10 (Практикум по оптике)

Ыосв!Овский фпзикоспехни югкий ипспнитрт, ! лог р<1пзэспэеенп<лй унио<эрсин!ее!у В работе используются! оптическая скамья, набор лнвз, экран, огветнти<ь со шкалой, «1<энтельнвя труба. диафрагма, линейка. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИхПЕСКИХ ПРИВОРОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ УВЕЛИЧЕНИЯ Лабораторная работа № 5.2 010СКВй?005 В настоящей работе изучают<м модели зрительных труб <астр<эномнч«ч."кой! и земи<эйз и мякроскоаа.

10аэклый из этих оптн иэскнх нрибоуюв состоит из лаух огноепьж част< и: обьекчина линзы, обращенной к <хэъекгуч н оку!тра — линзы. обран<енной к наблюэ<ателю. Объектив, н ка юсуке которого иснольз<п'тек иоложнтольнав лин:за. с<юдает двйстннтелыюе ьюобран<ение предмета. Это пзображщию рассмщо ри<эщч си гла!юм ч<рез окуляр, Хо!< лучей и астрономической 1 ч, 1 Рнс 1. Хов лучей в труб«кеплере 1' ., л <1 бэ 1 1В л 1 и земной зрительных трубах и а микроскопе представлен на """- З Х"ЛЛУЧ«й'"т!Эгб«1".ЧНЛО» 11вг. 1 3. у « Поскольку !рительпые зрубы нщюльзуются лля наблю- 1 лепин сваленных про,<метов, 1 1 нахонящнхся от <кэъ<эктияа па и, л, расегаапщх, значительно превышающнх его фокусное рас- Рнс.

3. Хп««лучей н ю<кроскопе от<мино, и:зображсппе А прод- мета. даваемое объективом. находится нракгически е его фокальной плоскости. В глучае микроскопа промсжуточпос изображение А находится далеко за фокельной плоскостью объектива, так как предмет рагпола! ает<м вблизи переднего фэокуса. Мнимое изображение В, даваемое окулнромэ располагается на некоторОм раестоянни <l от Окуляра. Наводя оптический нпгтрумепт нн резкосттп наолнэлат<ль антоматич<ски Угтаиаплинает такое 1эвгстоэнп!с ф которое улобпо Лля аккозюдацнн глаза, Поскольку глаз обладаег зне штолыюй областью аккомодации!. расстояние <1 люке лля одного и того же наблюдателя может существенно изменяться от опыта к щ!ыту.

Пря 1 Облить вкконоллкнн ««орь«нль«<ого <слов.чоского тела орэогнрвотгн г росс!«жннн около 1О гв ло б«<конечности. изменении нккомодацни оптический прибор. вооружающий глаз. должен быть несколько персфокуснроваи. В зрительных трубах этого достигакп перемещением окуяяра, а в микроскопе перемен[сии<',м всей оптической гистсмы огносителыю предмета. Для того чтоб<и искл<очнть в теории произвол.

связанный с иеощк.дслеяпасэъю рассто>шия «1» полата<от обычно, гго глаз наблкщателя акколюдирован нв бесконе шасть. При этом лшимое нзобрюкение В должно располагаться в бесконечности, и» следовательно. промежуточное и тображенне Л должно совпадать с <)кукл<у<аной <шоскостью окуляра. Прп иаблю сонин предметов с помощью зрительной трубы или мнкрогкопа угловой размер изображения, рассматриваемого глазом» оказывветси существенно больше, чем угловой размер объекта нри наблюдонпи невооруженным глазом.

Отъят<ение углов<же размера нгебре,исштн ебв< кши„рассы<ппрпьаежаго иаб»»«ад«пледе,я< шрсг аийллр прийура» ля угловому риза<вру абьслша. расгмагвриеашпьп» неааарузгйтыы глазал<. называется угловым 1«еыич<иигл< оптического прибора. При этом в случае микроскопа пол мают, что прн непосредственном наблюдении расстояние между «гбъектам и глазом равно расгтоянию наллучшего зрения глаза.

т.е. 25 см. В случае зри нщъной трубы все<тли предполагьагси, что расстоиние между объектом и наблюдателем значительно превышает фокусное расггояпие об ьектива. Увеличение астрономической зрителыюй трубы. Как бьшо вьшснепо, прн наблюдения далеких предметов с пшющью астрономической зрительной трубы (трубы Кея<лера) глазом, аккомодированиъ<м на бескопе*шость, задний фокус объектива совпадает с пере.спим фокусом окуляра.

В этол< слу <ае труба уппшогси ай<ахала»<а« спстггла: параллольный пучок лучей, входящий в обьектив. остается параллельпыл< яю выход<* нз окуляра. Вской ход д«ей называют тшиюкат«гскилс а) б), В, Рис Я. К расчету уисии <енин зрительной трубы Кеплера Рассматривая параллельный пучок лучей, исходящий нэ беск<яяечна удаленной точки, лежшцей в <таране от оптической оси, моукно для простоты ограничиться лучом. проходящим через центр объектива (рпс.

4ь). На выходе из окуляра угол паксюиа пучка к оптической оси изменяется. Пусть пучок света. попадающий в объектив, составляет с оптической осью угол,р<. а пучок, выходящий из окуляра, —. утоп:рг. Увеличение -1 зрительной трубы по определешпо равно сй 'г'-' сй~<' Строго говоря» р< . это у<э<евой рвзляер обьекта, рассматриваемого иеваоружйшым гшшом» по прн яаблюдсшш бесконечна у;саженного объекта с помощью зрительной трубы угол р< для объектива трубы и дчя вевооруукйяиого глаза одинаков. Как с ледус'г из рпс. 4а, усэовое уи<щичение телес кона равно отношению фокусов объектива и окуляра: .<'я ч= — ' «й» угя г з Отиопн<пие фокусных расстояний равно отпошенику диаметров пучка.

щюшедшого объектив п окуляр (рис. 45). И1ирина пучка. прашслпюго обьсктив, а<ределяется диаметрам В< его оправы: ширина пучка. выходшцего нз окуляра, дпаметрал< Вг изобрвжшшя оправы объектива, даваемого окуляром: ,1< Вя (й) ,1г Вг Ханна< обрьжул<, у<тюзов увеличсише телескопа гйр .( (4) «кря Ь Вг В том слу ше» когда диаметр Вг пучка, выходящего нз окушяра, равен диаметру «1е зрачка наблюдателя («!е — 5 мм), увеличение телескопа называется аормальпеож Соотношение (4) показывает. что увеличапне трубы лк»жно опргдесшть следующими тремя способами: путем измерения углов» под которыми предмаг виден через трубу и без нее, путем измерения шшметров объектива и его изображения в окуляре» и наконец, путел< измерения фокусных расстояний обьсктивв и окуляра.

В настоящей работе используяотся все трн способа. Увеличение галилеевой зрительной трубы. Гели залшштт< положительяый окушяр астрономической трубы отрицательныля, получаетси гшшлоева (или земная) труба. При телескопическом ходе лучей в галилеевой трубе рагстояшп между объективом и окуляром равно разности а) >с! лй Лез 1> >>й !'> гб т>1 1!>Х ('6) 1н 11 >=Г= — =- —,=-Ге Гн, 1 1Г б) ) — — — — с> р а) (6) Рнс. Ь. К рес сечу Гненнченнн ыннрсснане лй> ! —. —. Ь б) Гб 1 ! 1зл > к,'к( ! 12 Рнс.

Б. К расчету гниннченнн гннннееннй чрнт>женей трубы (тачнее . юп.ебранческой сумма) их фюкусных расстояний (рис. ба], а изображение оправы объектива, двиасмоо окуляром. оказывается мнимым. Эта изображение расиалагасгся между обьек!ивом и окулярам. Легко паказатчч гга формула (4). напученная дли астропамичс! кой грубы, справ!длина и д:ш земной трубы, До>т!анкетном талип!'евой трубы является та, что она дает прямое нзображенне, Поэтому зрительные трубы, бинокли и г,д. далшотси па схеме 1 алилея. Увеличение микроскопа. Рассмотрим хад лу к"й н микроскопе в предположашш, что гла! наблюдателя аккомодирш!ап на бегканечность (рис.

6). 1лп!Ганс ую1а >сз, пОд !1Отарым вша!0 июбражсппс, ги!1кдОБистсн соотношс>пюм где Г . рклмор промежуточного изображення, 1 размер прсдм!па. лл длина тубуса (расстоянне между линзами). При наблюдению предмета невооруженныл! глазом с расстояния наилучшего зрения б угловой размер предмета 1 равен Унеличанпс л>икроскопв, снеж>наташ.на, равно У всех микроскопов, выпускаел>ых отечественной промышленностьк>, ддпна тубуса равна гл = 16 см.

Сл! луг т еще раз подчеркнуть, чта формузы для рас юга увеличения оптических приборов освовапы на предположении об аккомадаппи глаза паблкшателя на бесконечность. В этом прешиноженпн уволнчспиг является объективной характорист!па>й оптического инструмента. Гм па глаз наблюдателя изменяет аккамадацик>, то оптический инструмент должен быть соответственно персфокусяровап, и еча увслич!ние насколько излкннтся, В связи г этим часто говорят о субъсктив!юм увеличении прибора. Вн)ю к!л>, как правила. рнзннца меж !у субъективным и !ягь!"ктивн!ел! увеличениями апти некого инструмента ока>ывает!и пезпа и!тельной. Можно показать, пт> при аккомодации глаза на расстояние ниллу 1- икта зрения 1' угловос увеличсшк микроскопа ! равно линейному Г; гдг )н р>лзл!гр !исаи "н>твльнога изображ!шин.

Можно оценить увеличение микроскопа как праизве„инне увеличепий Объектива Г,е и окглипа Ге,: С учетом того.что обьектив н окуляр микроскопа короткофокусные линзы (предмет и промежуточное изображеяие лежат практически в фокальных плоскостях обы>ктива и окуляра, а тл — 22 — 2>>), при аккамодации глаза на расстояние наилучшего зрения увогшчениа ыикроскопа Зная увеличение объектива (н стандартных микроскопах опа обычно указана на опранс) и Ш!ипу тубуса (16 гм], можно оцешл гь расстояние от объектива до плоскости, в которой сл!ч!уст распалю ать предмет.

Обьгшо это 1. 3 см. Экспериментальная установка. Набор линз, освстнтсл>ь экран. зрительная труба. необходимые для и!полирования оптических приборов, устанавлссввюгся при помощи рейтерна на оптической скамье. Предметом служит лшллямс трован сетка, панс сенная на лштовос стекло осветитсля. Центрирование линз. Прн вотировке любых оптических приборов важно нравильно центрировать входящш* в систему линзы. Проходя через плохо отцонтрированнукл систему линз, лучи света отклоиаотся в сторону и могут вообсце не доходить до глаза наблюдателя. Центрировать линзы следует как но высоте., тал и в поперечном направление [дллл чего линзы крепятся на понеречных салазках).

Подробно с нравнлюси цеспрнроакн Вы слсиссссксллсигтаь нри выполнении задания. Нзстировка коллиматорв. При составлении мсщелей телескопических систем необходимо иметь удалсйшый объект. В качессно такого объекта обычно ссспотьзусчс» бесконечно уёсалсСсслсслсс изображение предмета сссскалы осветителя), установлюшого в с)хлклмсьсссьй плоскости нололквтельной лин'лы. Лу ш, выхо,шщяс' из одной то цсн предмета, пройдя через линзу, образуют параллельный лучок. устройство такого рода ссасльссластслс хиыиматером. Для юстировкн коллнматора удобно нсцольювать всномсн атею ную ссрлстессьссусо трубу предварительно настроенную на бес'конечность, Передвигая л»нзу коллиматора, вдоль скамьи, добиваются но»влення рнлкого нсюбражсняя предмета в окуляре зрспельной трубы.

Измерение фокусных расстояний линз. Для того чтобы сознательно моделировать оптические инструменты. нужно знать фокусные расспвшня линз, которые могут быть использованы в качестве объектива илн окуляра лсодсли. Фокусные расстояния нололкительньсх линз проще всего найти с помощью вспомогательной зрительной трубы. установленной на бесконочность. Раёюта высюлняется так жо, как нри юстировке коллиматора.