- •В.Н. Храмов, с.А. Куценко, Теряева с.В. Оптика лабораторный практикум
- •Геометрическая оптика
- •Определение положения кардинальных элементов оптической системы
- •Теоретическая часть
- •2. Описание лабораторных установок
- •2.2. Установка для измерения положения кардинальных элементов сложной оптической системы
- •3. Порядок выполнения работы «Определение фокусного расстояния тонкой линзы»
- •3.1. Определение фокусного расстояния собирающей линзы по расстояниям от предмета до линзы и от линзы до изображения.
- •3.3. Определение фокусного расстояния собирающей линзы по величине перемещения линзы (способ Бесселя)
- •4. Порядок выполнения работы «Определение фокусного расстояния и положения кардинальных элементов сложной оптической системы»
- •5. Контрольные вопросы и задания
- •Отражение и преломление света
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •Внимание! в установке используется высокое напряжение и лазерное излучение. Приборы включают только инженер или преподаватель!
- •4. Контрольные вопросы и задания
- •Определение показателя преломления стекла
- •1. Вывод основного соотношения
- •2. Описание установки
- •4. Контрольные вопросы и задания
- •Закон бугера
- •1.2. Закон Бугера
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы и задания
- •Исследование оптической активности
- •I. Теоретическая часть.
- •2.Описание установки.
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Контрольные вопросы и задания
- •Интерференция света
- •Интерференция сферических волн (бипризма френеля)
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Контрольные вопросы и задания
- •Кольца ньютона
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Контрольные вопросы и задания
- •Дифракция света
- •Зоны френеля
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Контрольные вопросы и задания
- •Дифракция фраунгофера
- •1. Теоретическая часть
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Контрольные вопросы и задания
- •Поляризация света
- •Линейный электрооптический эффект (эффект поккельса)
- •1. Теоретическая часть
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Контрольные вопросы и задания
- •Закон малюса
- •1. Теоретическая часть
- •Преломленная волна частично поляризована. Соотношение
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Контрольные вопросы и задания
- •Оптические спектральные приборы теоретическое введение
- •Спектроскоп на основе вогнутой дифракционной решетки
- •2. Описание установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Контрольные вопросы и задания
- •Изучение призменного монохроматора
- •1. Основные свойства призменных спектральных приборов [9, 11]
- •3. Описание установки
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Контрольные вопросы и задания
- •Список рекомендуемой литературы
- •Содержание
- •Лабораторный практикум
Определение показателя преломления стекла
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение одного из наиболее простых методов определения показателя преломления прозрачного вещества; ознакомление с работой микроскопа.
ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: микроскоп, штангенциркуль, набор прозрачных плоскопараллельных пластинок.
1. Вывод основного соотношения
В основу метода измерения показателя преломления в данной работе положена зависимость параметров оптического изображения данного предмета от показателя преломления окружающей среды. Связь размеров предмета и изображения находится с помощью закона Снеллиуса, вывод которого из граничных условий приведён в предыдущей работе (соотношение 13) .
Рассмотрим следующую задачу. На внутренней стороне стеклянной пластинки в точке С находится предмет. Толщина пластинки h, показатель преломления n. Пусть предмет С наблюдается глазом (см. рис.1).
Рис.1
Нас интересует вопрос: на каком расстоянии h' от верхней поверхности пластинки получается изображение точки С? Для решения этого вопроса предположим, что из точки С выходят два луча, угол между которыми достаточно мал (<<I). Пусть луч СА падает под углом на верхнюю поверхность пластинки. После преломления на этой поверхности лучи СА и СВ выйдут под угламиии, попадая в глаз наблюдателя, создают изображение предмета С в точке D. Таким образом, из-за преломления света произошлоискажение действительного положения точки С. Для количественного рассмотрения степени искажения воспользуемся законом преломления Снеллиуса.
Имеем, ,
откуда .
Поэтому
Для нахождения h` заметим, что
АВ = h = h(1)
С другой стороны
АВ= h`= h`(2)
Поэтому сравнивая (1) и (2), получим:
h` = h =h= h(3)
Выражая черезиз закона Снеллиуса, получаем окончательно
h` = h . (4)
Для частного случая (случай наблюдения под прямым углом к поверхности) имеем: h` = h/n, откуда можно найти: n = h / h` (5)
2. Описание установки
Вработе для определения показателя преломления стекла используется микроскоп. Оптическая схема прибора показана на рис.2.Осветительная часть состоит из зеркала (1), а наблюдательная включает в себя предметный столик (2), куда помещается исследуемый объект, объектив (3), призму (4) и окуляр (5).
Рис.2. Оптическая схема микроскопа
Порядок выполнения работы. .
Для измерений используются две плоскопараллельные пластинки (стекло и оргстекло) с разными толщинами.
3.1. С помощью штангенциркуля измерить их толщины в пяти местах.
3.2. Определить средние значения истинных толщин пластинок и среднеквадратичные отклонениеэтих величин.
3.3. Поместить пластинку на предметный столик. Поднять тубус микроскопа с помощью микрометрического диска, вращая его против часовой стрелки до упора. С помощью ручек грубой фокусировки получить четкое изображение верхнего следа.
3.4. Вращая диск микрометрической фокусировки против часовой стрелки, получить четкое изображение нижнего следа.
3.5. Определить видимую толщину пластинки , повернув микрометрический диск назад до упора и подсчитав число делений. Цена деления в данном положении диска равна 0.025 мм (один оборот диска составляет 0.5 мм).
3.6. Повторить пп.3.3. – 3.5. пять раз для обеих пластинок.
3.7. Определить средние значения видимых толщин пластинок и среднеквадратичные отклоненияэтих величин.
3.8. По формуле найти коэффициент преломления стекла.
3.9. Вычислить доверительный интервал значений .
3.10. Занести результаты в таблицу 1.
Таблица 1. Истинные и видимые толщины пластинок
материал пластинки |
истин-ная толщи-на плас-тинки мм |
сред-нее значе-ние
мм |
средне-квадра-тичное откло-нение мм |
видимая толщина плас-тинки мм |
среднее значение
мм |
средне-квадра-тичное откло-нение мм |
коэффи-циент прелом-ления n |
средне-квадра-тичное откло-нение мм |
довери-тельный интер-вал
% |
стекло |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||
|
| ||||||||
|
| ||||||||
|
| ||||||||
оргстекло |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||
|
| ||||||||
|
| ||||||||
|
|