.

 

краткие теоретические сведения

 

Среди различных типов оптических приборов, предназначенных для увеличения угла зрения, широкое распространение получили простейшие оптические инструменты. К ним относятся очки, лупы, зрительные трубы, бинокли, микроскопы.

Лупа. Лупа даст увеличенное изображение малых предметов, находящихся на небольших расстояниях от глаза. Она представляет собой собирающую линзу, вблизи фокальной плоскости которой между фокусом и линзой размещается рассматриваемый предмет. Ход лучей в лупе изображен на рис.

Изображение в лупе получается мнимое, увеличенное, прямое.

Угловое увеличение лупы g определяется как отношение тангенса угла, под которым видно изображение предмета через лупу, к тангенсу угла, под которым предмет виден с расстояния наилучшего видения невооруженный глазом.

На рис. 2.2.а рассматриваемый предмет расположен в фокальной плоскости лупы. В этом случае глаз наблюдателя должен быть аккомодирован на бесконечность. Тангенс угла j ', под которым рассматривается предмет через лупу, определяется выражением

(2.1)

Если этот же предмет расположен на расстоянии наилучшего зрения − 0,25 м (рис. 2.2.б), то тангенс угла j, под которым, он виден невооруженным глазом, равен

(2.2)

Увеличение лупы

(2.3)

Фокусное расстояние f лупы может быть определено путем измерения расстояния от лупы до точки, в которой фокусируется изображение удаленного источника света (лампы, Солнца и пр.).

Зрительная труба − прибор для визуального наблюдения удаленных предметов. Как оптическая система, зрительная труба входит составной частью в самые различные оптические инструменты − телескопы, бинокли, прицелы, дальномеры, перископы, гониометры и пр. Главными частями зрительной трубы является объектив и окуляр. На рис. 2.3 изображен ход лучей в зрительной трубе Кеплера.

Объективом и окуляром этой трубы служат собирающие линзы, расположенные на таком расстоянии, чтобы задний длиннофокусного объектива и передний короткофокусного окуляра совпадали. Эта труба дает обратное изображение.

Лучи 1 идут от одной точки удаленного предмета (т.к. точка расположена очень далеко, то лучи будут параллельными). Лучи 2 идут от другой точки предмета. В плоскости заднего фокуса объектива и переднего фокуса окуляра получается действительное изображение предмета. Это изображение рассматривается через окуляр как через лупу. Из рис. 2.3 видно, что в плоскости MN получается изображение D₂ оправы объектива D₁. Увеличение трубы

(2.4)

Измерив соответствующие пары величин, входящих в выражение (2,4) можно рассчитать увеличение зрительной трубы.

В трубе Галилея (рис. 2.4) в качестве окуляра используется рассеивающая линза. Передний фокус окуляра по-прежнему совпадает с заданным фокусом объектива, но так как переднее фокусное расстояние рассеивающей линзы положительно, длина трубы Галилея меньше чем у трубы Кеплера.

Труба Галилея применяется в театральных биноклях. Разрешающая способность зрительной трубы определяется дифракцией на её апертурной диафрагме. Минимальное угловое расстояние y между двумя точечными предметами, равных интенсивностей, которые, в соответствие с критерием Рэлея, считаются разрешенными, определяется формулой

(2.5)

При расчетах y обычно полагают, что l = 555 нм. Величина, обратная y, носит название разрешающей силы (способности)

(2.6)

Бинокли. Оптические приборы, составление из двух параллельных зрительных труб, позволяют наблюдать удаленный предмет двумя глазами.

Такие приборы называют биноклями. В биноклях с целью уменьшения длины тубуса и увеличения расстояния между объективами (из-за чего улучшается стереоскопичность зрения) применяют призмы полного отражения. Схема одной из труб призменного бинокля дана на рис. 2.5.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

I задание. Определение увеличения лупы.

1.Определить фокусное расстояние лупы.

2.По формуле (2.3) рассчитать увеличение лупы.

3.Построить ход лучей в лупе для разных случаев расположения предмета.

 

II задание. Определение увеличения и разрешающей способности (силы) зрительной трубы.

1. Сфокусировать зрительную трубу на линейку с делениями, расположенную на расстоянии не менее 8 − 10 метров.

2. Наблюдая линейку одновременно одним глазом через трубу, вторым − без прибора, подсчитать число делений n₂ − видимых через трубу и число делений n₁ − видимых невооруженным глазом и совпадающих с деланиями n₂.

3. Рассчитать увеличение по формуле

(2.7)

4. Пользуясь формулой (2.6), рассчитать разрешающую силу зрительной трубы.

5.Построить ход лучей в зрительных трубах Кеплера и Галилея.

 

III задание. Определение увеличения бинокля.

1.Выполнить п.п. 1 − 3 задания II для бинокля,

2.Построить ход лучей в бинокле.

 

КОНТРОЛЬШЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Что называется угловым увеличением оптической системы?

2. Вывести формулу увеличения лупы.

3. Что называется угловым разрешением оптического прибора?

4.В чем состоит критерий Рэлея?

5.Что такое разрешающая способность?

6.Чем труба Галилея отличается от трубы Кеплера?

7.С какой целью в биноклях устанавливают призмы полного отражения?

Литература: [I, §§ 92, 96; 5, § 24; 4, §§ 14, 27; 6; 7; 10; 14; § 5, 11].

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УВЕЛИЧЕНИЯ МИКРОСКОПА

 

Цель работы: изучить устройство и принцип действия микроскопа и научиться экспериментально определять его увеличение. Оборудование: микроскоп, объективный микрометр.

 

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Микроскоп − оптический прибор для получения увеличенных изображений малых объектов. Человеческий глаз при нормальной остроте зрения на расстоянии наилучшего видения (l_нв.. = 250 мм) может различать мелкую структуру, состоящую из линий или точек, если соседние элементы структуры находятся друг от друга на расстоянии не меньшем 0,08 мм, что приблизительно соответствует углу зрения 1¢. Увеличивая угол зрения, микроскоп позволяет различать структуры с расстояниями между элементами 0,25 мкм.

Компоновка оптических и механических узлов в большинстве микроскопов всех типов, за исключением металлографических, в общих чертах одинаково. На штативе укреплен предметный столик, под которым находится конденсор с зеркалом. Тубусодержатель несет тубус с окуляром и револьвер с объективами. Фокусировка производится передвижением тубусодержателя с помощью грубого и микрометрического механизмов, а зеркало, расположенное под конденсором, направляет в него свет. К оптической системе любого микроскопа относятся конденсор, микрообъектив и окуляр.

Конденсор представляет собой двух- или трехлинзовую систему с ирисовой диафрагмой. В зависимости от. метода наблюдения применяются конденсоры различных типов: светлопольный, темнопольный, конденсор для наблюдения по методу фазового контраста и конденсор со смещающейся апертурной диафрагмой дающей косое освещений для достижения максимальной разрешающей способности.

Микрообъективы по степени исправления аберрации делятся на: 1) ахроматические − наиболее простые по устройству, у которых хроматическая аберрация исправлена для двух длин волн и остается небольшая окраска изображения; 2) апохроматические − более сложные, у которых хроматическая аберрация направлена для трех длин волн; 3) планахроматические и планапохроматические с плоским полем изображения. По спектральным характеристикам микрообъективы разделяются на обычные (для видимой области спектра) и объективы для ультрафиолетовой или инфракрасной областей спектра.

Окуляры обычно состоят из двух линз: 1) главной линзы, обращенной к глазу, и 2) собирательной линзы. Собирательная линза увеличивает угол, под которым изображение рассматривается главной линзой, и действует как простая лупа, Выбор окуляра определяется типом объектива. С ахроматическими объектива малых и средних увеличений применяют окуляры Гюйгенса или ортоскопические окуляры; с апохроматическими объективами или ахроматическими объективами больших увеличений − компенсационные окуляры. Последние рассчитаны так, что их хроматизм увеличения противоположен ахроматам, что улучшает качество изображения. Кроме того существуют специальные фотоокуляры и проекционные окуляры.

На рис. 3.1 приведен ход лучей в микроскопе.

Предмет АВ располагается вблизи фокальной плоскости объектива. Увеличенное действительное изображение А₁В₁ получается в передней фокальной плоскости окуляра, при этом для наблюдения изображения глаз аккомодируется на бесконечность.

Угловое увеличение микроскопа

(3.1)

где j₁ − угол, под которым виден предмет невооруженным глазом (рис. 3.2), j₂ − угол, под который видно изображение предмета через микроскоп (рис. 3.1).

Из рисунка видно, что

(3.2)

(3.3)

Так как , то (3.4)

Формула (3.4) для увеличения выведена в предположении об аккомодации глаза на бесконечность. В этом предположении увеличение является объективной характеристикой оптического инструмента. Если глаз наблюдателя изменяет аккомодацию, то оптический. инструмент должен быть соответственно перефокусирован и его увеличение несколько изменится. В связи с этим часто говорят о субъективном увеличении прибора, Как правило, разность между субъективным и объективным увеличениями оптического инструмента оказывается незначительной.

Величина D обычно лежит в пределах 150 − 200 мм. Фокусное расстояние f_об объектива при самых больших его увеличениях (100 − 120) не меньше 1,5 мм, а окуляра − не меньше 8 мм. Целесообразно .для нормального глаза использовать микроскопы с такими увеличениями: для сухих систем − 250, для иммерсионных систем − 375. Иногда имеет смысл переходить к большим увеличениям. Однако бессмысленно строить микроскопы с увеличением больше, чем 1000 − 1500 раз.

Изображение объекта, даваемое оптической системой, есть результат наложения изображений его точек. Изображением светящейся точки является дифракционная картина, состоящая из концентрических колец, окружающих центральный светлый дифракционный кружок. Так как основная доля энергии света (около 8 %) приходится на центральный максимум, то он и будет изображением светящейся точки. Конечный объект можно рассматривать как совокупность точечных источников, каждый из которых изображается кружком. Изображение объекта и есть, наложение таких кружков. В простейшем случае объект состоит из двух точечных источников. Минимальное разрешаемое микроскопом расстояние между двумя самосветящимися точками

(3.5)

где l − длина световой волны, u − апертурный угол, п − показатель преломления среды, в которой находится предмет, nsinu − числовая апертура, d определяется из условия, что центры двух независимых дифракционных картин окажутся на расстоянии, удовлетворяющем критерию разрешимости Рэлея.

Разрешимое расстояние d для несамосветящихся объектов рассчитывается по формуле

(3.6)

Величину, обратную разрешаемому расстоянию, называют разрешающей способностью микроскопа.

(3.7)

 

ТЕОРИЯ МЕТОДА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

 

Экспериментальная установка состоит из микроскопа, на тубусе которого укреплены держатели плоского зеркала и масштабной линейки, а также специальная насадка с поворотным устройством. Линейка с зеркалом должны быть расположены так, чтобы расстояние от линейки до центра окуляра было равно 250 мм. Для измерений рекомендуется использовать объективный микрометр с ценой деления 0,01мм. Метод определения увеличения микроскопа состоит в сопоставлении отсчетов по миллиметровой линейке и объективному микрометру при совмещении их изображений. Если N число делений масштабной линейки совпадает с n − числом делений изображения объективного микрометра, то

(3.7)

где l − цена деления объективного микрометра.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

1. Отвести в сторону насадку с поворотным устройством и сфокусировать микроскоп на объективный микрометр.

2. Установить поворотное устройство и, изменяя наклон плоского зеркала, добиться, чтобы в поле зрения рядом с делениями объективного микрометра была, видна миллиметровая линейка.

3. 0тсчитать количество делений N масштабной линейки, которое совпадает с целым числом делений п изображения объективного микрометра и вычислить увеличение микроскопа (3.8).

4. Начертить ход лучей в установке для определения увеличения.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

 

1.Почему объектив микроскопа должен быть короткофокусным, а окуляр − длиннофокусным?

2.Как и почему располагают предмет по отношению к объективу?

3.Как может располагаться изображение, подученное с помощью объектива по отношение к окуляру?

4.Что понимают под разрешающей способностью к расстояниям микроскопа?

5.Начертить ход лучей в микроскопе.

6.Вывести формулу увеличения микроскопа.

Литература:

[I, §§ 92, 96, 97; 2, гл. VII, § 8; 4, § 14; 5, §§ 24, 56; 7; 8; 9; 10].

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ ПЛАСТИНОК С ПОМОЩЬЮ МИКРОСКОПА

 

Цель работы: углубленно изучить закон преломления света, ознакомиться с простейшим методом определения показателя преломления света.

Оборудование: микроскоп, осветитель, микрометр, исследуемые плоско-параллельные прозрачные пластинки, светофильтры.

 

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Преломление световых лучей подчиняется следующему закону: луч, падающий на границу раздела сред, нормаль к поверхности раздела в точке падения и луч преломленный лежат в одной плоскости, отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, равная относительному показателю преломления

(4.1)

Относительный показатель преломления второй среды относительно первой показывает во сколько раз скорость распространения света в первой среде (u₁) больше, чем во второй (u₂)

(4.2)

Абсолютным показателем преломления данной среды называется физическая величина, показывающая но сколько раз скорость света в вакууме (с) больше скорости распространения света в этой среде

(4.3)

Показатель преломления зависит от физических свойств сред и длины волны света. Для прозрачных сред зависимость показателя преломления от длины волны описывается следующей эмпирической формулой

(4.4)

где А, В, С − константы, характерные для данного вещества; l − длина волны света.

Разработаны много методов определения показателя преломления:

1. Метод определения показателя преломления при помощи микроскопа. Он применяется, главным образом, для определения показателя преломления твердых прозрачных тел в форме плоскопараллельных пластинок.

2. Метод определения показателе преломления при помощи спектрометра, гониометра, применяется для определения показателей преломления твердых тел и жидкостей в форме трехгранных призм.

3. Метод, основанный на явлении полного отражения света, называемый методом рефрактометра, применяется для определения показателей преломлении твердых тел и жидкостей.

4. Метод определения показателя преломления при помощи интерферометров и интерференционных рефрактометров. Этот метод дает возможность определять показатели преломления с точностью до шестого знака. Его можно применять для твердых тел, жидкостей и газов.

 

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И ТЕОРИЯ МЕТОДА

 

В данной работе для определения показателя преломления используется первый из перечисленных методов. Он реализуется да базе микроскопа с револьверной головкой, имеющего микрометрический винт, набор сменных объективов и окуляров.

Если рассматривать предмет через плоскопараллельный слой вещества, имеющего большую оптическую плотность, чем воздух, то вследствие преломления световых лучей на обеих поверхностях, рассматриваемый предмет будет казаться приподнятым на величину, зависящую от толщины слоя и его показателя преломления. Это явление и положено в основу определения показателя преломления.

Рассмотрим ход лучей через плоскопараллельную стеклянную пластинку (рис. 4.1).

Проведем из точки 0, нанесенной на нижнюю поверхность пластинки, два световых луча ОВ и ОС, После преломления эти лучи, выходя из пластинки в точках В и С, пройдут по направлениям СД и ВЕ, т.е. отклонятся от перпендикуляра на угол i₁. Наблюдая сверху, мы уводим точку О на пересечении продолжения лучей СД и ВЕ, т.е. в точке О'. Таким образом, точка покажется нам приподнятой, расположенной ближе на величину ОО'.

Обозначим истинную толщину пластинки d, а кажущуюся – d₁. Абсолютный показатель преломления слоя прозрачного вещества можно вычислить, измерив d, и d₁. Из треугольника АОС АС = АО×tgi₂, из треугольника АО'С АС = AО'×tgi₁. Поэтому

(4.5)

Замена тангенсов соответствующих углов на их синусы возможна вследствие малости углов i₁ и i_2.

Из соотношений (4.1) и (4.5), учитывая, что АО = d, a AO¢ = d₁ и i₁ и i₂ – малые углы, получим

(4.6)

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

1. С помощью осветителя и зеркала микроскопа добиться оптимальной яркости поля зрения в окуляре.

2. Микрометром измерить истинную толщину пластинка d.

3. Нанести на нижнюю и верхнюю поверхности пластинки взаимно перпендикулярные метки и положить эту пластинку, на предметный столик так, чтобы метки оказались под объективом микроскопа.

4. С помощью винта грубой .фокусировки поднять тубус микроскопа в крайнее верхнее положение. Ориентируясь по меткам на направляющих микроскопа, установить механизм микрометрической фокусировки в нижнее нулевое положение.

5. С помощью винта грубой фокусировки опустить тубус микроскопа до получения резкого изображения метки на нижней поверхности пластинки.

6. Поднимая тубус микроскопа с помощью микрометрического винта, считая при этом число полных оборотов, перефокусировать микроскоп на метку на верхней поверхности пластинки. Зная число полных оборотов, число делений барабана микрометрического винта и цену деления шкалы барабана, определить высоту поднятия тубуса микроскопа, а следовательно, и кажущуюся толщину пластинки d.

7. По полученным данным (d, d₁) рассчитать по (4.6) показатель, преломления материала, из которого изготовлена пластинка.

8. Определить показатели преломления всех предложенных плоско-параллельных пластинок в белом и монохроматическом .свете.

9. Оценить погрешность и указать её источники и причины.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

I. Каков физический смысл абсолютного и относительного показателя преломления? Как они связаны между собой?

2. Какую скорость света можно рассчитать, измерив показатель преломления для определенной длины волны?

3. Какую наибольшую толщину может иметь плоско-параллельная пластинка, показатель преломления которой может быть определен с помощью микроскопа?

Литература:

[1, §§ 1, 70; 4, §§ 1, 2, 3, 30; 3, §§ 110, 112; 12, разд. IV].

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ ПРИ

ПОМОЩИ РЕФРАКТОМЕТРА

 

Цель работы: изучить устройство и принцип действия рефрактометра, научиться пользоваться этим прибором.

Оборудование: рефрактометр Аббе, набор кювет с исследуемыми растворами сахара и поваренной соли различных концентраций, дистиллированная вода.

 

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Для определения показателя преломления существует много методов. Один из них основан на использовании явления полного отражения света и реализуется в приборах, получивших название рефрактометров.

При переходе светового луча через границу двух сред из среда оптически более плотной в среду оптически менее плотную угол преломления всегда больше угла падения. При некотором значении угла падения, который называется предельным, угол преломления равен 90°. Преломленный луч при этом скользит вдоль границы раздела сред. Закон преломления для этого случая запишется в виде

(5.1)

где r − предельный угол для границы раздела данных двух сред; n − показатель преломления оптически менее плотной среды; n₁ − показатель преломления оптически более плотной среды.

При углах падения больших предельного преломленного луча как такового нет и практически весь световой поток (99,9 %) отражается от границы раздела сред под углом, равным углу падения. Это явление получило название полного отражения.

Как известно, ход световых лучей подчиняется принципу обратимости, В соответствии с этим принципом луч, направленный вдоль границы раздела двух сред, будет преломляться в оптически более плотную среду под предельным углом r.

 

устройство и принцип действия рефрактометра

 

В настоящей работе используется рефрактометр Аббе. В рефрактометрах этого типа исследуемая жидкость помещается в зазоре толщиной около 0,1 мм между гранями двух стеклянных прямоугольных призм (рис. 5.1). В измерениях могут быть попользованы два метода: метод скользящего луча и метод полного отражения.

Эти методы применяются в том случае, если исследуемая жидкость является оптически менее плотной по сравнению со стеклом, из которого изготовлена призма Р₂. Для измерения показателя преломления непрозрачных жидкостей применяется метод полного отражения. В этом случае освещение ведется через грань DF призмы P₂, а при методе скользящего луча свет направляется через грань AВ призмы Р₁ и достигает грани АС, которая является матовой, а, следовательно, рассеивает свет равномерно по всем возможным направлениям. Рассеянный свет проходит через слой жидкости и проникает далее в призму Р₂ через ее полированную грань DЕ. Дня лучей, которые скользят вдоль грани, закон преломления записывается в виде формулы (5.1).

Для грани ЕР закон преломления запишется в виде:

(5.2)

Преломляющий угол q призмы Р₂

(5.3)

Из соотношений (5.1) − (5.3) находим,

(5.4)

Угол выхода лучей i_min будет иметь наименьшее значение для скользящих лучей. Лучи, падающие на грань DЕ под .углом от 0° до 90°, будут выходить через грань ЕF под углами от 90° до i_min.

 

Если на пути этих лучей поставить собирающую линзу O₁, то в её фокальной плоскости получается изображение, на котором будет видна резкая граница между светом и тенью. Граница раздела соответствует направлению выхода лучей под наименьшим углом i_min, её положение зависит от величины показателя преломления исследуемой жидкости.

Граница рассматривается через вторую линзу, которая совместно с О₁ образует зрительную трубу, установленную на бесконечность. С помощью такой трубы определяется угол i_min и по известным значениям q и п₁ рассчитывают показатель преломления.

При освещении призм белым светом вследствие явления дисперсии граница раздела будет размыта и окрашена в различные цвета. Чтобы получить резкое изображение, перед объективом зрительной трубы помещаются две призмы прямого зрения (призмы Амичи). Каждая призма состоит из трех склеенных призм с различными показателями преломления и различной дисперсией (крайние призмы изготовлены из кронгласа, а средняя из флинтгласа). Призмы рассчитаны так, чтобы монохроматический луч с длиной волны 589,3 нм (желтая линия натрия) не испытывал отклонения. Такое устройство называется компенсатором.

При положении призм компенсатора, указанном на рис. 5.2, их дисперсия равна нулю; при повороте одной из призм на 180° вокруг оптической оси системы дисперсия будет равна сумме дисперсий двух призм. В зависимости от взаимной ориентации призм дисперсию можно изменять от нуля до максимального значения.

Поворотом призм компенсатора с помощью специального устройства добиваются резкого изображения границы, положение которой соответствует значению показателя преломления для желтой линии натрия (589,3 нм).

 

Схематически ход лучей в рефрактометре Аббе представлен на рис. 5.2, где указано 1 − осветительное зеркало; 2 − откидная, призма; 3 − основная призма; 4 − матовая грань; 5 − исследуемая жидкость; 6 − призмы компенсатора; 7 − объектив трубы; 8 − оборотная призма; 9 − окуляр с отсчётной шкалой, расположенной в фокальной плоскости окуляра.

Перед началом работы проверяют правильность калибровки шкалы прибора. Для этой цели между призмами 2 и 3 помещают каплю дистиллированной воды. Смещая окуляр в тубусе трубы, добиваются четкого изображения шкалы и визирной линии. Поворотом компенсатора убирают радужную окраску и добиваются четкого изображения границы. Далее зрительную трубу перемещаю до совпадения визирной линии с границей раздела. При правильной калибровке шкалы показание прибора должно быть равно 1,333 (при 20 °С).

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

1. Открыть откидаю призму 2 рефрактометра и при помощи пипетки поместить 1 − 2 капли дистиллированной воды на основную призму 3.

2. Закрыть откидную призму и, используя указания по работе с прибором, проверить его калибровку. При правильной калибровке показание рефрактометра должно быть и 1,333.

3. Последовательно помещая в зазор между откидной и основной призмами растворы сахара разных концентраций, измерить показатели преломления. Результаты занести в таблицу. После каждого измерения призмы промыть дистиллированной водой и протереть мягкой фланелью.

4. По данным таблицы построить график зависимости показателя преломления от концентрации раствора сахара п = п(С %).

5. Измерить показатель преломления раствора сахара неизвестной концентрации и при помощи графика п = п(С %) определить концентрации этого раствора.

6. Аналогичные п.п. 3 − 5 действия проделать для исследуемых растворов поваренной соли.

7. Тщательно промыть и просушить рефрактометр.

 

КОТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1.В чем состоит явление полного отражения?

2.Кал устроен рефрактометр? Как используется явление полного отражения в конструкции рефрактометра?

3.Как проводится измерение показателя преломления с помощью рефрактометра?

4.В чем состоит физический смысл показателя преломления?

 

Литература: [7, стр. 268 − 271, II]

 

 

лабораторная работа № 6

 

определение показателя преломления тоНКой линзы

 

Цель работы: измерить показатель преломления тонкой линзы, не нарушая ее целостности и сохраняя функциональное назначение, ознакомиться с принципом действия сферометра, приобрести навыки измерения радиусов кривизны.

Оборудование: оптическая скамья, тонкие линзы, зрительная труба, сферометр.

 

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Оптическая сила тонкой линзы в воздухе равна:

(6.1)

где f¢ − второе фокусное расстояние, R₁ и R₂ − радиусы кривизны поверхностей линзы.

Из уравнения (6.1) можно выразить п:

(6.2)

Из (6.2) следует, что, зная f¢, R₁ и R₂ можно рассчитать n.

 

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДА

 

Фокусное расстояние линзы можно определить с помощью зрительной трубы. Для этого зрительную трубу предварительно нужно сфокусировать на бесконечность.

Если линза собирающая, та на оптической скамье располагают какой-либо источник, линзу фокусное расстояние которой определяют, и зрительную трубу. Перемещая линзу относительно источника, добиваются его отчетливого изображения в зрительной трубе. Расстояние от источника света до линзы в этом случае будет равно её фокусному расстоянию.

Фокусное расстояние рассеивающей линзы можно определить следующим путем. Нужно взять собирающую линзу, оптическая сила которой больше (по модулю), чем у рассеивающей. На оптической скамье расположить источник, собирающую линзу и экран. Перемещая линзу и экран добиваются отчетливого изображения источника на экране. Отмечают это положение экрана на оптической скамье.

Между собирающей линзой и экраном помещают рассеивающую линзу. Убирают экран, а на оптическую скамью помещают зрительную трубу. Перемещая рассеивающую линзу, добиваются отчетливого изображения источника в зрительной трубе. Расстояние между отмеченным ранее положением экрана и найденным положением рассеивающей линзы равно ее фокусному расстояние.

Для измерения радиусов кривизны линз используется сферометр. Прибор состоит из металлического корпуса 1 (рис. 6.1), в верхней части которого имеется установочное кольцо 2 с тремя опорными шариками. На шарики помещают тело, ограниченное сферический поверхностью. Для надежного контакта сферической поверхности с шариками используют грузик 4. Под действием другого грузика, расположенного внутри корпуса прибора, измерительный шток 3, поднимаясь вверх, касается сферической поверхности. Чтобы измеряемый объект не повреждался, шток заканчивается сферическим наконечником.

Сферометр имеет шкалу с окуляром. Если измеряемая сферическая поверхность 1 летит на опорных шариках 2 (рис. 6.2), то, как видно из рис. 6.2, радиус кривизны поверхности можно вычислить по формуле

(6.3)

где h − расстояние от плоскости, в которой лежат самые верхние точки опорных шариков, до самой нижней точки выпуклой поверхности, r − радиус установочного кольца; r_ш − радиус опорных шариков; знак ± для вогнутой и выпуклой поверхностей соответственно. Значения r и r_ш приведены в паспорте сферометра. Расстояние h называется стрелкой прогиба и определяется экспериментально. Для этого сначала на опорные шарики устанавливают плоскопараллельную пластинку, а потом линзу. Разность в показаниях шкалы и будет значением стрелка прогиба.

На рис. 6.3 изображена шкала оптического сферометра ИЗС-7. С измерительным штоком связана подвижная миллиметровая шкала, штрихи которой на рис. 6.3 обозначены цифрами 11, 12. Цифрами 0, I, 2,..., 10 обозначены штрихи неподвижной вертикальной шкалы с ценой деления 0,1 мм. Кроме того, в верхней части поля зрения имеется подвижная шкала с ценой деления 0,001 мм. В окуляре сферометра видны десять двойных спиралей Архимеда − спирального нониуса. С помощью этого нониуса можно делать отсчеты до 0,001 мм.

Установлены такие правила пользований шкалой сферометра ИЗС-7. Скачала с помощью винта 7 (рис. 6.1) подводят двойной виток спирали так, чтобы штрих подвижной миллиметровой шкалы был посредине между двойными линиями ближайшего витка. Цифра возле миллиметрового штриха показывает число миллиметров. Десятые доли миллиметра отсчитывают по верительной неподвижной шкале, причём берется меньшая; из двух ближайших к миллиметровому штриху цифр, сотые, тысячные и десятитысячные части миллиметра − по верхней шкале с помощью стрелки − указателя. Для случая, изображенного на рис. 6.3, отсчет по шкале соответствует 12,1690 мм.

 

Порядок выполнения работы

 

1. Используя описанные выше методы, определить фокусные расстояния линз.

2. Включить сферометр, добиться чёткого изображения шкалы в окуляре.

3. Выбрать соответствующее диаметру линзы кольцо и установить его на сферометр. Положить на кольцо плоскопараллельную пластинку. Подняв шток до соприкосновения с поверхностью плоскопараллельной пластинки, записать показания по шкале.

4. Заменить плоскопараллельную пластинку измеряемой линзой и снова записать показания по шкале.

5. Повторить п. 4 для другой поверхности линзы.

6. По формуле (6.3) вычислить радиусы кривизны линзы R₁ и R₂, а затем по формуле (6.2) её показатель преломления, сохраняя правила знаков.

7. Повторить п.п. 3 − 6 для другой линзы.

8. Выключить сферометр, уложить кольцо в футляр, зачехлить прибор

.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Как определяется фокусное расстояние линза с помощью зрительной трубы?

2. Как устроен сферометр, его шкала, спиральный нониус?

3. Что называют стрелкой прогиба?

4. Как определяется радиус кривизны сферической поверхности?

5. По какой формуле вычисляется показатель преломления линзы?

 

Литература:

[1, § 77; 13, раздел I, 4; 10, работа 5.1; 6, задача 123]

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1.Ландсберг Г С. − Оптика: Учебн. пособ. для студентов физических специальностей вузов. − 5-е.изд. перераб. и доп. − М.: Наука, 1976. − 928 с.

2.Годжаев Н.М. Оптика: Учебн. пособ. для вузов. − М.: Высш. школа, 1977. − 432 с.

3.Савельев И.В. Курс общей физики: Учебн. пособие для втузов. В 3-х томах. Т.3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твёрдого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. − 3-е изд., испр. − М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. − 320 с.

4.Савельев И.В. Курс общей физики: Учебн. пособ, для втузов. В 3-х томах. Т.З. Оптика. Атомная физика. Физика атомного ядра и элементарных частиц.− 3-е изд. перераб. − М.: Наука, 1971. − 528 с.

5.Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. Учебн. пособ. для студ. физ. специальностей вузов. М.: Наука, 1980. − 752 с.

6.Иверовова В.А. Физический практикум: Электричество и оптика: для ун-тов.− 2-е изд. перераб. − М.: Наука, 1968. −815 с.

7.Практикум по общей физике; Учебн. пособ. для физ.-мат. фак. пед. ин-тов / под ред. проф. Ноздрева В.Ф.− М.: Просвещение, 1971. − 311 с.

8.Майсова К.Н. Практикум по курсу общей физики: Учебн. пособ. для студентов заочных втузов и факультетов. − 2-е изд. перераб. и доп. − М.: Высш. школа, 1970. − 448 с.

9.Попко Ю.М., Князева Л.А. Руководство к практикуму по физике: Учебн. пособ. для студ. физ.-мат. ф-тов пед. ин-тов / под ред. Волковой З.В. − М.: Гос. учебн. педагогич. издат. Мин. просвещ. РСФСР, 1959. −443 с.

10.Лабораторные занятия по физике: Учебн. пособ. для физ. спец. вузов / Л.Л.Гояьдин, Ф.Ф.Игошин, С.М.Козел и др. − М.; Наука, 1983. − 704 с.

11.Кортнев А.В., Рублев Ю.В., Куценко А.Н. Практикум по физике. − изд. 2-е. − М.: Высшая школа, 1964. − 516 с.

12.Дущенко В.П., Барановський В.М., Бережний П.В. та ін. Физический практикум: В 2-х ч. / За заг. ред. Дущенко В.П.− К.: Вища школа, 1984.− Ч. 2.− 256 с.

13.Дущенко В.П., Барановський В.М., Бережний П.В. та ін. Физический практикум: В 2-х ч. Ч. 1 / За заг. ред. Дущенко В.П.− К.: Вища школа, 1981.− 248 с.

14.Гершензон Е.М. и др. Курс общей физика: Учебн. пособие для студентов физ.-мат. ф-тов пед. ин-тов в 4-х частях. Т.З. Оптика и атомная физика / Е.М.Гершензон, Н.Н.Малов, В.С.Эткин. −М.: Просвещение, 1981. − 240 с.

 

Часть 2

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ И ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ КОЛЕЦ НЬЮТОНА

 

Цель работы: изучить явление интерференции света на тонких пленках; научиться определять радиус кривизны линзы и длину волны монохроматического излучения с помощью полос равной толщины.

Оборудование: микроскоп со столиком, снабженным микровинтами, опак-иллюминатор, плоско-выпуклая линза, плоско-параллельная пластинка, ртутная лампа, зеленый и синий светофильтры.

 

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Кольца Ньютона возникают при интерференции световых волн, отраженных от границ тонкой воздушной прослойки, заключенной между выпуклой поверхностью линзы и плоской стеклянной пластинкой. Для освещения используется параллельный пучок монохроматических лучей, падающих приблизительно нормально к плоской поверхности линзы. На рис. 7.1 изображены интерферирующие когерентные лучи I и 2, получающиеся при отражении от воздуха и стекла. Оптическая разность хода между ними равна

(7.1)

где d_m − толщина воздушного зазора в данном месте; n − показатель преломления прослойки (воздуха); l/2 дополнительная разность хода, возникающая между лучами I и 2.

Дополнительная разность хода между лучами I и 2 объясняется тем, что при отражении от границы воздух − стекло в луче 2 происходит изменение фазы электрического вектора на величину p. При отражении луча 1 от границы стекло − воздух изменение фазы электрического вектора не происходит, т.к. воздух − среда оптически менее плотная, чем стекло.

При заданном значении длины волны оптическая разность хода зависит только от толщины воздушного зазора, поэтому интерференционные полосы представляют собой линии равной толщины и имеют вид колец с центром в точке соприкосновения (точка О на рис. 7.1).

Из рис. 7.1 видно, что

(7.2)

где R − радиус кривизны выпуклой поверхности линзы. Принимая во внимание, что 2R >> d_m, получим

(7.3)

С учетом (7.3), выражение (7.1) примет вид

(7.4)

Используя условия интерференционного минимума

(7.5)

и интерференционного максимума

(7.6)

получим из (7.4) выражение для радиусов:

темных колец

(7.7)

светлых колец

(7.8)

 

ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

 

Работа выполняется при помощи микроскопа, на столик которого помещается плоско-параллельная пластинка. Сверху на пластинку накладывается плоско-выпуклая линза. В тубусе микроскопа между окуляром и объективом смонтирован опак-иллюминатор, предназначенный для освещения объекта наблюдения через объектив микроскопа при работе в отраженном свете. Главным элементом конструкции опак-иллюминатора является плоско-параллельная полупрозрачная стеклянная пластинка Р (рис. 7.2), наклоненная под углом 45° к оптической оси микроскопа. Свет от бокового источника (ртутной лампы) частично отражается от этой пластинки, проходит через объектив микроскопа и попадает на исследуемый объект. На входное отверстие опак-иллюминатора надевают светофильтры, предназначенные для выделения монохроматической составляющей в спектре излучения источника света. Таковыми светофильтрами являются: зеленый − l = 546 нм. (его используют при определении радиуса кривизны линзы), и синий, длина волны которого неизвестна.

Измерив радиусы светлых и темных колец, можно рассчитать длину волны l, если известен радиус кривизны линзы R. И наоборот, по известному значению l можно определить радиус кривизны линзы R, Поскольку практически никогда не удается получить соприкосновение линзы с пластинкой без зазоров, то для получения более точного результата в определении l или R следует воспользоваться графическим методом обработки экспериментальных данных, который изложен ниже.

Записав выражения (7.7) для m-го и k-го темных колец и вычтя их друг из друга, получим при интерференции на воздушной прослойке (n = 1)

(7.9)

Аналогично для светлых колец

(7.10)

Значения радиусов , , , необходимо брать из графика зависимости , построенного по результатам измерений. Как следует из (7.7) и (7.8), графики зависимости квадрата радиуса кольца от его номера должны иметь линейный характер Практически при измерении всегда допускаются ошибки, кроме того, деформация линзы и стеклянной пластины в местах их соприкосновения может приводить к отступлению от формул (7.7) и (7.8). Поэтому к результатам, полученным при малых номерах колец, следует относиться с осторожностью. Так как меньше искажены влиянием деформации кольца Ньютона с большими номерами, то после нанесения экспериментальных точек необходимо проводить прямую преимущественно по точкам для больших номеров колец.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

1. Включить штепсельную вилку питания ртутной лампы в сеть с напряжением 220 В.

2. Надеть на входное отверстие опак-иллюминатора зеленый светофильтр.

3. Расположить ртутную лампу на одной высоте с входным отверстием опак-иллюминатора.

4. Выставить на правом микрометре предметного столика показание 5,00 мм (цена деления барабана микровинта 0,01 мм).

5. Наблюдая в окуляр микроскопа кольца Ньютона и крест нити окуляра, добиться резкой видимости колец.

6. Установить центральное темное пятно