Описание экспериментальной установки
При построении модели микроскопа используются две собирающие линзы – объектив и окуляр, фокусные расстояния которых равны 94 и 110 мм соответственно. Предметом наблюдения служит прямоугольная сетка, нанесенная на стеклянной пластинке, или другой геометрический рисунок на слайде. Объект освещается лампой накаливания. Промежуточное изображение, даваемое объективом, можно наблюдать, установив между объективом и окуляром специальный экран. Держатели всех перечисленных элементов закрепляются в рейтерах, которые могут перемещаться вдоль оптической оси системы.
В других упражнениях используется микроскоп МБУ-4.
Измерения и обработка результатов
Упражнение 1. Построение модели микроскопа.
Установите объектив и окуляр модели микроскопа так, чтобы расстояние l между ними превышало в 1,3 – 1,5 раза сумму фокусных расстояний линз. Перед объективом поместите предмет и осветите его. Наблюдая через окуляр, перемещением предмета вдоль оптической оси сфокусируйте систему на четкое увеличенное изображение предмета.
Поместив между объективом и окуляром экран, найдите положение промежуточного изображения, которое дает объектив. (Это изображение мы и рассматриваем через окуляр).
Определите увеличение, которое дает построенный микроскоп. Для этого измерьте расстояния от предмета до объектива (a1), от объектива до промежуточного изображения (b1) и от окуляра до промежуточного изображения (a2). Отношение b1/a1 дает увеличение объектива N1 .Увеличение N2, даваемое окуляром, можно найти как отношение расстояния наилучшего зрения (L ≈ 25 см) к отрезку a2. Общее увеличение микроскопа N = N1 ּN2.
Повторите все измерения и вычисления, увеличив на 5 – 10 см расстояние между объективом и окуляром.
Результаты, полученные в упражнении, сведите в табл. 1. Здесь же запишите фокусные расстояния объектива (f1) и окуляра (f2).
Таблица 1
№ |
l |
f1 |
a1 |
b1 |
N1 |
f2 |
a2 |
L |
N2 |
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В отчете по лабораторной работе опишите, как располагаются в оптической схеме модели микроскопа объект наблюдения и его промежуточное действительное изображение относительно фокусов объектива и окуляра. Как изменяется увеличение микроскопа с ростом расстояния между объективом и окуляром?
Упражнение 2. Получение с помощью микроскопа действительного изображения объекта наблюдения.
В упражнении 1 с помощью модели микроскопа наблюдались мнимые, увеличенные изображения предмета. Используя в качестве исходной одну из оптических схем, реализованных в этом упражнении, проследите, как нужно переместить окуляр для того, чтобы получить действительное, увеличенное изображение объекта наблюдения на удаленном экране. Найдите расстояние a2 от окуляра до промежуточного изображения, даваемого объективом, в этом случае и сравните его с фокусным расстоянием окуляра.
Упражнение 3. Определение цены деления окулярной шкалы микроскопа МБУ-4.
Для определения цены деления d окулярной шкалы микроскопа используется дифракционная решетка с известным расстоянием между ее штрихами (0,01 мм). Сфокусируйте микроскоп на штрихи дифракционной решетки и найдите такой отрезок l на ней, на котором укладывается целое число интервалов окулярной шкалы. Если число интервалов равно n, то
Упражнение 4. Измерение с помощью микроскопа линейных размеров объекта наблюдения.
Зная из упражнения 3 цену деления окулярной шкалы, найдите линейные размеры объекта наблюдения (по указанию преподавателя).