- •Лабораторная работа № 1
- •Цель работы.
- •Принадлежности.
- •Формула линзы.
- •5. Оптические системы.
- •6. Аберрации.
- •7. Ход работы.
- •8. Контрольные вопросы.
- •9. Задачи по теме.
- •Лабораторная работа № 2
- •Изучение микроскопа и рефрактометра. Определение показателя преломления стеклянной пластинки и жидкости
- •Цель работы.
- •2. Микроскоп, его устройство.
- •3. Показатель преломления.
- •4. Рефрактометр.
- •5. Дисперсия света.
- •6. Ход работы
- •7. Контрольные вопросы.
- •8. Задачи по теме.
- •Лабораторная работа № 3
- •Определение радиуса кривизны стеклянной линзы по кольцам Ньютона
- •Цель работы.
- •3. Необходимые предварительные знания.
- •4. Кольца Ньютона
- •5. Интерференция в тонком клине.
- •6. Ход работы.
- •7. Обработка экспериментальных данных.
- •8. Контрольные вопросы.
- •9. Задачи по теме.
- •Лабораторная работа № 4
- •Изучение интерференции света в плоскопараллельной пластине. Определение показателя преломления пластины
- •1. Цель работы.
- •2. Введение в волновую оптику.
- •3. Методы наблюдения интерференции
- •4. Когерентность.
- •5 . Интерференция света от плоскопараллельной пластинки.
- •6. Ход работы.
- •7. Обработка результатов.
- •Лабораторная работа № 5
- •Изучение дифракции света на одной щели
- •1. Цель работы.
- •2. Принцип Гюйгенса-Френеля.
- •3. Дифракции света на щели.
- •4. Ход работы.
- •5. Обработка результатов.
- •6. Контрольные вопросы
- •7. Задачи по теме.
- •Лабораторная работа № 6
- •Определение характеристик лазерного диска по дифракционной картине
- •1. Цель работы.
- •2. Двоичная система исчисления.
- •3. Принцип записи и хранения информации на cd.
- •4. Лазерная головка.
- •5. Лазерная запись.
- •6. Теория метода измерения плотности записи.
- •7. Методика проведения измерений.
- •8. Ход работы.
- •9. Контрольные вопросы.
- •10. Задачи по теме.
- •Лабораторная работа № 7
- •Определение показателя преломления призмы с помощью оптического гониометра
- •1. Цель работы.
- •2. Назначение гониометра и принцип его работы.
- •3. Назначение и принцип действия коллиматора.
- •4. Назначение и принцип работы зрительной трубы.
- •5 . Работа коллиматора совместно со зрительной трубой.
- •6. Назначение и принцип работы автоколлиматора.
- •7. Методика измерения углов на гониометре.
- •8. Измерение углов призмы методом отражения.
- •9. Автоколлимационный метод измерения углов призмы.
- •1 0. Устройство гониометра.
- •11. Правила снятия отсчёта на гониометре.
- •12. Подготовка гониометра к работе.
- •13. Порядок проведения измерений и оформления результатов.
- •14. Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа № 8
- •Изучение вращения плоскости поляризации оптически активных жидкостей с помощью сахариметра
- •1. Цель работы.
- •2. Поляризация.
- •3. Описание установки.
- •4. Примеры отсчета показаний по нониусу.
- •5. Правила пользования поляриметрическими кюветами.
- •6. Ход работы.
- •7. Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа № 9
- •Исследование явления Фарадея и определение постоянной Верде для водного раствора сахара
- •1. Цель работы.
- •2. Явление поляризации.
- •3. Ход работы.
- •4. Контрольные вопросы.
- •5. Задачи по теме.
- •Лабораторная работа № 10
- •Калибровка монохроматора. Изучение спектров испускания Hg и Na
- •Цель работы.
- •Понятие «спектральный анализ», классификация его типов.
- •Виды спектров испускания.
- •4. Спектр атома водорода.
- •5. Постулаты Бора.
- •6. Калибровка монохроматора.
- •Определение длин волн спектра натрия.
- •8. Контрольные вопросы.
- •9. Задачи по теме.
- •Лабораторная работа № 11
- •Изучение спектров поглощения интерференционных светофильтров с помощью спектрофотометра
- •1. Цель работы.
- •2. Основные характеристики светофильтров.
- •3. Устройство интерференционного светофильтра.
- •4. Спектральные приборы.
- •5. Оптическая схема и принцип работы спектрофотометра.
- •6. Ход работы.
- •7. Содержание отчета.
- •8. Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа № 12
- •Определение концентрации растворов с помощью кфк
- •1. Цель работы.
- •2. Назначение и технические данные.
- •3. Принцип действия.
- •4. Порядок действий при определении концентрации вещества в растворе.
- •5. Ход работы.
- •5.Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа № 13
- •1. Цель работы.
- •9. Контрольные вопросы.
- •10. Задачи по теме.
- •2. Доза ионизирующего излучения и единицы измерения.
- •3. Дозиметрические приборы.
- •4. Газонаполненные детекторы.
- •5. Контрольные вопросы.
- •Лабораторная работа № 15
- •Определение температуры черного тела при помощи пирометра
- •1.Цель работы.
- •2. Определение и назначение пирометра.
- •3. Классификация пирометров.
- •4. Применение пирометров.
- •5. Принцип действия пирометров.
- •8. Контрольные вопросы.
- •9. Задачи по теме.
5 . Работа коллиматора совместно со зрительной трубой.
Изображение щели остаётся неподвижным при любом смещении коллиматора, не изменяющем ориентацию в пространстве. Но поворот оси коллиматора относительно оси зрительной трубы вызывает сдвиг этого изображения. На рис.7.3 изображена схема работы коллиматора совместно со зрительной трубой: 1 – осветитель; 2 – коллиматор; 3 – зрительная труба; 4 – глаз.
6. Назначение и принцип работы автоколлиматора.
Сущность автоколлимации заключается в объединении в одном приборе коллиматора и зрительной трубы. Автоколлиматор используется для того, чтобы с высокой точностью устанавливать плоские отражающие поверхности перпендикулярно его оптической оси.
Автоколлиматор представляет собой зрительную трубу со специальным окуляром, который называется автоколлимационным. В работе используется автоколлимационный окуляр-куб с двумя сетками (рис.7.4). Автоколлиматор состоит из объектива 2, светоделительного кубика 3, склеенного из двух прямоугольных призм, причём, в плоскости склейки одна из гипотенузных граней полупрозрачна (тонкий слой алюминия). За кубиком в фокальной плоскости окуляра установлена стеклянная пластинка с перекрестием 4 (вид Б), а далее окуляр 5. Между осветительной лампой 7 и кубиком 3 установлена (в строго фокальной плоскости объектива) вторая стеклянная пластинка, на которой на слое алюминия прочерчен прозрачный крест (вид А).
Если перед автоколлиматором установить плоскую отражающую поверхность 1 перпендикулярно оптической оси автоколлиматора, то изображение светящегося креста сетки 6 совпадёт с перекрестием сетки 4. При отклонении отражающей плоскости изображение светящегося креста будет смещаться.
При выключенном осветителе автоколлиматор можно использовать в качестве зрительной трубы.
7. Методика измерения углов на гониометре.
Законы, лежащие в основе оптических измерений углов.
В основе измерения углов оптическими методами лежат законы геометрической оптики: закон прямолинейного распространения света и закон отражения света.
Закон прямолинейного распространения света состоит в том, что свет между двумя точками в однородной среде распространяется по прямой, соединяющей эти точки.
Законы отражения света:
1. Отражённый луч лежит в плоскости, проходящей через падающий луч и нормаль (перпендикуляр) к отражающей поверхности, восстановленный из точки падения луча на поверхность (рис. 7.5).
2. Угол отражения ψ равен углу падения φ, причём углы отсчитываются от нормали N к поверхности.
8. Измерение углов призмы методом отражения.
И з аналитической геометрии известно, что ориентация любой плоскости в пространстве задаётся однозначно нормалью к этой плоскости. Это позволяет, зная направления двух световых лучей (падающего на плоскость и отражённого от неё), определить нормаль к отражающей поверхности как биссектрису образованного этими лучами угла.
На практике нет необходимости находить биссектрису угла между падающим и отражённым лучами. Достаточно того, что эта биссектриса всегда существует и единственна, т. е. знание направлений падающего и отражённого лучей эквивалентно знанию направления нормали к данной плоскости.
П ри измерении углов на гониометре вместо отдельного луча используется параллельный пучок лучей выходящих из коллиматора параллельно его оси (см. рис. 7.6): 1 – коллиматор; 2 – зрительная труба; , – углы падения и отражения параллельного пучка света на поверхность Р; N – нормаль к поверхности Р; – угол отклонения поверхности Р от первоначального положения. Отражённый от плоской поверхности пучок лучей наблюдают через зрительную трубу. При любом угле между коллиматором и зрительной трубой существует только одно положение отражающей плоскости Р, при котором изображение щели коллиматора будет наблюдаться в перекрестии зрительной трубы. Это будет тогда, когда отражённый от плоскости Р пучок лучей будет идти параллельно оси трубы. При отклонении плоскости Р от такого положения на некоторый угол отражённый от плоскости Р луч повернётся на угол 2, а благодаря угловому увеличению зрительной трубы, равному γ, получим, что изображение щели сместится на угол 2γ.
И звестно, что невооружённым глазом человек в состоянии различить две точки, наблюдаемые под углом 1′. При помощи зрительной трубы при увеличении γ=30 можно зафиксировать отклонение плоскости от первоначального положения на угол, равный 1". К тому же это легко сделать, т.к. перекрестие окуляра является репером, т.е. задаёт первоначальное положение, относительно которого наблюдается смещение изображения щели. Для того чтобы измерить угол между двумя плоскостями, например, между гранями призм, гониометре имеется лимб (проградуированная круговая шкала), жёстко связанный с поворотным столиком, на который помещается призма.
На рис. 7.7 представлена схема измерения углов призмы методом отражения: 1 – зрительная труба, 2 – коллиматор, 3 – лимб, 4 – предметный столик, 5 – призма, N1, N2, N3 – нормали к граням призмы, α12, α13, α23 – углы призмы, β12, β13, β23 – углы между нормалями к граням призмы.
Призму устанавливают таким образом, чтобы пучок света, идущий из коллиматора, отражаясь от одной из граней призмы, давал в перекрестии сетки окуляра изображение щели (рис.7.7). Затем поворачивают столик вместе с призмой и лимбом так, чтобы получить изображение щели коллиматора при отражении света от второй грани призмы. Угол поворота столика при этом будет равен углу между нормалями к соответствующим граням призмы и легко может быть найден по формуле:
, (7.2)
где 12 – угол поворота столика, А1, А2 – отсчёты по лимбу соответственно.
Легко показать, что угол между гранями призмы 12 связан с углом поворота столика 12 формулой:
. (7.3)
Для определения углов призмы 23 и 13 необходимо пользоваться формулами, аналогичными (7.2) и (7.3), при соответствующих значениях индексов.
Высокая точность измерения углов на гониометре обусловлена не только большим угловым увеличением зрительной трубы, но также качеством поворотной системы гониометра и возможностью снимать отсчёты по лимбу с такой же точностью, с которой можно регистрировать отклонения плоскости от фиксированного положения (1").