4.2.1(5.6)_27-II-17

4.2.1 (5.6). ÊÎËÜÖÀ ÍÜÞÒÎÍÀÄÎÏÎËÍÈÒÅËÜÍÎÅ ÎÏÈÑÀÍÈÅÂðàáîòåèñïîëüçóþòñÿ: èçìåðèòåëüíûé27 åâðàëÿ 2017 ã.ìèêðîñêîï ñ îïàê-èëëþìèíàòîðîì;ïëîñêî-âûïóêëàÿ ëèíçà; ïëàñòèíêà èç ÷¼ðíîãî ñòåêëà; ðòóòíàÿ ëàìïà òèïà ÄØ;ùåëü; ëèíçû; ïðèçìà ïðÿìîãî çðåíèÿ; îáúåêòíàÿ øêàëà.Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà. Ñõåìà ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêè ïðè-âåäåíà íà íà ðèñ. 1. Îïûò âûïîëíÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ èçìåðèòåëüíîãî ìèêðîñêîïà.Íà ñòîëèê ìèêðîñêîïà ïîìåùàåòñÿ äåðæàòåëü ñ ïîëèðîâàííîé ïëàñòèíêîé èç÷¼ðíîãî ñòåêëà. Íà ïëàñòèíêå ëåæèò èññëåäóåìàÿ ëèíçà.Èñòî÷íèêîì ñâåòà ñëóæèòÌ✻ðòóòíàÿ ëàìïà, íàõîäÿùàÿñÿ âçàùèòíîì êîæóõå.

Äëÿ ïîëó÷åÌîíîõðîìàòîðíèÿ ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî ñâåòàË Ê SÎPïðèìåíÿåòñÿ ïðèçìåííûé ìîíî✄Ïæ✿ çõðîìàòîð, ñîñòîÿùèé èç êîíäåíX✲✲❝q③ñîðà Ê, êîëëèìàòîðà (ùåëü S è✂ ✁❄ÎÈîáúåêòèâ Î) è ïðèçìû ïðÿìîãîÊîëëèìàòîð✻çðåíèÿ Ï. Ýòè óñòðîéñòâà ñ ïîìîùüþ ðåéòåðîâ ðàñïîëàãàþòñÿèñ. 2. Ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ íàáëþäåíèÿ êîëåö Íüþòîíàíà îïòè÷åñêîé ñêàìüå. Ñâåò îòìîíîõðîìàòîðà ïîïàäàåò íà ðàñïîëîæåííûé ìåæäó îáúåêòèâîì è îêóëÿðîììèêðîñêîïà îïàê-èëëþìèíàòîð (ÎÈ) ñïåöèàëüíîå óñòðîéñòâî, ñëóæàùåå äëÿîñâåùåíèÿ îáúåêòà ïðè ðàáîòå â îòðàæ¼ííîì ñâåòå.

Âíóòðè îïàê-èëëþìèíàòîðàíàõîäèòñÿ ïîëóïðîçðà÷íàÿ ñòåêëÿííàÿ ïëàñòèíêà P , íàêëîíåííàÿ ïîä óãëîì45◦ ê îïòè÷åñêîé îñè ìèêðîñêîïà. Ñâåò ÷àñòè÷íî îòðàæàåòñÿ îò ýòîé ïëàñòèíêè, ïðîõîäèò ÷åðåç îáúåêòèâ ìèêðîñêîïà è ïîïàäàåò íà èññëåäóåìûé îáúåêò. Ïëàñòèíêà ìîæåò ïîâîðà÷èâàòüñÿ âîêðóã ãîðèçîíòàëüíîé îñè X , îïàêèëëþìèíàòîð âîêðóã âåðòèêàëüíîé îñè.Ñòîëèê ìèêðîñêîïà ìîæåò ïåðåìåùàòüñÿ â äâóõ âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûõíàïðàâëåíèÿõ ïîìîùüþ âèíòîâ ïðåïàðàòîâîäèòåëÿ. Îòñ÷¼òíûé êðåñò îêóëÿðíîé øêàëû ïåðåìåùàåòñÿ ïåðïåíäèêóëÿðíî îïòè÷åñêîé îñè ñ ïîìîùüþ ìèêðîìåòðè÷åñêîãî âèíòà Ì.Îïòè÷åñêàÿ ñõåìà ìîíîõðîìàòîðà ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü â ïëîñêîñòè âõîäíîãîîêíà îïàê-èëëþìèíàòîðà äîñòàòî÷íî õîðîøî ðàçäåë¼ííûå ëèíèè ñïåêòðà ðòóòíîé ëàìïû.

Èçîáðàæåíèå ùåëè S îêóñèðóåòñÿ íà ïîâåðõíîñòü ëèíçû îáúåêòèâîì ìèêðîñêîïà, ò.å. òî÷êà èñòî÷íèêà è òî÷êà íàáäþäåíèÿ ñïåêòðà ñîâïàäàþò.Èíòåðåðåíöèîííàÿ êàðòèíà íå çàâèñèò îò ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ëèíçû èîïðåäåëÿåòñÿ âåëè÷èíîé çàçîðà ìåæäó ëèíçîé è ïëàñòèíêîé (êîëüöà ðàâíîéòîëùèíû).åêîìåíäóåòñÿ ñíà÷àëà íàñòðîèòü ìèêðîñêîï íà êîëüöà Íüþòîíà â áåëîìñâåòå (ñâåòå ðòóòíîé ëàìïû), çàòåì ïðè ïîìîùè ìîíîõðîìàòîðà âûäåëèòü èçñïåêòðà ÿðêóþ çåë¼íóþ ëèíèþ è ïðîâåñòè èçìåðåíèÿ äèàìåòðîâ êîëåö â ìîíî1õðîìàòè÷åñêîì ñâåòå.ÇÀÄÀÍÈÅ ðàáîòå ïðåäëàãàåòñÿ, èçìåðèâ äèàìåòðû êîëåö Íüþòîíà, îïðåäåëèòü ðàäèóñ êðèâèçíû ëèíçû; èññëåäîâàòü êàðòèíó áèåíèé è ðàññ÷èòàòü ðàçíîñòü äëèíâîëí ìåæäó æ¼ëòîé è çåë¼íîé ñïåêòðàëüíûìè ëèíèÿìè ðòóòè.Ïðè âûïîëíåíèè ðàáîòû ðóêîâîäñòâóéòåñü äîïîëíèòåëüíûì îïèñàíèåì, ðàñïîëîæåííûì íà óñòàíîâêå.I.

Íàñòðîéêà ìèêðîñêîïàà) Âêëþ÷èòå ðòóòíóþ ëàìïó. Äëÿ íàñòðîéêè ìèêðîñêîïà íà êîëüöà Íüþòîíàâ áåëîì ñâåòå (ñâåòå ðòóòíîé ëàìïû) ðàñïîëîæèòå ïåðåä îêíîì ëàìïû êîíäåíñîð, à îñòàëüíûå ýëåìåíòû ñõåìû (ùåëü, îáúåêòèâ è ïðèçìó ïðÿìîãî çðåíèÿ)âðåìåííî ñíèìèòå ñ îïòè÷åñêîé ñêàìüè.á) Îñâåòèâ âõîäíîå îêíî îïàê-èëëþìèíàòîðà, ðàñïîëîæèòå èññëåäóåìóþëèíçó íà ñòîëèêå ìèêðîñêîïà, ïðèæàâ îïðàâó ëèíçû ê óïîðó ïðåïàðàòîâîäèòåëÿ.ëÿäÿ íà ëèíçó ñáîêó íåâîîðóæ¼ííûì ãëàçîì, ïîâîðà÷èâàéòå îïàê-èëëþìèíàòîð âîêðóã âåðòèêàëüíîé îñè, à ïîëóïðîçðà÷íóþ ïëàñòèíêó P âîêðóããîðèçîíòàëüíîé îñè X (ðèñ.

2), ïîêà íà îïðàâå ëèíçû (èëè ëèñòå áóìàãè, ïîëîæåííîì íà ëèíçó) íå ïîÿâèòñÿ ÿðêîå ñâåòîâîå ïÿòíî.â) Ïåðåìåùàÿ ëèíçó ïî ñòîëèêó ìèêðîñêîïà ïðè ïîìîùè âèíòîâ-ïðåïàðàòîâîäèòåëåé, ïîëó÷èòå ÿðêîå ïÿòíî íà øåðîõîâàòîé îïðàâå ëèíçû. Ñîêóñèðóéòåïÿòíî íà îïðàâå ïåðåìåùåíèåì òóáóñà ìèêðîñêîïà âäîëü âåðòèêàëüíîé îñè, àçàòåì ïîäâåäèòå òî÷êó ñîïðèêîñíîâåíèÿ ëèíçû ê îïòè÷åñêîé îñè ìèêðîñêîïà.ã) Âðàùÿÿ ãëàçíóþ ëèíçó îêóëÿðà ìèêðîñêîïà, íàñòðîéòåñü íà ÷¼òêîå èçîáðàæåíèå îêóëÿðíîé øêàëû.ä) ëÿäÿ â îêóëÿð, âðàùåíèåì ïëàñòèíêè P ïîäâåäèòå ñâåòîâîå ïÿòíî ê öåíòðó ïîëÿ çðåíèÿ. Ñëåãêà ïåðåìåùàÿ òóáóñ ìèêðîñêîïà ïî âåðòèêàëè, íàñòðîéòåñü íà èçîáðàæåíèå âåðõíåé ïîâåðõíîñòè ëèíçû (ïðè ýòîì âèäíû ïÿòíà, öàðàïèíû, êîòîðûå ïåðåìåùàþòñÿ ïðè ïåðåìåùåíèè ëèíçû ïðåïàðàòîâîäèòåëÿìè).Ïîñëå ýòîãî, ïëàâíî îïóñêàÿ òóáóñ, íàéäèòå èçîáðàæåíèå íèæíåé ïîâåðõíîñòè ëèíçû, ãäå ëîêàëèçîâàíà èíòåðåðåíöèîííàÿ êàðòèíà. Èíîãäà â ïîëå çðåíèÿâèäíû ìåëêèå èíòåðåðåíöèîííûå ïîëîñû, âîçíèêàþùèå â îïòè÷åñêîé ñèñòåìåñàìîãî ìèêðîñêîïà, íî èõ ëåãêî îòëè÷èòü ïî òîìó, ÷òî îíè íå ïåðåìåùàþòñÿïðè ïåðåìåùåíèè òóáóñà.å) Ïåðåìåùàÿ ëèíçó ïðè ïîìîùè âèíòîâ-ïðåïàðàòîâîäèòåëåé è ìåíÿÿ îñâåùåíèå íàêëîíîì ïîëóïðîçðà÷íîé ïëàñòèíêè, ïðèâåäèòå öåíòðàëüíîå ïÿòíî ñèñòåìû êîëåö ê ñåðåäèíå ïîëÿ çðåíèÿ.

Âðàùåíèåì îêóëÿðíîãî ìèêðîìåòðà Ì ñîâìåñòèòå ïåðåêðåñòèå ñ öåíòðîì èíòåðåðåíöèîííîé êàðòèíû ñåðåäèíîé ò¼ìíîãîïÿòíà (ïðè ïðàâèëüíîé íàñòðîéêå èíòåðåðåíöèîííûå êîëüöà äîëæíû âïèñûâàòüñÿ â ïðÿìîé óãîë îòñ÷¼òíîãî êðåñòà).Íà ýòîì íàñòðîéêà ìèêðîñêîïà çàêîí÷åíà.2II. Íàñòðîéêà ìîíîõðîìàòîðàÑ ïîìîùüþ êîíäåíñîðà (ðèñ. 2) îñâåòèòå ùåëü S ñâåòîì ëàìïû Ë. àñïîëîæèòå îáúåêòèâ Î íà ðàññòîÿíèè, áëèçêîì ê îêóñíîìó, îò ùåëè, è ðàçìåñòèòåâ ïðîìåæóòêå ìåæäó îáúåêòèâîì è ìèêðîñêîïîì ïðèçìó ïðÿìîãî çðåíèÿ.

Ïðèýòîì â ïëîñêîñòè îïàê-èëëþìèíàòîðà ïîÿâëÿþòñÿ äîñòàòî÷íî õîðîøî ðàçäåë¼ííûå ëèíèè ñïåêòðà ðòóòíîé ëàìïû.Ïåðåõîä îò îäíîé ëèíèè ê äðóãîé îñóùåñòâëÿåòñÿ ïóò¼ì ïåðåìåùåíèÿ ìèêðîñêîïà, ÿðêîñòü ëèíèé ìåíÿåòñÿ ïðè ïåðåìåùåíèè êîíäåíñîðà ïîïåð¼ê îïòè÷åñêîé îñè ïðè ïîìîùè ñïåöèàëüíîãî âèíòà.Ïðè èçìåðåíèè äèàìåòðîâ êîëåö óäîáíî èñïîëüçîâàòü ÿðêóþ çåë¼íóþ ëèíèþðòóòè (λ = 546 íì).Ïåðåäâèãàÿ ìèêðîñêîï êàê öåëîå è ïîâîðà÷èâàÿ åãî âîêðóã âåðòèêàëüíîéîñè, äîáåéòåñü íàèáîëüøåé îñâåù¼ííîñòè ïîëÿ çðåíèÿ.

Ïåðåìåùåíèå îáúåêòèâà Î âäîëü îïòè÷åñêîé îñè òàêæå âëèÿåò íà îñâåù¼ííîñòü ïîëÿ çðåíèÿ.III. Èçìåðåíèå äèàìåòðîâ êîëåöà) Âðàùàÿ îêóëÿðíûé ìèêðîìåòðè÷åñêèé âèíò, óáåäèòåñü, ÷òî ïåðåêðåñòèåïðîõîäèò ÷åðåç öåíòð öåíòðàëüíîãî ò¼ìíîãî ïÿòíà, è ÷òî ïîëå çðåíèÿ îñâåùåíîñèììåòðè÷íî ñëåâà è ñïðàâà îò öåíòðà.Ïîñìîòðèòå, êàê âëèÿåò íà îñâåù¼ííîñòü ïîëÿ çðåíèÿ ïåðåìåùåíèå îáúåêòèâà Î âäîëü îïòè÷åñêîé ñêàìüè.á) Óñòàíîâèòå ïåðåêðåñòèå íà ñåðåäèíó êàêîãî-ëèáî äîñòàòî÷íî óäàë¼ííîãîîò öåíòðà, íî åù¼ îò÷¼òëèâî âèäèìîãî ò¼ìíîãî êîëüöà.Ñíèìèòå îòñ÷¼ò ïî îêóëÿðíîé øêàëå: öåëûå äåëåíèÿ îòñ÷èòûâàþòñÿ ñëåâàîò ðèñêè, ïðîõîäÿùåé ÷åðåç îêóëÿðíóþ øêàëó, äåñÿòûå è ñîòûå äîëè äåëåíèÿ ïî îêóëÿðíîìó ìèêðîìåòðè÷åñêîìó âèíòó Ì. Öåíà îäíîãî äåëåíèÿ îêóëÿðíîéøêàëû áóäåò îïðåäåëåíà ïîçæå.Äëÿ óñòðàíåíèÿ îøèáîê, âîçíèêàþùèõ èç-çà ëþòà â ìèêðîìåòðè÷åñêîìâèíòå, ïåðåêðåñòèå ñëåäóåò ïîäâîäèòü ê êàæäîìó êîëüöó ñ îäíîé ñòîðîíû.Ïåðåìåùàÿ ïåðåêðåñòèå, ïîñëåäîâàòåëüíî óñòàíàâëèâàéòå åãî íà ñåðåäèíûò¼ìíûõ è ñâåòëûõ êîëåö è çàïèñûâàéòå ñîîòâåòñòâóþùèå ïîêàçàíèÿ îêóëÿðíîé øêàëû è ìèêðîìåòðà.

Ïîñëå ïðîõîæäåíèÿ ÷åðåç öåíòðàëüíîå ïÿòíî ïðîäîëæàéòå èçìåðåíèÿ, çàïèñûâàÿ âîçðàñòàþùèå íîìåðà êîëåö è êîîðäèíàòû èõäèàìåòðîâ (óäîáíî êîîðäèíàòû äèàìåòðîâ ñîîòâåòñòâóþùèõ êîëåö çàïèñûâàòüäðóã ïîä äðóãîì).â) Îöåíèòå äèàìåòð ïÿòíà ñîïðèêîñíîâåíèÿ ëèíçû ñî ñòåêëÿííîé ïëàñòèíêîé.IV.

Íàáëþäåíèå ¾áèåíèé¿Îñâåòèòå âõîäíîå îêíî îïàê-èëëþìèíàòîðà ñðàçó äâóìÿ ñïåêòðàëüíûìèêîìïîíåíòàìè ðòóòè (íàïðèìåð, æ¼ëòîé è çåë¼íîé); äëÿ ýòîãî ðàñîêóñèðóéòåìîíîõðîìàòîð, ñìåùàÿ îáúåêòèâ Î è ïðèçìó.3Ïîëó÷èâ êàðòèíó áèåíèé, ïðîñ÷èòàéòå êîëè÷åñòâî ò¼ìíûõ ïîëîñ ∆m îò öåíòðà îäíîé ÷¼òêîé ñèñòåìû ïîëîñ äî öåíòðà ñîñåäíåé ÷¼òêîé ñèñòåìû.Åñëè ñìåøàòü äâå ëèíèè íå óäà¼òñÿ, òî, óáðàâ ïðèçìó ïðÿìîãî çðåíèÿ,ìîæíî îáúåêòèâîì Î ñîêóñèðîâàòü íà îêíî îïàê-èëëþìèíàòîðà áåëûé ñâåòðòóòíîé ëàìïû.

åçóëüòàòû èçìåðåíèé íå èçìåíÿòñÿ, òàê êàê îñòàëüíûå ëèíèèâ ñïåêòðå ðòóòíîé ëàìïû çàìåòíî ñëàáåå æ¼ëòîé è çåë¼íîé.Ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèé îöåíèòå íà ìåñòå ðàçíîñòü äëèí âîëí è ñîïîñòàâüòå ðåçóëüòàò ñ òàáëè÷íûì.V. Êàëèáðîâêà îêóëÿðíîé øêàëûÄëÿ îïðåäåëåíèÿ öåíû äåëåíèÿ îêóëÿðíîé øêàëû ïîëîæèòå ñâåðõó íà ëèíçó êàëèáðîâàííóþ îáúåêòíóþ øêàëó. Ïëàâíî ïîäíèìàÿ òóáóñ ìèêðîñêîïà, íàñòðîéòåñü íà ñòåêëÿííóþ ïîâåðõíîñòü øêàëû (øòðèõè, öàðàïèíû). Ïåðåìåùàÿñòîëèê, íàéäèòå èçîáðàæåíèå ìèëëèìåòðîâîé øêàëû, ñîâìåñòèòå åãî ñ îêóëÿðíîé øêàëîé è äîáåéòåñü íàèáîëüøåé ÷¼òêîñòè.Îáúåêòíàÿ øêàëà ðàçìåðîì 1 ìì ðàçáèòà íà 100 äåëåíèé.Èñïîëüçóÿ âñ¼ ïîëå çðåíèÿ ìèêðîñêîïà, îòìåòüòå, êàêèå èç ñàìûõ óäàë¼ííûõ äðóã îò äðóãà øòðèõîâ îáúåêòíîé øêàëû ëó÷øå âñåãî ñîâïàäàþò ñî øòðèõàìè îêóëÿðíîé øêàëû, è çàïèøèòå ñîîòâåòñòâóþùèå îòñ÷¼òû (îòñ÷¼òû, à íåðàññ÷èòàííóþ öåíó äåëåíèÿ).

Ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ êàëèáðîâêè îêóëÿðíûéìèêðîìåòð, ñîâìåùàÿ ïåðåêðåñòèå ñ íà÷àëîì è êîíöîì îáúåêòíîé øêàëû.VI. Îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ1. àññ÷èòàéòå öåíó äåëåíèÿ îêóëÿðíîé øêàëû è îöåíèòå ïîãðåøíîñòü ðåçóëüòàòà.2. Êàêîâà ðàçíîñòü äëèí âîëí äëÿ æ¼ëòîé è çåë¼íîé ëèíèé Hg, ïîëó÷åííàÿïðè íàáëþäåíèè áèåíèé? Ñðàâíèòå ðåçóëüòàò ñ òàáëè÷íûì.3. àññ÷èòàéòå ðàäèóñû ò¼ìíûõ è ñâåòëûõ êîëåö è ïîñòðîéòå (íà îäíîì ëè2′ 2ñòå) ãðàèêè çàâèñèìîñòåé rmè (rm) îò íîìåðà m êîëüöà.

Óêàæèòå íà ãðàèêåãðàíèöû ò¼ìíîãî ïÿòíà. Êàêîé èç ýòèõ ãðàèêîâ äîëæåí ïðîõîäèòü ÷åðåç íà÷àëî êîîðäèíàò?Äåîðìàöèÿ ëèíçû è ñòåêëÿííîé ïëàñòèíêè â ìåñòå èõ ñîïðèêîñíîâåíèÿ ìîæåò ïðèâîäèòü ïðè ìàëûõ m ê îòñòóïëåíèþ îò îðìóë (2.71) è (2.72). Ìåíüøåâñåãî èñêàæåíû äåîðìàöèåé êîëüöà ñ áîëüøèìè íîìåðàìè. Ïðè íàëè÷èè èñêàæåíèé ïðÿìàÿ, ïðîâåä¼ííàÿ ÷åðåç òî÷êè, ñîîòâåòñòâóþùèå íå ñëèøêîì ìàëûìm, íå ïðîéä¼ò ÷åðåç íà÷àëî êîîðäèíàò.4. Çíàÿ äëèíó âîëíû λ, ïî íàêëîíó ïðÿìûõ ðàññ÷èòàéòå (ñ ó÷¼òîì êàëèáðîâêè) ðàäèóñ R êðèâèçíû ëèíçû. Îöåíèòå ïîãðåøíîñòü ðåçóëüòàòà.Èñïðàâëåíî 27-II-2017 ã.4.