Vorobyev_Volnovaya_optika_Difraktsia

ление интенсивности в изображении. Для этого по шкале 10 на корпусе модуля (целые деления) и шкале 5 отсчетного барабана (десятые и сотые доли деления) определяют координату нужной точки изображения в делениях шкалы. Снятие отсчета ясно из рис.8. Цену деления (приблизительно 1 мм) определяют с помощью калибровочной сетки. Для наблюдений в прямом пучке кронштейн 9 с зеркалом можно снять, отвернув два винта 7.

Рис. 7. Модуль 3 - микропроектор

Рис. 8. Схема микропроектора. Работа со шкалами (отсчет 1,26 дел.)

131

Расстояние b = 30 мм полезно знать при “нацеливании” изображения на нужную точку экрана с соблюдением перпендикулярности отраженного пучка по отношению к оптической оси. Общая длина “ломаного” луча от линзы микропроектора до экрана определяется конструкцией установки и равна 300 мм.

Рис. 9. Модуль 5 – конденсор

МОДУЛЬ 5 (конденсор, рис.9) содержит короткофокусную линзу 1 и экран 2, расположенный в фокальной плоскости линзы и установленный посредством обоймы З в двухкоординатном держателе 4. На экране нанесена двухкоординатная шкала 5. Пучок лазерного излучения собирается в фокусе линзы F формируя точечный источники в плоскости экрана.

Рис. 10. Модуль 6 – объектив

132

Модуль 6 (объектив, рис.10) содержит тонкую линзу с фокусным расстоянием +100 мм в двухкоординатном держателе. Предназначен для формирования пучков излучения (как правило, совместно с модулем 5) и для опытов по геометрической оптике.

Рис.11

МОДУЛЬ 8 (рис.11) содержит кассету для установки экранов с изучаемыми объектами в двухкоординатном держателе.

Рис.12. Кассета в поворотном	Рис. 13. Поляризатор в поворотном
держателе	держателе

133

МОДУЛЬ 10 (рис.12) содержит кассету, а МОДУЛЬ 12 (рис.13) - поляризатор, которые могут поворачиваться вокруг оптической оси установки. Плоскость поляризатора (т.е. плоскость колебаний вектора Е излучения, прошедшего через поляризатор) установлена параллельно направлению рукоятки 1 шкалы поворотного держателя.

Рис. 14

МОДУЛЬ 13 (Стол поворотный, рис 14) предназначен для установки объектов с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, а также для отсчета угловых координат и углов поворота. Поворот стола производится ручкой 1, отсчет угловых координат производится по основной шкале 2 (цена деления 2º) и нониусу 3 (цена деления 0,5º). Рычаг 4. поворачивают до совпадения его вертикальной риски с одним из делений основной шкалы и снимают отсчет по основной шкале, к полученному значению прибавляют отсчет по нониусу. Углы поворота определяются как разности угловых координат. Винтом 5 регулируют наклон платформы стола и установленного на столе объекта.

Рис.15. Модуль 27. Соленоид.

134

Рис.16. Модуль 7. Отражатель.

1 - стойки с пазами для объектов; 3 - поворотный держатель зеркала; 2 зеркало полупрозрачное; 4 - рейтер.

МОДУЛЬ 7 (отражатель, рис.16) содержит полупрозрачное или “глухое” зеркало, поворачиваемое вокруг вертикальной оси, и спаренный держатель объектов. Модуль обеспечивает вывод излучения перпендикулярно оптической скамье для удобства наблюдения, а также немного удлиняет оптическую скамью за счет излома луча. При использовании полупрозрачного зеркала (в комплексах ЛКО1А) модуль позволяет совмещать два изображения.

Рис. 17. Окуляр-микрометр с держателем

135

Окуляр-микрометр (рис.17) предназначен для наблюдения с увеличением и для измерения координат объектов, изображаемых в объектной плоскости В-В, совмещённой со шкалой и подвижным визиром. Изображения рассматривают через линзу-лупу 3, фокальная плоскость которой близка к плоскости В-В. Координаты визира отсчитываются по шкале и отсчётнону барабану с разрешением 0,01 мм. согласно инструкции по эксплуатации прибора.

Корпус 1 прибора установлен на держателе 2, с помощью которого прибор можно закрепить в функциональном модуле. Расстояние плоскости В- В от плоскости А-А отсчета координат держателя (рис.17) с4 = мм. При установке окуляр-микрометра в модуле 7 (рис.18) для определения координаты объектной плоскости В-В в общей оптической схеме нужно знать расстояние с5 = 68 мм.

Рис.18. Окуляр-микрометр, установленный в отражателе

Для проведения опыта Юнга и опытов с бипризмой с источником белого света окуляр-микрометр можно также установить на правой боковине каркаса ЛКО-IА (рис.19). Две возможные ориентации окуляр-микрометра позволяют измерять горизонтальные или вертикальные координаты.

МОДУЛЬ 4 - фоторегистратор (рис.19) предназначен для измерений распределений интенсивности. В корпусе 1 помещён фотодатчик с усилителем фототока и цифровым вольтметром. Окно 2 датчика (щель размерами 0,3х4 мм) находится на передней панели 3 прибора в центре визирного креста. На боковой стенке установлен разъём питания 4 типа СГ-5 и тумблер 5 переключения режимов работы. Прибор подключается к разъёмам

136

питания в полости каркаса установки с помощью кабеля с двумя разъемами СШ-5. С помощью штырей на задней стенке корпуса фоторегистратор подвешивают на задней стенке каркаса установки (штыри вставляют в отверстия в стенке), при этом окно фотодатчика оказывается на уровне оптической оси установки.

Тумблер переключения режимов имеет два положения. При верхнем положении рукоятки (режим фоторегистратора) цифровой дисплей фоторегистратора показывает ток фотодатчика с разрешением 0,5 нА. Этот ток пропорционален световому потоку, падающему на окно датчика. Усиленный сигнал фотодатчика с коэффициентом 2мВ/нА выводится на контакт разъема.

При нижнем положении рукоятки вольтметр фоторегистратора измеряет напряжение на контакте “1” разъема с разрешением 1 мВ. На этот контакт можно подать напряжение от дополнительного фотодатчика или иного источника сигнала.

Рис. 19. Фоторегистратор

137

ОБЪЕКТЫ

Рис.20. Набор объектов в коробках-кассетах

Набор изучаемых объектов хранится в коробках-кассетах в полости каркаса установки. Объекты, как правило, смонтированы в экранах размерами 80х40х4 мм, которые вставляются в кассеты функциональных модулей. Номера объектов нанесены на экранах. В таблице (стр.4) приведен базовый набор объектов, являющийся частью расширенного набора, поэтому некоторые номера в перечне отсутствуют.

Большая часть объектов - тонкие пластины, пленки или линзы, расположенные в средней плоскости соответствующего экрана. При установке экрана в кассету функционального модуля эта плоскость сказывается напротив риски рейтера или иной характерной отметки на модуле. Тем самым определяется координата объекта на оптической скамье. Содержание объектов, как правило, понятно из таблицы (стр.4). Поясним некоторые из них.

ОБЪЕКТ 2 - сетка с шагом 1 мм, используется для калибровки увеличения оптических устройств.

138

Рис.23.. Объект 5.

Рис.24. Объекты 25 и 25М

ОБЪЕКТ 5 (рис.23) - плоскопараллельная стеклянная пластина толщиной 4-8 мм. Точное значение толщины указывается в паспорте установки или определяется студентом самостоятельно. Пластина 1 смонтирована на кронштейне 2. Ближайшая к экрану поверхность пластины находится на расстоянии l0 = 9 мм от средней плоскости экрана 3 (это расстояние потребуется при расчетах оптических явлений).

ОБЪЕКТЫ 15 ÷ 24 и 27 ÷ 36 - пленки с определенным распределением коэффициента пропускания. Качество пленок соответствует требованиям голографии. Пленки чувствительны к механическим воздействиям, их нельзя трогать пальцами.

ОБЪЕКТЫ 25 и 25М (рис.24) - раздвижные щели. Щель 25М имеет шкалу с ценой деления 0,05 мм, по которой можно снимать “на глаз” отсчеты с разрешением и погрешностью 0,01 мм.

ОБЪЕКТ 39 - пластина слюды толщиной 30-60 мкм (точное значение приведено в паспорте или определяется студентом). В плоскости пластины находятся две главные оси кристалла, соответствующие показателям пре-

ломления n1 = 1,590, n2 = 1,594

ОБЪЕКТЫ 40 и 41 - кварцевые пластинки, толщина d которых опреде-

ляется условием d n		n			m	или d n		n			m при этом
	2	1	2				2	1	4

d : 1мм, что соответствует m ? 1. В базовом наборе эти объекты, как правило, отсутствуют.

139

ОБЪЕКТ 43 - кювета для газов, в которую ввёрнуты две короткие трубки (штуцеры) для подключения к пневмоблоку при измерении показателя преломления воздуха. Защитные стекла (окна кюветы) имеют резиновые уплотнения, обеспечивающие герметичность кюветы. Длина воздушного столба - 120 им.

ОБЪЕКТ 44 - кювета для жидкостей. Предназначена для изучения оптических явлений при прохождении света через жидкость длина столба жидкости - 120 мн.

Для заполнения жидкостью отворачивают крышку кюветы, снимают защитное стекло и наливают жидкость так, чтобы получить слегка выпуклый мениск. Затем, кладут стекло на мениск и завинчивают крышку. Таким методом удается заполнить кювету без воздушных пузырей. Излишки жидкости вытирают - чистой салфеткой.

ОБЪЕКТЫ 48 и 49 - кюветы для жидкости с толщиной d слоя жидкости соответственно 10 и 20 мн. Предназначены для измерения показателя преломления жидкостей, а также для измерения показателя поглощения растворов путем сравнения интенсивности света, прошедшего через слои жидкости разных толщин.

Суммарная толщина двух стеклянных окон кюветы d 3,4 мм.

ОБЪЕКТ 45 - свободный экран, в который студент может установить интересующий его объект. Белая наклейка служит экраном при наблюдениях в прямом пучке лазера.

ОБЪЕКТ 46 - “Кольца Ньютона” (рис.25) содержит сложенные вместе плоскую пластину 1 и линзу 2 с выпуклой поверхностью большого радиуса (около 3м). Вблизи точки контакта поверхностей в отражённом свете невооруженным глазом наблюдается интерференционное пятно, состоящее из нескольких колец. Это пятно должно находиться приблизительно в середине окна объекта. При необходимости пятно перемещают, отпуская или слегка затягивая юстировочные винты 3. При этом нужно следить, чтобы поверхности оставались в контакте, и в то же время не создавалось значительное усилие прижатия, вызывающее чрезмерную деформацию поверхностей, определяемую по отклонению формы интерференционных колец от круговой.

Рис. 25. Объект 46. “Кольца Ньютона”

140