Контрольные вопросы

1. Законы геометрической оптики.

2. Явление полного внутреннего отражения.

3. Принцип действия рефрактометра Аббе.

4. Применение явления полного внутреннего отражения.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПРЕДМЕТА

И ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА

С ПОМОЩЬЮ МИКРОСКОПА

Общие сведения

Микроскоп представляет собой оптическую систему, состоявшую в основном из двух линз. Первая линза (1-объектив), обращенная к наблюдаемому объекту АВ, создает действительное обратное изображение A₁B₁. Это изображение, в свою очередь, является предметом по отношению ко второй линзе (2-окуляру), которая, действуя как лупа, дает мнимое, увеличенное по отношению к A₁B₁ изображение A₂B₂ на расстоянии ясного зрения от глаза наблюдателя (рис. 1).

Рис. 1. Ход лучей в микроскопе

Характеристиками увеличения оптической системы являются:

‑ угол зрения - угол, под которым наблюдатель видит предмет или изображение предмета;

‑ линейное увеличение микроскопа - отношение линейного размера изображения A₂B₂ к истинному размеру предмета AB:

;

(1)

‑ угловое увеличение микроскопа – это отношение тангенса угла зрения , под которым видно изображение, даваемое микроскопом, к тангенсу угла зрения _o, под которым виден предмет невооруженным глазом:

.		(2)
Рис.2. Угловое увеличение микроскопа	Из рис.2 угловое увеличение микроскопа: , (3) где и углы зрения изображения и предмета AB, – расстояние от объекта до плоскости, в которой помещается глаз наблюдателя, обычно это длина тубуса, равная 160 мм (рис.2). Тогда, учитывая формулу (1),

. (4)

Если рассмотреть объектив как проекционный прибор, то величина изображения A₁В₁ представляется формулой:

,

(5)

где F_об – фокусное расстояние объектива, а – расстояние от изображения до центра объектива.

Окуляр работает как лупа с фокусным расстояние F_ок, для которой линейное увеличение равно

,

(6)

где d – расстояние ясного зрения глаза наблюдателя (250 мм).

Тогда, учитывая формулу (6), имеем:

.

(7)

В результате совместного увеличения объективом и окуляром

.

(8)

Таким образом, для определения линейных размеров малых объектов с помощью микроскопа необходимо знать его линейное (или угловое) увеличение. Линейное увеличение микроскопа равно произведению увеличений объектива и окуляра:

.

(9)

Микроскоп может быть использован для определения показателя преломления стекла.

Рассмотрим схему прохождения лучей через стеклянную плоскопараллельную пластинку (рис.3). В точку А, находящуюся на нижней поверхности стеклянной пластинки, падают два луча света 1 и 2.

Рис. 3 Ход лучей через плоскопараллельную пластинку

Луч 2 падает на пластинку нормально к ее поверхности и поэтому проходит сквозь пластинку и выходит в воздух в точке С (луч 2) не испытывая преломления. Луч 1 преломляется и выходит из пластинки в точку О (луч 1). При выходе из пластинки луч образует угол преломления r –

больший, чем угол падения i. Если смотреть из точки O по направлению OE, то наблюдатель видит точку пересечения лучей OE и АС не в точке A, а в точке Е, т.е. толщина пластинки будет казаться равной СЕ. Из рис. 3 видно, что кажущаяся толщина пластинки СЕ=h меньше истиной толщины СА=Н.

Для лучей, близких к нормально падающим лучам, углы падения и преломления малы, поэтому и , тогда

.

Из рис.3 имеем:

.

(9)

Следовательно_, показатель преломления стекла можно найти из отношения истинной толщины пластинки к ее кажущейся толщине.