72

Министерство сельского хозяйства российской федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра физики

Ен.Ф.03 физика

Ен.Ф.03 физика и биофизика

Лабораторный практикум

ОПТИКА

Уфа 2007

УДК 535

ББК 22.34

Л 12

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета электрификации и автоматизации сельского хозяйства (протокол № 4 от «27» декабря 2006г.)

Составитель: доцент Белобородова Н.Н.

Рецензент: доцент кафедры физики УГАТУ Сагитова Э.В.

Ответственный за выпуск: зав. кафедрой физики доцент

Юмагужин Р.Ю.

Лабораторный практикум предназначен для студентов всех специальностей.

ОГЛАВЛЕНИЕ

	Введение	4
1	Лабораторная работа № 1 Определение увеличения микроскопа и показателя преломления стекла	5
2	Лабораторная работа № 2 Определение показателя преломления жидкостей рефрактометром	14
3	Лабораторная работа №3 Изучение интерференции света и определение преломляющего угла бипризмы Френеля	21
4	Лабораторная работа №4 Изучение явления дифракции света на дифракционной решетке	30
5	Лабораторная работа №5 Изучение внутренних напряжений в телах с помощью поляризованного света	37
6	Лабораторная работа №6 Определение концентрации глюкозы в растворе по углу вращения плоскости поляризации	47
7	Лабораторная работа №7 Фотометрические характеристики и определение освещенности поверхности с помощью люксметра	54
	Библиографический список	66
	Приложение А	66

Введение

Лабораторный практикум по разделу «Оптика» предназначен для студентов очного и заочного отделений всех специальностей.

Тематика работ соответствует ГОС ВПО и примерной программе дисциплины «Физика», утвержденной Минобразования России в 2000г.

Лабораторные работы рассчитаны на выполнение в течение двухчасового занятия.

На этапе подготовки к работе, при выполнении и оформлении отчета требуется большая самостоятельная работа студентов.

Для понимания физических явлений и законов и защиты результатов приведена необходимая краткая теория. За более полными знаниями и выводами следует обратиться к учебникам, список которых приведен в конце практикума.

В процессе выполнения лабораторных работ студенты имеют возможность приобрести умения обращаться с разнообразным физическими приборами и навыки правильного измерения физических величин и их обработки.

В каждой лабораторной работе указано на практическое использование изучаемых физических явлений.

Лабораторный практикум составлен на основе методических указаний, разработанных преподавателями кафедры физики БГАУ: Посняком В.К., Белобородовой Н.Н.

Лабораторная работа №1

Определение увеличения микроскопа и показателя

преломления стекла

Цель и задачи работы: Изучение основных понятий геометрической оптики, знакомство с устройством и принципом действия микроскопа; определение коэффициента увеличения микроскопа и показателя преломления стеклянной пластинки.

1 Общие сведения

Микроскопом называется оптический прибор, позволяющий получать значительное увеличение изображения малых объектов. Оптическая система состоит из двух линз – короткофокусной собирающей линзы 1 (объектива) и длиннофокусной собирающей линзы 2 (окуляра) (рисунок 1).

Рисунок 1 Оптическая схема микроскопа

Предмет АВ помещается вблизи фокуса F₁ объектива, расстояние от предмета до объектива d ₁F₁. Действительное перевернутое увеличенное изображение А^/В^/ оказывается за фокусом F₂ линзы окуляра на расстоянии f₁l+F₁. На основании рисунка 1 из подобия треугольников получим увеличение объектива К₁:

, (lF₁).

Человек смотрит через окуляр, как через лупу, и видит мнимое увеличенное изображение А^//В^//. Оно находится от окуляра на расстоянии L25 см (расстояние ясного зрения).

Увеличение окуляра K₂ при d₂  F₂, и f₂  L равно:

.

Общее увеличение микроскопа К равно произведению:

. (1)

Оптические микроскопы не могут давать увеличение больше, чем в 2500…3000 раз. Это ограничение связано с дифракцией света на входном отверстии объектива.

Вследствие дифракции на краях диафрагмы, ограничивающей объектив, изображение отдельных точек наблюдаемого предмета получается в виде светлых дисков, окаймленных концентрическими темными и светлыми кольцами. Две близкие точки А и В различимы в поле зрения (разрешимы) при условии, если их изображения перекрываются не более, чем на величину радиуса диска (рисунок 2).

Для микроскопа разрешаемое расстояние У равно приблизительно половине длины волны, т.е. при  0,55 мкм, У  0,3 мкм. Еще меньшие по размеру объекты и расстояния неразличимы. Чтобы увеличить разрешающую способность оптических приборов нужно либо увеличить диаметр объектива, либо уменьшить длину световой волны.

Рисунок 2 Изображение в оптической системе двух близко расположенных точек А и В: 1 – предмет, 2 – оптическая система,

3 – наблюдаемое изображение

Наивысшая разрешающая способность (от 0,01 до 0,0001 мкм) достигается у электронных микроскопов, изображение в которых получается за счет отражения от поверхности пучка электронов, имеющих волновые свойства. С помощью электронных микроскопов можно добиться значительно больших увеличений (до 10⁶ раз), что позволяет наблюдать детали структур размерами до 0,1 нм.