5.2 (810516), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Обычноэто 1–3 см.Экспериментальная установка. Набор линз, осветитель, экран, зрительная труба, необходимые для моделирования оптических приборов,7устанавливаются при помощи рейтеров на оптической скамье. Предметом служит миллиметровая сетка, нанесённая на матовое стекло осветителя.Центрирование линз. При юстировке любых оптических приборовважно правильно центрировать входящие в систему линзы. Проходя через плохо отцентрированную систему линз, лучи света отклоняются всторону и могут вообще не доходить до глаза наблюдателя. Центрировать линзы следует как по высоте, так и в поперечном направлении (длячего линзы крепятся на поперечных салазках). Подробно с правиламицентрировки Вы познакомитесь при выполнении задания.Юстировка коллиматора.
При составлении моделей телескопическихсистем необходимо иметь удалённый объект. В качестве такого объектаобычно используется бесконечно удалённое изображение предмета (шкалы осветителя), установленного в фокальной плоскости положительнойлинзы.
Лучи, выходящие из одной точки предмета, пройдя через линзу, образуют параллельный пучок. Устройство такого рода называетсяколлиматором. Для юстировки коллиматора удобно использовать вспомогательную зрительную трубу, предварительно настроенную на бесконечность. Передвигая линзу коллиматора вдоль скамьи, добиваются появления резкого изображения предмета в окуляре зрительной трубы.Измерение фокусных расстояний линз. Для того чтобы сознательно моделировать оптические инструменты, нужно знать фокусные расстояния линз, которые могут быть использованы в качестве объективаили окуляра модели. Фокусные расстояния положительных линз прощевсего найти с помощью вспомогательной зрительной трубы, установленной на бесконечность.
Работа выполняется так же, как при юстировкеколлиматора.При определении фокусного расстояния отрицательной линзы предметом служит изображение сетки, которое даёт вспомогательная положительная линза.ЗАДАНИЕВ работе предлагается определить фокусные расстояния линз, смоделировать трубу Галилея, трубу Кеплера, микроскоп и определить ихувеличения.Не следует касаться поверхности линз пальцами, потому что царапины, пылинки или жирные пятна настекле рассеивают световые лучи и ухудшают чёткость изображения.8I.
Центрировка элементов оптической системы1. Из имеющегося набора отберите собирающие линзы; для этого, держалинзу в одной руке, получите на ладони другой изображение любогоудалённого объекта (окна, лампочки) и оцените на глаз фокусное расстояние. Линза, которая не даёт действительного изображения, — рассеивающая.
Запишите номера линз и приближённые значения фокусныхрасстояний.2. Соберите и отцентрируйте установку. Для этого на одном конце оптической скамьи установите предмет — осветитель с сеткой — и вплотнуюк нему — экран на рейтере. При юстировке системы следует соблюдатьследующие простые правила: все винты рейтеров на скамье и винтыпоперечных салазок должны находиться с одной стороны оптическойскамьи (со стороны экспериментатора).
После всякого перемещения рейтеров вдоль скамьи они должны надёжно закрепляться винтами.Отрегулируйте высоту экрана так, чтобы его центр совпадал с центром яркого круглого пятна от осветителя. Эта операция должна выполняться при плотно затянутом винте, закрепляющем рейтер на оптической скамье.Для перемещения рейтера вдоль скамьи винт следует только слегка ослабить, чтобы не допустить перпендикулярного скамье смещенияцентра.
Перемещая рейтер, прижимайте его к скамье со стороны, противоположной винту.3. Отодвиньте экран от осветителя и разместите в промежутке рейтер содной из собирающих линз.Передвигая линзу и экран вдоль скамьи, добейтесь чёткого изображения края диафрагмы осветителя или миллиметровой шкалы на экране.Закрепите рейтеры. Перемещая линзу поперёк оптической оси, приведите центр изображения к центру экрана.Оптические оси линз устанавливаются параллельно ребру оптической скамьи на глаз.4. Таким же образом центрируются остальные собирающие линзы.
Дляцентрировки рассеивающих линз воспользуйтесь уже отцентрированнойположительной линзой, расположив её впереди отрицательной. Способцентрировки рассеивающих линз продумайте самостоятельно.II. Определение фокусных расстояний тонких линз с помощью зрительнойтрубы5. Для определения фокусных расстояний линз с помощью зрительной трубы (рис. 7) необходимо настроить трубу на бесконечность. Эту настройку проще всего осуществить, наведя трубу на удалённый объект (например, на окно в конце длинного коридора). Предварительно вращением96.7.8.9.10.глазной линзы окуляра трубы настройтесь на резкое видение окулярнойшкалы. Не следует настраивать трубу на предметы, расположенные заоконным стеклом, т.к. оконное стекло часто оказывается недостаточноплоским.Поставьте положительную линзу наСеткарасстоянии от предмета примерноЗрит. трубаравном фокусному. На небольшомрасстоянии от линзы закрепите трубу, настроенную на бесконечность(рис.
7), и отцентрируйте её по высоf те. Диафрагма диаметром d = 1 см,Рис. 7. Определение фокусного раснадетая на ближнюю к осветителюстояния собирающей линзылинзу, уменьшит сферические аберрации и повысит чёткость изображения.Передвигая линзу вдоль скамьи, получите в окуляре зрительной трубы изображение предмета — миллиметровой сетки. При этом расстояние между предметом и серединой тонкой линзы (между проточками наоправах) равно фокусному.Поверните линзу другой стороной к источнику и повторите измеренияфокусного расстояния. По результатам измерений сделайте вывод, можно ли считать линзу тонкой.Измерьте фокусные расстояния остальных положительных линз при помощи зрительной трубы.Для определения фокусного расстояния тонкой отрицательной линзысначала получите на экране увеличенное изображение сетки при помощиодной короткофокусной положительной линзы.
Измерьте расстояние a0между линзой и экраном (удобно взять a0 ' 30 см).Разместите сразу за экраЭкран l ном трубу, настроеннуюf zна бесконечность, и закреЗрит. труба*пите её. Уберите экрани поставьте на его меs1сто исследуемую рассеива a0ющую линзу (рис. 8). Отцентрируйте световой пуРис. 8. Определение фокусного расстояниячок с помощью листа бурассеивающей линзымаги. Перемещая рассеивающую линзу, найдите в окуляре зрительной трубы резкое изображение сетки.
Если изображение недостаточно чёткое — задиафрагмируйте10ближнюю к осветителю линзу и заново проведите настройку с экраном.Подберите оптимальную яркость источника.Измерив расстояние между линзами l, рассчитайте фокусное расстояние рассеивающей линзы f = a0 − l.11. Поверните рассеивающую линзу другой стороной к источнику и повторите измерения.III. Труба Кеплера12. Из имеющегося набора отТелескоп Кеплераберите две собирающихКолл.
линзаЗрит. трубалинзы для создания модели зрительной трубыКеплера с увеличением2–3 (рис. 9). В качествеf - f1 + f 2 коллиматора используйтелинзу с фокусным расРис. 9. Модель телескопастоянием f ' 15–20 см(при этих условиях размеризображения предмета не будет превышать размера поля зрения вспомогательной зрительной трубы).13. Настройте коллиматор при помощи вспомогательной зрительной трубытак же, как Вы делали это при измерении фокусных расстояний.
Чёткость изображения повысится, если надеть на коллиматор диафрагмудиаметром 1 см и уменьшить яркость осветителя.Для последующих расчётов увеличения определите размер изображения l1 одного миллиметра шкалы осветителя в делениях окулярнойшкалы зрительной трубы. Очевидно, l1 = k tg ϕ1 , где k — некоторыйкоэффициент, характеризующий увеличение зрительной трубы, ϕ1 — угловой размер изображения миллиметрового деления шкалы осветителя,наблюдаемого через коллиматор.14. Линзу с максимальным фокусным расстоянием — объектив модели —расположите почти вплотную к линзе коллиматора, окуляр — на расстоянии, примерно равном сумме фокусных расстояний обеих линз трубы.15. Закрепите вспомогательную зрительную трубу за окуляром модели иотцентрируйте световое пятно при помощи листа бумаги.Слегка перемещая окуляр модели вдоль оптической скамьи, получите изображение сетки в объективе вспомогательной трубы.Измерьте расстояние между объективом и окуляром телескопа исравните его с суммой фокусных расстояний.11IV.
Увеличение телескопа16. Рассчитайте увеличение исследуемой модели по формуле (4) через отношение фокусов.17. Для определения увеличения телескопа через тангенсы углов, под которыми объект виден через трубу и без неё, определите размер l2 изображения миллиметрового деления шкалы осветителя в делениях окулярнойшкалы вспомогательной трубы: l2 = k tg ϕ2 . Здесь ϕ2 — угловой размер изображения миллиметрового деления шкалы, наблюдаемой черезисследуемую трубу.Сравнивая угловые размеры изображения с телескопом и без него,определите увеличение телескопа по формуле (1).18. Определите увеличение телескопа, измерив диаметр оправы его объектива и диаметр изображения этой оправы в окуляре. Для этого отодвиньте вспомогательную трубу и расположите экран за окуляром телескопа.
Снимите диафрагму с коллиматора и убедитесь, что световое пятнополностью освещает объектив телескопа и проходит через окуляр. Отодвигая экран от окуляра, получите на нём чёткое изображение оправыобъектива. Поднеся к объективу какой-нибудь предмет (например, крайлинейки), убедитесь, что наблюдается именно изображение оправы объектива. Измерьте диаметр объектива и диаметр его изображения.Можно дополнительно определить увеличение, измерив расстоянияот окуляра до объектива a1 и до экрана a2 .Рассчитайте увеличение трубы через диаметры по формуле (4) исравните результаты, полученные разными методами.V. Труба Галилея19.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
