Работа № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УВЕЛИЧЕНИЯ ОБЪЕКТИВА МИКРОСКОПА

И РАЗМЕРОВ МАЛЫХ ОБЪЕКТОВ

Приборы и принадлежности:

1. Микроскоп.

2. Окулярный микрометр.

3. Объективный микрометр.

Краткая теория и описание установки

Микроскоп состоит из башмака 4 подковообразной формы, который имеет снизу три опорные площадки 1, что придает микроскопу устойчивое положение; коробки микрометрического механизма 2, привинченной к башмаку микроскопа; тубуса 5, в котором закреплена револьверная головка 6 со сменными объективами 9 и окуляр 10; предметного столика 21; который может вращаться относительно вертикальной оси при ослаблении винта 13. Осветительная система микроскопа состоит из зеркала 18, конденсора 8 с диафрагмой 19 (рис. 2).

Микрометрический механизм 2 приводится в движение рукоятками 11 и служит для более точной фокусировки. Грубая фокусировка осуществляется при помощи рукоятки 14.

рис. 2.

Оптическая система микроскопа состоит из двух частей: объектива и окуляра. Объектив представляет собой сложную систему линз с очень коротким фокусным расстоянием. Он дает действительное изображение a b предмета АВ, который должен находиться от него на расстоянии, не многим больше главного фокусного (рис. 3). Увеличенное изображение предмета рассматривается далее через окуляр, действующий как лупа. Окуляр устанавливается так, чтобы изображение a b, получаемое от объектива, находилось от окуляра на расстоянии, несколько меньше главного фокусного расстояния окуляра.

рис. 3

Объектив действует как двояковыпуклая линза, его линейное увеличение равно:

, (1)

где - расстояние между верхним фокусом объектива и нижним фокусом окуляра,

F_ОБ – главное фокусное расстояние объектива.

Увеличение окуляра определяется формулой:

(2)

где L – расстояние ясного зрения, L=25÷30 см,

F_ОК – главное фокусное расстояние окуляра.

Общее увеличение микроскопа

. (3)

В настоящей работе требуется определить размеры малых объектов (толщину волоса, толщину штриха объективного микрометра). Для определения размеров малых величин нужно знать увеличение объектива микрометров. Окулярный микрометр изображен на рис. 4

рис. 4

Он состоит из кожуха 1, основания с хомутиком, который надевается на тубус микроскопа 5 и закрепляется винтом 3. В кожухе имеется окуляр 2. Отсчетный механизм окулярного микрометра устроен следующим образом: в фокальной плоскости окуляра микрометра расположена неподвижная стеклянная пластинка со шкалой (от 0 до 8 мм) (рис. 5. В этой же плоскости расположена вторая пластинка с перекрестием и двумя рисками.

рис. 5

Вторая пластинка связана с барабаном микрометрического винта 4 (рис. 4), при вращении которого перекрестие и две риски перемещаются в поле зрения окуляра относительно неподвижной шкалы. Шаг винта равен 1 мм, следовательно, при повороте барабана на один оборот перекрестие переместится на одно деление шкалы. Барабан винта разделен на 100 делений, следовательно, повороту на одно деление барабана соответствует перемещение перекрестия и рисок на 0,01 мм. Таким образом, по неподвижной шкале отсчитывают целые миллиметры, а по барабану – сотые доли миллиметра. Отсчет по неподвижной шкале в поле зрения определяется положением рисок. Отсчет по барабану микрометрического винта производится как в обычном микрометре. Например, риски в поле зрения расположены между 4 и 5 делениями шкалы в поле зрения окуляра (рис. 3). Отсчет по барабану равен 35 делениям. Полный отсчет по шкале окуляра равен в этом случае 4,35 мм. Для определения увеличения объектива нужен еще объективный микрометр, который представляет собой шкалу, нанесенную на круглую стеклянную пластинку с делениями по 0,01 мм. Объективный микрометр устанавливается на предметный столик микроскопа. Если совместить шкалы объективного и окулярного микрометров и навести центр перекрестия сначала на какой-нибудь штрих объективного микрометра (этому штриху соответствует отсчет N₁ по шкале окулярного микрометра), а потом навести центр перекрестия на другой штрих шкалы объективного микрометра (этому штриху соответствует отсчет N₂ по шкале окулярного микрометра). То увеличение объектива микроскопа, очевидно, можно определить по следующей формуле:

, (4)

где - число делений по шкале объективного микрометра. разделяющих,

взятые для измерения.

- цена деления объективного микрометра, .

Зная увеличение объектива, легко определить толщину малого объекта, например, волоса. Для этого нужно сделать два отсчета по окулярному микрометру, соответствующих границам объекта. Разность отсчетов дает величину изображения. Чтобы определить величину самого объекта, нужно эту разность разделить на увеличение объектива:

(5)

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Упражнение № 1. Определение увеличения микроскопа.

1. Изучить устройство микроскопа по инструкции.

2. Положить на предметный столик микроскопа объективный микрометр.

Сфокусировать микроскоп на резкость изображения шкалы

объективного микрометра.

3. Вращая барабан (рис. 3) по часовой, совместить центр перекрестия с изображением какого-нибудь деления шкалы объективного микрометра. Сделать отсчет по шкале окулярного микрометра (N₁).

4. Продолжая вращать барабан, совместить центр перекрестия с

изображением другого деления шкалы объективного микрометра.

Сделать отсчет (N₂).

5. Подсчитать число делений на шкале объективного микрометра,

взятое при измерении.

6. По формуле (4) вычислить увеличение объектива микроскопа.

7. Повторить опыт три раза с разным числом делений .

8. Вычислить среднее значение увеличения , погрешности.

Результаты всех измерений занести в таблицу № 1.

ТАБЛИЦА № 1.

№ п/п	N1 Мм	N2 мм	Z	а мм	, %
1. 2. 3.
Ср. Зн.				0,01

Упражнение № 2. Определение размеров малых объектов.

1. Вместо объективного микрометра положить на предметный столик микроскопа волос, зажатый между двумя покровными стеклами.

2. Вращая барабан 4, навести центр перекрестия на левую границу объекта, снять при этом отсчет , по шкале окулярного микрометра. Навести центр перекрестия на правую границу объекта. Снять соответствующий отсчет .

3. Повторить опыт три раза. Найти среднее значение и .

4. По формуле 5 определить толщину объекта .

5. Вычислить погрешности. Результаты занести в таблицу № 2.

ТАБЛИЦА № 2.

№ п/п	, мм	, мм	мм	%	, мм
1. 2. 3.
Ср. Зн.

К О Н Т Р О Л Ь Н Ы Е В О П Р О С Ы.

1. Начертить ход лучей в микроскопе. Чему равно увеличение микроскопа?

2. Что такое разрешающая способность? Как можно увеличить разрешающую способность микроскопа?

3. Устройство микроскопа.

4. Вывести формулы увеличений микроскопа.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.И. Иверонова. Физический практикум, 1956, стр.

2. Г.С. Ландсберг. Оптика, М.: Физматлит, 2003.