- •Проверка законов освещённости, фотометрирование источников света.
- •Энергетические величины: мощность излучения, интенсивность излучения, энергетическая освещенность, энергетическая светимость, энергетическая яркость.
- •Фотометрические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость.
- •Законы освещенности. Закон Ламберта.
- •3. Соотношения между энергетическими и фотометрическими величинами. Кривая видности.
- •Методы измерения световых величин. Объективные и субъективные фотометры.
- •3. Связь фокусного расстояния с показателем преломления стекла и радиусами кривизны линзы. Оптическая сила линзы.
- •4. Поперечное увеличение линзы
- •6. Аберрации линз.
- •Лабораторная работа №3
- •Изучение микроскопа.
- •Определение показателя преломления стекла при помощи микроскопа
- •Вопросы для теоретической подготовки:
- •1. Глаз. Угол зрения.
- •2. Лупа. Ход лучей в лупе. Вывести формулу увеличения лупы.
- •3. Микроскоп. Ход лучей в микроскопе. Вывести формулу увеличения микроскопа
- •Числовая апертура объектива и разрешающая способность микроскопа
- •Показатель преломления. Его физический смысл.
- •Почему, камень лежащий на дне водоема камень, кажется ближе?
- •Основные законы геометрической оптики.
- •Измерение показателя преломления жидкостей рефрактометром Аббе и определение показателя преломления твердых тел.
- •Абсолютный и относительный показатели преломления вещества, их физический смысл.
- •Граничные условия для векторов электрического и магнитного полей волны. Вывод законов преломления и отражения света.
- •Отражение и преломление света на границе двух однородных прозрачных диэлектриков
- •Вывод формул Френеля для отраженного и преломленного света. Угол Брюстера.
- •Полное внутреннее отражение. Наблюдение проникновения света во вторую среду при полном внутреннем отражении. Световоды.
- •Полное внутреннее отражение.
- •Применения явления полного внутреннего отражения.
- •Рефракторетр Аббе, устройство и его работа. Призма Амичи.
- •Принцип работы рефрактометра
- •Призма прямого зрения - призма Амичи.
- •Оптическая схема рефрактометра.
- •Методика работы с рефрактометром ирф-23.
- •Фазовая и групповая скорость волны, формула Рэлея.
- •Распространение электромагнитной волны. Фазовая и групповая скорости Фазовая скорость.
- •Групповая скорость.
- •Лабораторная работа № 5 Определение дисперсии стеклянных призм с помощью гониометра Вопросы для теоретической подготовки:
- •1. Вывести соотношение для угла наименьшего отклонения луча в призме.
- •2. Устройство гониометра и принципы измерения преломляющих углов и углов наименьшего отклонения стеклянных призм.
- •3. В чем состоит явление дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсия. Электронная теория дисперсии (с выводом).
- •4. Разрешающая сила призмы.
Лабораторная работа № 5 Определение дисперсии стеклянных призм с помощью гониометра Вопросы для теоретической подготовки:
1. Вывести соотношение для угла наименьшего отклонения луча в призме.
Х од лучей в призме. На одну из поверхностей призмы, показатель преломления которой относительно окружающей среды есть n, падает луч под углом i2. Исходя из закона преломления, построим ход луча в призме (рис. 5.1). Угол между преломляющими поверхностями обозначим через А. (преломляющий угол призмы). Линия пересечения преломляющих поверхностей называется преломляющим ребром. Плоскость, перпендикулярную этому ребру, принято называть главным сечением призмы. Угол между продолжениями падающего и вышедшего (под углом и) лучей обозначим через φ (угол отклонения луча в призме). Так как φ есть внешний угол треугольника BCD, то . Как видно из Рис. 7.22, . Тогда для угла отклонения имеем . Согласно закону преломления, и . Отсюда
(5.1)
Подставляя значения и в выражение для φ, имеем
(5.2)
Найдем минимальное значение угла отклонения. Легко доказать, что Следовательно, есть условие минимума. Тогда
. (5.3)
Это равенство имеет место при и . Поскольку , то физический смысл имеет только условие , откуда следует, что . Так как , то - т.е. угол отклонения минимален при симметричном расположении падающего на призму и вышедшего из нее лучей (когда луч внутри призмы параллелен ее основанию). Следовательно, для φмин получаем
φмин=2arcsin(nsin A/2)–A. (5.4)
Отсюда
(5.5)
2. Устройство гониометра и принципы измерения преломляющих углов и углов наименьшего отклонения стеклянных призм.
Зрительная труба
Зрительные трубы используются для увеличения объектов, расположенных на больших расстояниях. Зрительная труба состоит из объектива и окуляра. У трубы настроенной на бесконечность задний фокус объектива должен совпадать с передним фокусом окуляра (рис.5.0). Объектив представляет собой соберающую линзу. Окуляр может быть собирающей или рассеивающей линзой. Если окуляр является собирающей линзой, то зрительная труба относится к кеплеровому типу. Труба с рассеивающей двояковогнутой линзой, используемой в качестве окуляра называется зрительной трубой Галилея. Данный тип оптических труб имеет небольшую длину и дает прямое изображение предмета. Однако поле зрения такой трубы невелико, поэтому она используется в театральных биноклях. В зрительных трубах кеплерова типа поворот изображения осуществляется за счет установки дополнительной соберающей линзы на двойном фокусном расстоянии от изображения, полученного в объективе. Она не изменяет размер изображения, а только переворачевает его. В оптических биноклях со зрительными трубами такого типа переворот изображения осуществляется за счет четырехкратного полного внутреннего отражения в системе двух призм. При этом изубражение не только переворачивается, но и сдвигается в боковом направлении.
Угловое увеличение зрительной трубы равно , где D, d – ширина падающего и выходящего пучков лучей, f1, f2 – фокусные расстояния объектива и окуляра, соответственно.
Описание Гониометра.
Г ониометр служит для точного измерения углов и находит широкое применение в оптических лабораториях. В настоящей работе этот прибор применяется для исследования дисперсии стеклянных призм.
Гониометр Г-5 состоит из следующих основных частей (рис.5.2): коллиматора 3, столика 7, алидады 17 со зрительной трубкой 12, которые крепятся на массивном основании 23. На столике 7 размешаются следующие предметы. Наклон столика относительно вертикальной оси регулируется специальным винтом 8.
Коллиматор служит для получения параллельного пучка лучей. Он состоит из объектива 5 и щели 1, ширина которой (от 0 до 2 мм.) регулируется микрометрическим винтом 2. Коллиматор крепится неподвижно на основании гониометра. Настройка коллиматора на параллельность производится винтом 4.
Зрительная труба состоит из объектива 9 и окуляра 13. Объективы коллиматора и зрительной трубы одинаковы. Фокусировка трубы производится винтом 2. Наклон коллиматора и зрительной трубы к горизонтальной оси изменяется винтом 6 и 10 соответственно.
С хема окуляра зрительной трубы приведена на Рис.5.3 свет от лампы Л проходит защитную стеклянную пластинку 2 и попадает на автоколлимационную сетку А, содержащую две взаимно перпендикулярные щели. Свет, прошедший через сетку, попадает на две прямоугольные призмы Р, на гипотенузе грани которых нанесен полупрозрачный слой с коэффициентом отражения 50%. Светящийся крест можно увидеть невооруженным глазом, если заглянуть в зрительную трубку со стороны столика гониометра. При юстировке на столик ставится предмет с отражающей плоской поверхностью. После отражения от нее пучок лучей возвращается назад в зрительную трубу. В этом случае светящийся крест можно увидеть через окуляр трубы. Кроме того, в окуляре имеется еще одна сетка С, на которой изображен отсчетный крест.
Совмещение изображения обоих крестов рассматриваются через окулярные линзы О. Резкость видимого изображения отсчетного креста регулируется вращением оправы окуляра 14.
Важнейшим узлом гониометра является устройство, служащее для отсчета угла поворота зрительной трубы вокруг вертикальной оси, проходящей через центр столика. На этой оси крепится прозрачное кольцо (лимб), расположенное в корпусе прибора. Па поверхности лимба нанесена, гикала с делениями. Лимб разделен на 1080 делений. Цена деления 20'. Оцифровка делений произведена через 1'. Шкалу лимба можно наблюдать через окуляр отсчетного устройства 16 при включенном освещении прибора. Выключатель 22 расположен на нижней части основания. Резкость изображения шкалы регулируется вращением оправы окуляра 15. Шкала микрометра рассчитана таким образом, что при перемещении ее на 600 делений верхнее изображение штрихов лимба смещается относительно нижнего на 10'. Цена деления шкалы микрометра 1.
Ч тобы снять отсчет по лимбу, необходимо при помощи оптического микрометра точно совместить между собой изображения верхних и нижних штрихов лимба в левом, окне окуляра отсчетного микроскопа. Эта операция проводится вращением маховика оптического микрометра 18. Число градусов равно видимой ближайшей левой от вертикального индекса цифре.
Число десятков минут равно числу интервалов, заключенных между верхним штрихом, который соответствует числу отсчитанных градусов, и нижним оцифрованным штрихом, отличающимся от верхнего на 180' (Рис.5.4). Число единиц минут отсчитывается по шкале микрометра в правом, окне по левому столбцу чисел, число секунд по правому.
Число единиц секунд равно числу делений между штрихами - от отсчитанного числа десятков секунд до неподвижного горизонтального индекса.