Квант оптика

Рис. 1. Оптическая схема пирометра.

4.5.3.Объектив пирометра имеет фокусное расстояние 254 мм и светоси-

лу 1:3.

4.5.4.Окулярный тридцатикратный микроскоп обеспечивает диоптрийную настройку в пределах ±5 диоптрий,

4.5.5.Баллон лампы имеет скошенные торцы для устранения влияния отраженного света при фотометрировании. Дугообразная вольфрамовая нить пирометрической лампы с одной стороны сошлифована на половину диаметра. Нить лампы сошлифованной стороной обращена к микроскопу, т. е. к наблюдателю.

4.5.6.Поглощающие стекла 4 и 6 установлены на пути светового потока

ипредназначены для расширения диапазона измеряемых температур.

4.5.7.Красные светофильтры 2 служат для монохроматизации светового

потока.

4.6. Общий вид пирометра показан на рис. 2.

4.6.1.Пирометр ЭОП-66 представляет собой телескоп, состоящий из объектива 2 и окулярного микроскопа 8, оправы, которых закреплены в кронштейне.

4.6.2.К кронштейну крепится блок ламп 4, в котором помещены три патрона с лампами

4.6.3.Телескоп пирометра устанавливается на основании 7.

4.6.4.C помощью ручки червяка 15, при затянутом стопоре 13, телескоп пирометра плавно поворачивается на угол до 25° в горизонтальной плоскости, а ручкой 14 фиксируется в выбранном положении.

4.6.5.При необходимости быстрого поворота в горизонтальной плоскости следует ослабить стопор 13 и ручку фиксатора 14, после чего вручную повернуть кронштейн.

4.6.6.Основание пирометра 7 имеет винтовые опоры 16, позволяющие наклонять оптическую ось прибора в пределах ±3°.

4.6.7.Для получения четкого изображения объектов, расположенных на различных расстояниях от прибора, объектив пирометра с помощью ручки 3 перемещается вдоль оптической оси.

4.6.8.Перемещение окуляра микроскопа S вдоль оптической оси обеспечивает необходимую диоптрийную наводку.

61

Рис.2

4.6.9.Пирометр снабжен тремя пирометрическими лампами 6, которые закрепляются в патронах.

4.6.10.Поворотом ручки 9 лампы поочередно вводятся в поле зрения окуляра пирометра.

4.6.11.Котировочные шарниры позволяют при юстировке поворачивать лампы и наклонять их в любых направлениях.

4.6.12.Регулировочный винт 11 обеспечивает перемещение лампы в вертикальном направлении.

4.6.13.Стопорный винт 10 предназначен для фиксации лампы в выбранном положении.

4.6.14.Подключение напряжения к пирометрической лампе осуществляется с помощью контактов, скользящих по контактным доскам. Контактная система обеспечивает подключение напряжения только к лампе, находящейся в поле зрения окуляра пирометра.

4.6.15.Градуировка пирометрических ламп производится предприятиемизготовителем после их старения.

4.6.16.Для расширения температурной шкалы пирометр снабжен кассетой 12 со стеклянными поглощающими стеклами и выносным поглотителем

18.

4.6.17.Кассета поглотителей 12 вынимается из коробки блока ламп 4 с помощью толкателя 20.

4.6.18.Для монохроматизации светового потока пирометр снабжен кассетой 5 со светофильтрами.

4.6.19.Кассета светофильтров 5 крепится к коробке блока ламп двумя

винтами 19.

62

4.6.20.Поворотный механизм кассеты поглотителей 12 и кассеты светофильтров 5 обеспечивает введение соответствующих стекол в поле зрения окуляра пирометра.

4.6.21.Положение кассеты 12 и кассеты 5 обозначается индексами (точками) по окружности кассеты.

4.6.22.В первом окне кассеты светофильтров 5 установлено бесцветное стекло, во втором и третьем окне установлены красные фильтры, один из которых устанавливается вместе с диафрагмой, предназначенной для уменьшения яркости измеряемого объекта при неизменном спектральном составе светового потока; в четвертом окне устанавливаются светофильтры любых марок при проведении научно-исследовательских работ.

При выпуске пирометра предприятие-изготовитель устанавливает в этом окне зеленое стекло.

4.6.23.Реостат с секциями грубой и тонкой регулировки накала пирометрических ламп имеет плавный ход. На реостате указано направление вращения для каждой секции реостата, соответствующее увеличению и уменьшению тока в пирометрической лампе, и отмечены положения: «ВКЛ.» и «ОТКЛ.».

4.6.24.Сопротивление реостата секции грубой регулировки составляет 28±2 Ом. Сопротивление реостата секции тонкой регулировки составляет 1±0,5 Ом. Реостат позволяет устанавливать ток в пирометрической лампе в интервале от 0,3 до 0,6 А с точностью 10 мкА, при этом напряжение источника питания должно быть в пределах от 4 до 6 В.

5.ПОДГОТОВКА ПИРОМЕТРА К РАБОТЕ

5.1.Пирометр поставляется в футляре. Для подготовки пирометра к работе необходимо:

а) вынуть из футляра пирометр, предварительно вывернув четыре шпильки, крепящие основание пирометра ко дну футляра; б) снять колодки и извлечь реостат;

в) извлечь стабилизированный источник питания и техническую документацию; г) отвернуть болт, крепящий основание защитного щитка ко дну футляра и

собрать щиток.

5.2.Установить пирометр перед объектом на основании, устойчивом к сотрясениям и вибрациям.

5.3.Ослабить ручку фиксатора 14 и стопор 13 (рис. 2).

5.4.Снять защитные крышки с объектива, окуляра и блока ламп.

5.5.Установить в поле зрения окуляра тот патрон, в котором находится нужная для работы пирометрическая лампа (согласно «Свидетельства о Государственной поверке»), с помощью ручки 9 (рис.2).

5.6.Подключить к пирометру реостат и приборы, согласно измерительной схеме (рис. 3).

63

5.7.Увеличением тока в цепи обеспечить видимое свечение нити лампы.

5.8.Добиться чёткого изображения нити лампы перемещением окуляра микроскопа.

5.9.Убедиться в правильности расположения вершины нити пирометрической лампы относительно отверстия дымчатой диафрагмы, помещенной в окуляре пирометра. Вершина нити пирометрической лампы должна находиться в центре отверстия дымчатой диафрагмы. В случае неправильного расположения нити следует провести юстировку лампы 6. Для этого необходимо отвернуть колпак и, ослабив стопорный винт 10, с помощью шарнира и регулировочного винта (рис. 2) выставить вершину нити.

Рис. 3. Схема подключения пирометра.

1.Батарея аккумуляторная 1,2—2,2 В.

2.Потенциометр Р348, класс точности 0,002.

3.Нормальный элемент, класс точности 0,001.

4.Катушка электрического сопротивления измерительная Р321, 0,1 Ом, класс точности 0,01.

5.Реостат.

6.Стабилизированный источник питания 6 В.

7.Амперметр 1 А.

8.Пирометр оптический ЭОП-66.

5.10.Зафиксировать выбранное положение лампы, затянув стопорный винт 10, придерживая рукой регулировочный винт 11 (рис. 2). После чего надеть защитный колпак.

5.11.Установить кассету светофильтров 5 в положение «•», кассету поглотителей 12 (рис. 2) согласно таблице 3.

5.12.Навести пирометр на объект, температура которого измеряется. Затянув стопорный винт 13, плавно поворачивая телескоп пирометра ручкой червяка 15 и одновременно меняя наклон его опорами 16, добиться такого

64

положения, чтобы изображение объекта перекрывало отверстие дымчатой диафрагмы или располагалось в его центре.

5.13. Зафиксировать положение кронштейна после наведения пирометра на объект ручкой 14 (рис. 2).

5.14. Поворотом ручки 3 (рис. 2) добиться в поле зрения окуляра чёткого изображения визируемого объекта. При этом изображение объекта и нити пирометрической лампы в поле зрения окуляра должны быть одинаково чёткими.

5.16. Установить кассету светофильтров в положение «••», при этом изображение объекта не должно меняться или смещаться.

65

Приложение №2

Модульный учебный комплекс МУК-ОК «КВАНТОВАЯ ОПТИКА»

Позволяет проводить лабораторные работы по темам:

1.Внешний фотоэффект;

2.Внутренний фотоэффект;

3.Фотодиод:

•Фотодиодный режим;

•Вентильный фотоэффект;

4.Опыт Франка-Герца;

5.Тепловое излучение;

6.Вакуумный диод:

•Контактная разность потенциалов;

•Распределение электронов по скоростям при термоэлектронной эмиссии.

В состав комплекса входят:

Блок амперметра-вольтметра Блок управления монохроматическими источниками (8 длин волн) с регулируемой интенсивностью.

Два источника напряжения Блок питания лампы с регистрацией напряжения и тока.

Регистратор излучения на двух длинах волн(0.6 мкм и 0.95 мкм) Стенд, содержащий:

•-фотоэлемент

•-фоторезистор

•-фотодиод

•-тиратрон для наблюдения опыта Франка-Герца

•Вакуумный диод

66

Приложение 3

Краткое описание модульного лабораторного учебного комплекса

МУК-О (по оптике)

1.Назначение

1.1.Модульный учебный комплекс МУК-О или микролаборатория (в дальнейшем по тексту «комплекс») предназначен для проведения физического практикума в высших учебных заведениях по разделу волновая и квантовая оптика курса общей физики.

Комплекс позволяет проводить лабораторные работы по темам:

– интерференция света;

– дифракция света;

– закон Малюса;

– определение угла Брюстера;

– взаимодействие поляризованного света с оптически анизотропным веществом;

– тепловое излучение.

2.Технические данные

2.1.Длина волны лазерного излучателя 0,65 мкм.

2.2.Требуемое напряжение питания белого осветителя 0-15 В при токе до 1

А.

2.3. Комплекс снабжен механическими отсчетными устройствами углов поворота.

3. Устройство и принцип работы блоков комплекса

3.1. Принцип работы оптического блока

Оптический блок (см. рисунок) состоит из основания 10, на котором установлены и закреплены электронный блок 11 и стойка 8, служащая вертикальной оптической скамьей. На стойке смонтированы следующие оптические узлы:

Устройство 1 с полупроводниковым лазерным и белым осветителями. Белый осветитель представляет собой зеркальный отражатель, в котором смонтирована лампа накаливания, свет от которой, отразившись от плоского зеркала и, пройдя конденсорную систему, выводится вертикально вниз.

Турель 2, на которой смонтированы объекты исследования для лабораторных работ по интерференции и дифракции. Каждый из объектов закреплен на вращающейся втулке, горизонтальная ось которой совпадает с сере-

67

диной объекта. Втулка снабжена стрелкой, а основание – угломерной шкалой и пиктограммой объекта исследования.

Поляризатор 4 закреплен на турели во вращающейся обойме со стрелкойуказателем и транспортиром. При выполнении работ, в которых не требуется поляризатор, турель поляризатора поворачивается на 90° и выводится из рабочей зоны.

Оптический блок.

Турель 5 с образцом оптически анизотропного вещества, используемым в работах по поляризации света.

68

Устройство 6 с матовой полупрозрачной шкалой 9, содержащее поворотную стеклянную пластинку, использующуюся в опытах по изучению закона Брюстера.

Турель с анализатором 7, выполненным аналогично 4.

3.2. Электронный блок 11 содержит:

–блоки электропитания лазерного и белого источников света с цифровым индикатором регулируемого напряжения и силы тока белого источника;

–блок фотоприемников с цифровым индикатором относительной интенсивности принимаемого света.

4. Подготовка комплекса к работе

4.1.Установка комплекса на рабочее место: снимите защитный чехол, установите прибор так, чтобы он занял удобное положение на рабочем столе. Важно, чтобы на это место не попадал слишком сильный посторонний свет.

4.2.Описание органов управления.

4.2.1. Оптический блок.

При включении электропитания комплекса кнопкой 22 включается либо лазерный, либо белый источник света. Выбор нужного источника производится кнопкой 17 и подтверждается индикаторами 14.

Для проведения работ по дифракции и интерференции поворотом турели 2, на пути лазерного луча устанавливается соответствующий объект исследования, при этом все расположенные ниже турели поворачиваются в сторону, и выводится из рабочей зоны.

При проведении работ по поляризации верхняя турель 2 устанавливается так, чтобы луч света проходил через свободное отверстие, предусмотренное в этой турели. При работе с источником белого света необходимо учитывать, что его пучок выходит правее лазерного пучка. Ниже по ходу распространения света в пучок вводятся предусмотренные заданием объекты исследования.

4.2.2. Электронный блок.

Электронный блок содержит следующие органы управления, коммутации

ииндикации:

–кнопка включения «сеть» 22;

–кнопка переключения фотоприемников 19 с индикаторами факта подключения данного фотоприемника 21;

–два окна 23 в верхней крышке электронного блока, одно из которых предназначено для лазерного, а другое - для белого света, под которыми расположены фотоприемники с узкой и широкой полосой принимаемого излучения;

–ручку установки «Jmax» 18;

69

– цифровой индикатор величины относительной интенсивности принимаемого излучения 20;

–кнопка переключения лазерного и белого источника света 17 с подтверждающими индикаторами 14;

–цифровой индикатор величины напряжения и силы тока электролампы белого источника света 12;

–кнопка 16 переключения цифрового индикатора с индикации напряжения на индикацию силы тока источника белого света с подтверждающими сигнализаторами 13;

–ручка управления напряжением питания электролампы белого источни-

ка 15.

Порядок выключения комплекса

Если работа с измерительным прибором закончена, нажать кнопку «Сеть» и отключить электронный блок.

Вынуть вилку электронного блока из розетки сети 220 В.

70