Упражнение 2. Измерение величины объекта.

Окуляр зрительной трубы снабжен отсчетным крестом, который образован двумя тонкими взаимно перпендикулярными нитями, помещенными вблизи фокальной плоскости глазной линзы окуляра. Вертикальная нить является подвижной. Она перемещается в поле зрения при помощи барабана микрометра 6. Один оборот барабана соответствует перемещению перекрестия в трубе на 1 мм. Барабан разделен на 100 частей, следовательно, смещение нити можно определять с точностью до 0,01 мм.

Порядок выполнения задания:

1. Определить цену деления микрометра l. Для этого:

• установить шкалу с известной ценой деления l на том же расстоянии, на котором в дальнейшем будут помещаться измеряемые объекты;

• навести трубу на шкалу и выбрать отрезок шкалы, содержащий m делений;

• вращением барабана микрометра совместить подвижное перекрестие с одним концом выбранного отрезка и по микрометру произвести отсчет;

• совместить перекрестие с другим концом отрезка шкалы и произвести второй отсчет. Разность этих отсчетов (n) дает величину изображения объекта в фокальной плоскости трубы

• из равенства nl = ml получить цену деления микрометра:

l = ml/n .

2. Определить величину одного из объектов (геометрические фигуры), находящихся в той же плоскости, что и масштабная линейка.

Упражнение 3. Определение поля зрения трубы

Полем зрения оптической системы называется часть пространства (или плоскости), изображаемая этой системой. Для систем, предназначенных для наблюдения значительно удаленных предметов (например, для зрительной трубы, бинокля) поле зрения характеризуется углом  = l/L, где l – расстояние между крайними видимыми точками плоскости, в которой находится рассматриваемый объект, L – расстояние до него. В градусной мере поле зрения можно определить, соответственно, по формуле:

. (2)

В биноклях поле зрения составляет 5—10°, а в самых больших телескопах не превышает несколько дуговых минут.

Порядок выполнения задания:

1. Сфокусировать трубу на линейку, закрепленную на стене.

2. Определить длину той части линейки l, которая видна в трубу.

3. Измерить рулеткой расстояние L от линейки до объектива трубы.

4. 

   а б

   Рис.6 Внешний вид микроскопов МБС-9 (а) МБУ-4А (б)

   Рассчитать поле зрения трубы по формуле (2).

Упражнение 4. Определение углового увеличения микроскопа и линейных размеров предмета

В работе могут использоваться микроскопы разных марок.

Внешний вид микроскопа МБС-9, представлен на фотографии (рис. 6а). Основной узел прибора – оптическая головка 1, в которую вмонтированы все оптические детали. Главный оптический узел – объектив микроскопа 2 крепится снизу к корпусу оптической головки. Выше объектива в корпусе оптической головки установлен барабан, в котором смонтировано пять систем линз. При помощи рукоятки 3, можно поворачивать барабан и изменять увеличение объектива с выбранной системой линз. Величина результирующего увеличения объективной части приведена на рукоятке: 7; 4; 2; 1 и 0,6.

Чтобы установить нужное увеличение, достаточно, вращая барабан, совместить цифру на рукоятке с индексом, нанесенным в виде точки на корпусе микроскопа. При этом перефокусировку микроскопа проводить не нужно. Каждое из положений барабана фиксируется щелчком специального пружинного фиксатора.

Сверху оптической головки установлены две окулярные трубки, в верхней части которых размещаются сменные окуляры 4, увеличение которых указано сверху. В данной работе используется окуляр с увеличением 8^х. В зависимости от положения рукоятки 3 общее увеличение микроскопа с этим окуляром может быть выбрано: 56; 32; 16; 8 и 4,8.

Фокусировка микроскопа, т.е. перемещение оптической головки относительно объекта, производится при помощи рукоятки 5.

В верхней части основания микроскопа 6 имеется круглое окно 7, покрытое стеклом, на которое устанавливаются исследуемые объекты. Под стеклом располагается зеркало с рукояткой вращения 8.

Внешний вид микроскопа МБУ-4А показан на рис.6б.

На основании 1 крепится держатель тубуса 2. Тубус 3 представляет собой цилиндрическую трубу, соединенную с механизмом 4 фокусировки микроскопа. Нижнее отверстие тубуса имеет нарезку для ввинчивания объектива 5. В верхнее отверстие тубуса ввинчивается окуляр 6. На предметном столике 7 располагается исследуемый объект. Под столиком укреплено зеркало 8, необходимое для освещения прозрачных объектов.

Порядок выполнения задания:

А) Определение углового увеличения микроскопа.

1. 

   Рис.7

   Поместите на предметный столик микроскопа лист бумаги и положите на него линейку с миллиметровой шкалой. Вращением винтов 5 (рис.6а) или 4 (рис.6б) настройте микроскоп на четкое видение делений шкалы.

2. Отодвиньте глаз от окуляра примерно на 5-6 см так, чтобы одновременно видеть изображение линейки в микроскопе и лист бумаги невооруженным глазом. Прочертите на бумаге кажущиеся продолжения изображений двух штрихов шкалы линейки, (рис.7, линии a и b). Измерьте расстояние L между ними.

3. Поскольку размер предмета нами взят 2 мм (см. рис.7), а размер его изображения равен L мм, то угловое увеличение микроскопа, согласно формуле (1), равно: .

В) Определение линейных размеров предмета.

1. Определить цену деления C окулярного микрометра. Для этого поместите на предметный столик линейку с миллиметровой шкалой.

2. Совместите m делений шкалы с n делениями окулярного микрометра. Определите цену деления по формуле .

3. Поместите на предметный столик исследуемый предмет и определите его линейные размеры.

Контрольные вопросы

1. Центрированная оптическая система (ЦОС).

2. Кардинальные элементы ЦОС. Построение изображения в ЦОС.

3. Матричный способ описания ЦОС.

4. Толстая линза. Тонкая линза. Оптическая сила линзы.

5. Линейное и угловое увеличение оптической системы.

6. Зрительная труба. Ход лучей в зрительной трубе.

7. Микроскоп. Ход лучей в микроскопе.

8. Сформулируйте цель работы, опишите экспериментальную часть и обсудите результаты.