5.2 (810516)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский физико-технический институт(государственный университет)МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХПРИБОРОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХУВЕЛИЧЕНИЯЛабораторная работа № 5.2МОСКВА 2005В работе используются: оптическая скамья, набор линз, экран,осветитель со шкалой, зрительная труба, диафрагма, линейка.В настоящей работе изучаются модели зрительных труб(астрономической и земной) имикроскопа. Каждый из этихоптических приборов состоитиз двух основных частей: объектива — линзы, обращённойк объекту, и окуляра — линзы,обращённой к наблюдателю.Рис. 1. Ход лучей в трубе КеплераОбъектив, в качестве которого используется положительная линза, создаёт действительное изображение предмета.

Это изображение рассматривается глазом через окуляр.Ход лучей в астрономическойи земной зрительных трубах иРис. 2. Ход лучей в трубе Галилеяв микроскопе представлен нарис. 1–3.Поскольку зрительные трубы используются для наблюдения удалённых предметов,находящихся от объектива нарасстояниях, значительно превышающих его фокусное расРис. 3. Ход лучей в микроскопестояние, изображение A предмета, даваемое объективом, находится практически в его фокальнойплоскости. В случае микроскопа промежуточное изображение A находится далеко за фокальной плоскостью объектива, так как предмет располагается вблизи переднего фокуса.Мнимое изображение B, даваемое окуляром, располагается на некотором расстоянии d от окуляра.

Наводя оптический инструмент на резкость, наблюдатель автоматически устанавливает такое расстояние d,которое удобно для аккомодации глаза. Поскольку глаз обладает значительной областью аккомодации1, расстояние d даже для одного и тогоже наблюдателя может существенно изменяться от опыта к опыту. При1 Область аккомодации нормального человеческого глаза простирается с расстояния около 10 см до бесконечности.3изменении аккомодации оптический прибор, вооружающий глаз, долженбыть несколько перефокусирован.

В зрительных трубах этого достигают перемещением окуляра, а в микроскопе — перемещением всей оптической системы относительно предмета. Для того чтобы исключить втеории произвол, связанный с неопределённостью расстояния d, полагают обычно, что глаз наблюдателя аккомодирован на бесконечность.При этом мнимое изображение B должно располагаться в бесконечности, и, следовательно, промежуточное изображение A должно совпадатьс фокальной плоскостью окуляра.При наблюдении предметов с помощью зрительной трубы или микроскопа угловой размер изображения, рассматриваемого глазом, оказывается существенно больше, чем угловой размер объекта при наблюденииневооружённым глазом. Отношение углового размера изображения объекта, рассматриваемого наблюдателем через окуляр прибора, к угловому размеру объекта, рассматриваемого невооружённым глазом, называется угловым увеличением оптического прибора.

При этом в случаемикроскопа полагают, что при непосредственном наблюдении расстояние между объектом и глазом равно расстоянию наилучшего зренияглаза, т.е. 25 см. В случае зрительной трубы всегда предполагается, чторасстояние между объектом и наблюдателем значительно превышаетфокусное расстояние объектива.Увеличение астрономической зрительной трубы. Как было выяснено, при наблюдении далёких предметов с помощью астрономическойзрительной трубы (трубы Кеплера) глазом, аккомодированным на бесконечность, задний фокус объектива совпадает с передним фокусом окуляра.

В этом случае труба является афокальной системой: параллельныйпучок лучей, входящий в объектив, остаётся параллельным по выходеиз окуляра. Такой ход лучей называют телескопическим.Пусть пучок света, попадающий в объектив, составляет с оптическойосью угол ϕ1 , а пучок, выходящий из окуляра, — угол ϕ2 .

Увеличение γзрительной трубы по определению равноγ=tg ϕ2.tg ϕ1(1)Строго говоря, ϕ1 — это угловой размер объекта, рассматриваемогоневооружённым глазом, но при наблюдении бесконечно удалённого объекта с помощью зрительной трубы угол ϕ1 для объектива трубы и дляневооружённого глаза одинаков.Как следует из рис. 4а, угловое увеличение телескопа равно отношению фокусов объектива и окуляра:γ=f1tg ϕ2=.tg ϕ1f2(2)Отношение фокусных расстояний равно отношению диаметров пучка, прошедшего объектив и окуляр (рис.

4б). Ширина пучка, прошедшего объектив, определяется диаметром D1 его оправы; ширина пучка,выходящего из окуляра, — диаметром D2 изображения оправы объектива, даваемого окуляром:D1f1=.(3)f2D2Таким образом, угловое увеличение телескопаγ=tg ϕ2f1D1==.tg ϕ1f2D2(4)Рис. 4. К расчёту увеличения зрительной трубы КеплераВ том случае, когда диаметр D2 пучка, выходящего из окуляра, равендиаметру d0 зрачка наблюдателя (d0 ≈ 5 мм), увеличение телескопаназывается нормальным.Соотношение (4) показывает, что увеличение трубы можно определить следующими тремя способами: путём измерения углов, под которыми предмет виден через трубу и без неё, путём измерения диаметровобъектива и его изображения в окуляре, и наконец, путём измеренияфокусных расстояний объектива и окуляра. В настоящей работе используются все три способа.Рассматривая параллельный пучок лучей, исходящий из бесконечноудалённой точки, лежащей в стороне от оптической оси, можно для простоты ограничиться лучом, проходящим через центр объектива (рис.

4а).На выходе из окуляра угол наклона пучка к оптической оси изменяется.Увеличение галилеевой зрительной трубы. Если заменить положительный окуляр астрономической трубы отрицательным, получаетсягалилеева (или земная) труба. При телескопическом ходе лучей в галилеевой трубе расстояние между объективом и окуляром равно разности45а)Wб) D1?-D26ϕ1ϕ2f1- f2 6f1?6- f2 rа)б)7o6 ϕ2qϕ1qW0F2D1D2?qs0F1 F2 6- f2 f10F1 F26- f 2f1Увеличение микроскопа, следовательно, равно?-γ=Рис. 5.

К расчёту увеличения галилеевой зрительной трубы(точнее — алгебраической сумме) их фокусных расстояний (рис. 5а), аизображение оправы объектива, даваемое окуляром, оказывается мнимым. Это изображение располагается между объективом и окуляром.Легко показать, что формула (4), полученная для астрономической трубы, справедлива и для земной трубы.Достоинством галилеевой трубы является то, что она даёт прямоеизображение.

Поэтому зрительные трубы, бинокли и т.д. делаются посхеме Галилея.Увеличение микроскопа. Рассмотрим ход лучей в микроскопе впредположении, что глаз наблюдателя аккомодирован на бесконечность(рис. 6). Тангенс угла ϕ2 , под которым видно изображение, определяетсясоотношениемl0l(∆ − f1 − f2 )tg ϕ2 ==,(5)f2f1 f2где l0 — размер промежуточного изображения, l — размер предмета, ∆ —длина тубуса (расстояние между линзами).а)lб)lϕ16L-r06qF1F2qqϕ2I0Рис.

6. К расчёту увеличения микроскопаПри наблюдении предмета невооружённым глазом с расстояния наилучшего зрения L угловой размер предмета l равенtg ϕ1 =6l.LУ всех микроскопов, выпускаемых отечественной промышленностью,длина тубуса равна ∆ = 16 см. Следует ещё раз подчеркнуть, что формулы для расчёта увеличения оптических приборов основаны на предположении об аккомодации глаза наблюдателя на бесконечность.

В этомпредположении 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.

Впрочем, как правило, разница между субъективным и объективным увеличениями оптическогоинструмента оказывается незначительной.Можно показать, что при аккомодации глаза на расстояние наилучшего зрения L угловое увеличение микроскопа γ равно линейному Γ:γ=l00 /Ll00tg ϕ2=== Γ,tg ϕ1l/Llгде l00 — размер окончательного изображения.Можно оценить увеличение микроскопа как произведение увеличений объектива Γоб и окуляра Γок :000l ll00= Γоб · Γок .=γ=Γ=ll l0γ = Γ = Γоб · Γок ≈?l(7)С учётом того, что объектив и окуляр микроскопа — короткофокусные линзы (предмет и промежуточное изображение лежат практическив фокальных плоскостях объектива и окуляра, а ∆−f2 ≈ ∆), при аккомодации глаза на расстояние наилучшего зрения увеличение микроскопа-∆tg ϕ2L(∆ − f1 − f2 )=.tg ϕ1f1 f2(6)∆ − f2 L∆ L·≈· .f1f2f1 f2(8)Зная увеличение объектива (в стандартных микроскопах оно обычноуказано на оправе) и длину тубуса (16 см), можно оценить расстояние отобъектива до плоскости, в которой следует располагать предмет.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лабораторной работы