Лабораторна робота Опт.1

ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКА ЗАЛОМЛЕННЯ СКЛЯНОЇ ПЛАСТИНКИ ЗА ДОПОМОГОЮ МІКРОСКОПА

Мета роботи: вивчити будову мікроскопа, навчитися працювати з ним та ознайомитись із методом визначення показника заломлення прозорої пластинки за допомогою мікроскопа.

Основні теоретичні відомості

Метод визначення показника заломлення за допомогою мікроскопа є одним із важливих оптичних методів. Мікроскоп оптичний прилад, який дає змогу одержати збільшене зображення малих обєктів. Людське око може розрізняти на відстані нормального зору (25 см) дрібну структуру, тобто якщо відстані між її сусідніми елементами не менше ніж 0,08 мм. Розміри бактерій, органічних клітин, дрібних кристалів значно менші від цієї величини, тому для визначення їхніх форм і розмірів використовують оптичні мікроскопи, які дають можливість розрізняти структуру з відстанню між елементами до 0,1 мкм, тобто збільшувати зображення мікрообєкта приблизно в 1200 разів. Подальше збільшення зображення оптичними мікроскопами неможливе, тому що дифракція світла призводить до спотворення зображення й обмежує роздільну здатність мікроскопа (максимальна роздільна здатність становить 200 нм).

Оптичний мікроскоп складається із двох основних частин механічної та оптичної.

Механічна частина складається із штатива, рухомого тубуса з кремальєрою, предметного столика. За допомогою мікро- та макрометричних ґвинтів здійснюється фокусування мікроскопа.

Оптична частина складається із освітлювача, об’єктива й окуляра.

Принцип дії мікроскопа

Дія мікроскопа пояснюється на рис. 3, на якому показана його оптична схема та хід променів.

Від джерела світло падає на дзеркало 1 і, пройшовши ірисову діафрагму 2 та конденсор 3, освітлює об’єкт АВ, який лежить на предметному столику 4. Діафрагма 2 та конденсор 3 забезпечують рівномірне освітлення поля зору. Апертурні діафрагми 7 і 6 , які встановлені біля відповідно окуляра 8 та об’єктива 5 відповідно допомагають поліпшити зображення предмета.

Досліджуваний об’єкт АВ розміщують трохи далі від головної фокальної площини об’єктива між його фокусомі подвійним фокусом. Об’єктив 5, що складається із системи лінз, дає дійсне, обернене та збільшене зображення (проміжне) АВоб’єкта АВ у площині польової діафрагми 7, яка лежить від окуляра 8 на відстані трохи меншій, ніж. Це зображення розміщується на відстані від заднього фокуса об’єктива.

Проміжне зображення АВрозглядається оком (9–кришталик, 10–сітківка) крізь окуляр 8. Окуляр дає додаткове збільшення_окі утворює уявне, пряме та збільшене зображення АВна відстані найкращого зору D = 250 мм. На сітківці ока утворюється зображення АВпредмету АВ.

Загальне збільшення мікроскопа

, (1.1)

де _окзбільшення окуляра,_обзбільшення об’єктива.

Побудуємо хід променів в плоскопаралельній пластинці при розгляді її під мікроскопом (рис. 4). Нехай в точку В (нижня подряпина) падає пучок світла від освітлювача. Розглянемо два промені з цього пучка: промінь А₁В, що падає в точку В перпендикулярно до поверхні пластини, та промінь А₂В кут падіння якого і. Промінь А₂В, заломившись двічі, вийде з пластинки в точці С (промінь СD) паралельно початковому напрямку. Промінь СD буде зміщений на деяку відстань внаслідок заломлення. Промінь А₁В пройде пластинку без заломлення (промінь ВК). Око крізь мікроскоп буде бачити уявне зображення нижньої подряпини (точка В) на перетині продовжень променів А₁В (PK) і СD (CB). Товщина пластинки буде здаватися зменшеною до величини h(відстань ВP).

З рис. 4 видно, що

; (1.2)

. (1.2)

Поділивши вираз (1.2) на (1.2) і використавши закон заломлення

,

де n показник заломлення скляної пластинки, дістанемо

. (1.3)

У реальних умовах пучок від освітлювача спрямовується майже перпендикулярно до пластинки, тому кут і дуже малий, отже sin i 1. Тоді вираз (1.3) можна записати у вигляді

. (1.4)

Отже, вимірявши дійсну товщину пластинки h та уявну h', можемо обчислити показник заломлення.

Потрібне устаткування: оптичний мікроскоп, штангенциркуль, набір плоскопаралельних скляних пластинок.