Допуск:

Еремеев Б.Н.

Подпись _________

Лабораторная работа № 41

ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОСКОПА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И СКОРОСТИ СВЕТА В СРЕДЕ

Цель работы: изучение устройства и принципа действия микроскопа, определение его разрешающей способности (предела видимости), показателя преломления стекла и скорости света в стекле.

Приборы и принадлежности: микроскоп, микрометр, миллиметровый треугольник, набор стеклянных пластинок.

Теория:

H – размер предмета

- угол зрения на предмет для глаза

L – расстояние до предмета

f₀ – фокусное расстояние глаза

h – размер изображения предмета

Рис.1 – построение изображения в человеческом глазу

Для увеличения размеров изображения h необходимо увеличить угол зрения . Это достигается приближением предмета к глазу, т.е. уменьшением расстояния L. Однако при нормальном зрении уменьшение L ограничено условием:

, где см – расстояние наилучшего зрения

Увеличение оптического прибора характеризуется угловым увеличением :

, где - угол зрения через прибор

или линейным увеличением K:

, где h’ – размер мнимого изображения

Изображение каждой точки представляет собой дифракционную картину: светлое пятно (главный максимум J), вокруг которого концентрические тёмные (минимум J) и светлые (максимум J) кольца.

Критерий Релея: изображения соседних точек разрешены, если центральный максимум дифракционной картины от одной точки совпадает с первым минимумом от другой точки. Первый минимум наблюдается под углом разрешения :

, где - длина волны в воздухе

D – диаметр отверстия (линзы)

Изображения двух точек разрешены при выполнении условия .

Рис.2 – дифракционная картина

Разрешающая способность оптического прибора определяется по формуле:

Наибольшие увеличения (K = 100 ÷ 1000) при наблюдении очень малых объектов в видимом свете получают с помощью микроскопа. Микроскоп – это оптический прибор, состоящий из двух систем линз: объектива и окуляра.

Объектив создаёт увеличенное действительное обратное изображение размером h, являющееся предметом для окуляра.

Окуляр даёт прямое, мнимое, увеличенное изображение размером h’ на расстоянии наилучшего зрения L_н от глаза. Для микроскопа вместо разрешающей способности R вводится предел видимости (равен наименьшему расстоянию между двумя разрешающими точками предмета):

, где - числовая апертура объектива

n_и – показатель преломления среды

- апертурный угол

D – диаметр входного отверстия объектива

а – расстояние от предмета до объектива

Рис.3 – построение изображения в микроскопе

Расчёт показателя преломления стекла n проводят на основе закона преломления света для лучей, идущих из стекла в воздух:

Рис.4 – ход лучей при преломлении

Для случаев когда

Рис.5 – микроскоп

Рабочие формулы:

D = (8,00±0,02) мм – диаметр входного отверстия объектива;

n_и = 1,000±0,005 – показатель преломления (иммерсия отсутствует);

= (0,550±0,005) мкм – средняя длина световой волны в воздухе;

м/с – скорость света

- предел видимости

- апертурный угол

- абсолютная погрешность

- относительная погрешность

- показатель преломления стекла

- скорость света в стекле

Таблица 1:

№ опыта	Величина и единицы измерения
	D	ΔD	nи	Δnи	λ0	λ	a	Δa	l	Δl
	мм				мкм		мм		м
1
2
3

Таблица 2:

№ опыта	Величины и единицы измерения
	d	Δd	m	k	d’	Δd’
	мм		-	-	мм
1
2
3

Допуск:

Лаборант

Подпись ____________

Расчёты: