3.2 Труба Кеплера

Перед началом работы убедитесь в том, что оптические оси коллиматора и вспомогательной трубы совпадают, а плоскость осветительной шкалы перпендикулярна оси системы. При этом в окуляре вспомогательной трубы должно наблюдаться отчетливое изображение осветительной щели.

Упражнение 1

Из имеющегося набора линз соберите модель трубы Кеплера с увеличением . Поместите объектив модели вплотную к линзе коллиматора, между объективом и вспомогательной зрительной трубой устанавливают окуляр модели. Перемещая окуляр модели вдоль оптической системы, следует добиться отчетливого изображения осветительной щели в окуляре вспомогательной трубы. Такое положение окуляра модели трубы Кеплера соответствует телескопическому ходу лучей в ней (модель настроена на бесконечно удаленные предметы). В этом случае расстояние между окуляром и объективом модели должно равняться сумме их фокусных расстояний. В соответствии с (2.1):

(2.7)

В данном случае – угловой размер осветительной щели на выходе коллиматора, – на выходе исследуемой трубы. Для определения Г необходимо с помощью окулярного микрометра вспомогательной трубы измерить – ширину осветительной щели, наблюдаемой с помощью вспомогательной трубы на выходе коллиматора, и – ширину осветительной щели на выходе исследуемой трубы. Очевидно, что , а , где – коэффициент, зависящий от увеличения вспомогательной трубы и фокусного расстояния коллиматора, поэтому

. (2.8)

Таким образом, измерив (размер щели без трубы) и (размер щели с трубой) с помощью (2.8) можно определить Г.

Упражнение 2

Из выражения (2.1) и рис. 2.1 следует, что

. (2.9)

Для определения увеличения таким способом следует перед объективом модели поставить дополнительный источник света так, чтобы он освещал всю оправу объектива, за окуляром модели поместить экран и, перемещая его вдоль оптической оси системы, получить чёткое изображение оправы объектива, формируемое окуляром. Измерить и .

3. Труба Галилея

Упражнение 3

Соберите на оптической скамье модель зрительной трубы Галилея с увеличением , оставив неизмененным коллиматор, собранный ранее. С помощью вспомогательной трубы, настроенной на бесконечность, в соответствии с пунктом 3.2 установите телескопический ход лучей с модели трубы Галилея. Используя (2.8) определите увеличение трубы в соответствии с пунктом 3.2 данной работы.

3.4. Микроскоп

Упражнение 4

Соберите модель микроскопа с угловым увеличением . Для этого выберите из имеющегося набора две положительные линзы с разными фокусными расстояниями и используйте их в качестве объектива и окуляра модели микроскопа. Определите длину тубуса L по формуле (2.6). В соответствии с этим значением L расположите объектив и окуляр на оптической скамье. Перемещая осветитель со щелью вдоль оптической скамьи, сфокусируйте модель микроскопа на щель осветителя (до появления отчетливого увеличенного изображения) наблюдая его через окуляр модели. После этого проделайте следующий опыт.

Расположите позади окуляра модели установленную на бесконечность вспомогательную зрительную трубу и наблюдайте изображение предмета в окуляре трубы. Легко сообразить, что резкость этого изображения определяется аккомодацией глаза в опыте по фокусировке модели микроскопа. Студентам рекомендуется самостоятельно разобраться в этом.

Для определения увеличение следует рядом с оптической скамьей на одном уровне с изображением щели поместить линейку, расположив ее перпендикулярно щели. Наблюдая одним глазом изображение щели в окуляре, а другим – линейку, необходимо «совместить» их изображения и измерить ширину изображения щели. Результат измерения зависит от аккомодации глаз и положения линейки. Рекомендуется устанавливать линейку на расстоянии от глаза. Увеличение определяется, как

, (2.10)

где - ширина осветительной щели,

- ширина её изображения.

Поменяв местами, объектив и окуляр, не меняя длины тубуса, заново сфокусируйте микроскоп и определите его увеличение. Сравните полученные результаты с расчетным (2.6) увеличением.