Література.

1. В.М.Никифоров, “Технология металлов и конструкционные материалы”,М., Высш. шк., 1980

2. И.И.Жуковец, “Механические испытания материалов”, М., Высш, шк., 1980

3. Ю.А.Геллер, А.Г.Рахштадт, “Материаловедение”, М., Мет., 1975

4. И.А.Цурпал, М.П.Барабан, В.М.Швайко, “Сопротивление материалов”, (лаб. работы), К., Вища шк., 1978

Лабораторна робота № 3

Тема: Металографічний мікроскоп.

Мета роботи: Визначення характеристик оптичної системи мікроскопа.

Прилади і матеріали: Мікроскоп Метам -Р1, об’єкт-мікрометр, зразки для вимірювання.

Теоретичні відомості.

Металографічний мікроскоп складається з оптичної системи, освітлювальної системи та механічної системи.

Оптична система включає в себе об’єктив, окуляр та низку допоміжних елементів: дзеркала, призми і т.і.

Об’єктив дає дійсне, збільшене зображення предмету і є складним сполученням лінз, розміщених в одній спільній оправі.

Окуляр дає уявне збільшення (тобто збільшення проміжного зображення).

Д ля зручності безпосереднього спостереження око повинно знаходитися на відстані ~25 см. Об’єктив можна підвести дуже близько до досліджуваного об’єкту, відстань до об’єкту може бути лише трохи більша від фокусної відстані об’єктива, тому збільшення об’єктива можна вважати Y_об = 250/F_об. Збільшення окуляра дорівнює збільшенню лупи, тобто Y_ок = 250/F_ок. Загальне збільшення мікроскопа Y= Y_ок ∙ Y_об

Окуляри та об’єктиви, які входять до складу мікроскопа, мають різні величини збільшення. Звичайні окуляри (Гюйгенса) збільшують від 2 до 15 разів, компенсаційні – до 25 разів; в той час збільшення об’єктивів буває найчастіше від 9 до 95 разів.

Підбір комбінації об'єктива та окуляра здійснюється такимчином, щоб загальне збільшення не перевищувало величини максимального корисного з більшення мікроскопа. Максимальне корисне збільшення мікроскопа визначається за формулою:

М = d₁/d (1)

де: d₁ - максимальна роздільна здатність людського ока, рівна 0,3 мм;

d - максимальна роздільна здатність оптичної системи.

Максимальна роздільна здатність оптичної системи визнача­ється з умов дифракції згідно рівнянню:

(2)

де: λ - довжина хвилі світла (для білого світла ~ 6000 А);

n - коефіцієнт заломлення;

sinα/2 - половина кута розкриття вхідного світлового пучка.

Величина nsinα/2, яка входить до рівняння (2), називається-числовою апертурою, позначаєтіся літерою А і разом з фокусною відстанню наноситься на об'єктив. Корисне збільшення в повітрі для видимого світла можна прийняти рівним 1000 апертур об'єктива. Знаючи збільшення об'єктива, неважко вирахувати максимальне можливе збільшення окуляра і навпаки.

На практиці збільшення мікроскопа визначають за допомогою об'єкт-мікрометра (ОБМ} - прозорої лінійки, на якій нанесений 1 мм, поділений на 100 частин, тобто 1 поділка дорівнює 0,01мм, -. і окуляр-мікрометра (ОКМ), тобто окуляра, в який вставлена прозора скляна пластинка, поділена на деяке число поділок (як правило через 0,1 мм). OKМ використовується у випадках, коли треба визначити розміри досліджуваного об'єкта. Застосовуючи одночасно ОКМ і OБМ, можна точно встановити ціну поділки окуляр-мікрометра і виміряти розміри об'єкта.

Для цього окуляр-мікрометр обертають таким чином, щоб йо­го шкала співпала зі шкалою OБM. Далі, пересуваючи предметний столік разом із встановленим ОБМ, суміщують початкові поділки обох шкал або інші поділки, прийняті за нульові, та підраховують кількість поділок на певній ділянці (бажано на найбільшій) до спів-падання кінцевих поділок обох шкал. В цьому випадку ціна однієї псділки ОКM дорівнює:

D=ZT/A (3)

де: Z - ціна поділки шкали об'єкт-мікрометра (0,01 мм);

Т, А - число поділок об'єкт- і окуляр-мікрометра від початко­вих де кінцевих взаємне суміщених поділок.

Так, наприклад, якщо число поділок ОБМ на рівній ділянці з ОКМ дорівнює 10, а ОКМ - 50 і ціна однієї поділки OБM 0,01 мм, то

D=0,01·10/50=0,002 мм

Збільшення мікроскопа за допомогою ОБМ та ОКМ можна визначити за формулою:

(4)

де: x - ціна поділки окуляр-мікрометра (як правило 0,1 мм);

Y_ок- збільшення окуляра.

Освітлювальна система мікроскопа складається з - джерела світла, системи лінз, світлофільтрів та діафрагм.

Розрізняють дослідження об'єктів в світлому і темному полі. При дослідженні в темному полі застосовують епіоб’єктиви, які мають навкруги оправ з об’єктивами параболічні дзеркала, на які падають тільки крайні промені від джерела світла.

При дослідженні в світлому полі, тобто при вертикальному освітленні, світлові промені попадають на предмет через об'єктив, який збирає їх на поверхні предмета.

Механічна система мікроскопа має штатив, тубус та предметний столик. Столик можна пересувати в горизонтальній площині в двох взаємно-перпендикулярних напрямках. В тубусі змонтовані механізми грубої та мікрометричної подачі.