Интерференция
.pdf
|
ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ |
|
|
17. |
Изучение интерферометра Майкельсона или Маха-Цендера |
|
|
18. |
Оценка длины когерентности излучения лазера |
+ |
+ |
19.Оценка радиуса когерентности излучения лазера
20.Измерение малых деформаций и модуля Юнга
21. |
Измерение показателей преломления пластин |
+ |
+ |
22. |
Измерение показателя преломления воздуха |
|
|
|
ДИФРАКЦИЯ |
|
|
23. |
Закономерности дифракции. Пределы геом. оптики |
+ |
+ |
24. |
Дифракция на крае экрана |
+ |
+ |
25. |
Дифракция Френеля на различных препятствиях |
+ |
+ |
26. |
Дифракция Фраунгофера на различных препятствиях |
+ |
+ |
27. |
Разрешающая способность линзы |
+ |
+ |
28. |
Одномерные и двумерные дифракционные решетки |
+ |
+ |
29. |
Измерение длины волны света в веществе |
+ |
+ |
30. |
Дифракция света на ультразвуке |
|
|
|
ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА |
|
|
31. |
Поляризатор и анализатор. Закон Малюса |
+ |
+ |
32. |
Угол Брюстера. Измерение показателей преломления |
+ |
+ |
33. |
Эллиптическая поляризация |
+ |
+ |
34. |
Искусственная оптич. анизотропия (фотоупругость) |
|
|
35. |
Естественное вращение плоскости поляризации |
+ |
+ |
36. |
Магнитное вращение плоскости поляризации |
+ |
|
|
ДИСПЕРСИЯ. СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ |
|
|
37. |
Дисперсия стеклянной призмы |
+ |
|
38.Спектральные параметры дифракционной решётки
2.ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
Источники излучения:
1.Одномодовый гелий-неоновый лазер
длина волны |
0,6328 мкм |
мощность |
1-3 мВт |
Лампа накаливания, 8В, 60 мА (в ЛК0-1А и МРО-4) |
|
Комплект светодиодов, 4шт. |
(в ЛК0-1А и МРО-4) |
Напряжение питания комплекса |
220 В, 50 Гц |
Потребляемая мощность |
60 Вт |
Габаритные размеры |
0.80X0,30X0,36 м |
Масса комплекта |
4 0 кг |
91
3. СОСТАВ ИЗДЕЛИЯ
Комплексы ЛКО-1 содержат три уровня организации, отвечающих методической целесообразности и выделенных конструктивно:
-оптическая база, обеспечивающая создание и разводку оптического
излучения, размещение функциональных модулей на оптической оси уста-
новки с перемещением вдоль оптической оси, размещение вспомогательных и неиспользуемых узлов, электропитание;
-набор функциональных модулей, обеспечивающий необходимые преобразования лазерного пучка, регистрацию излучения, установку и перемещение исследуемых объектов в пучке излучения;
-набор изучаемых объектов, обеспечивающий наблюдение и изучение
оптических явлений.
СОСТАВ КОМПЛЕКСОВ ЛКО-1 и ЛКО-1А и комплекта МРО-4
Поз. |
НАИМЕНОВАНИЕ |
|
"Количество |
|||
|
|
|
ЛКО-1А -1 |
МРО4 |
||
1. |
Каркас с полкой |
|
1 |
1 |
- |
|
2. |
Блок питания и управления |
|
1 |
1 |
- |
|
3. |
Оптическая скамья (рельс) со шкалой |
|
1 |
1 |
- |
|
4. |
Лазер гелий-неоновый одномод., тип ГН-3 Р = 2мВт |
1 |
1 |
- |
||
5. |
Фотоприемник ИСФ-1 |
|
1 |
1 |
- |
|
6. |
Модуль 1 |
- зеркало нижнее |
|
1 |
1 |
- |
7. |
Модуль 2 |
- зеркало верхнее (на рейтере) |
|
1 |
1 |
- |
8. |
Модуль 3 |
- микропроектор (f = +15мм) |
11- |
|
|
|
9. |
Модуль 5 - конденсор (f = +12мм) с экраном |
1 |
1 |
- |
||
10. |
Модуль 6 - объектив (f = +100….120 мм) |
1 |
1 |
- |
11. |
Модуль 7 - отражатель- 1-1 |
|
|
|
12. |
Модуль 8 - кассета в двухкоординатном держателе |
1 |
1 |
- |
13. |
Модуль 10 - кассета в поворотном держателе |
1 |
1 |
- |
14. |
|
|
|
|
15. |
Модуль 12 - поляризатор в поворотном держателе |
2 |
2 |
- |
16. |
Модуль 13 - стол поворотный |
1 |
1 |
- |
17. |
Модуль 21 – осветитель |
- |
- |
- |
19. |
Модуль 28 - блок светофильтров |
- |
- |
- |
20. |
Модуль 29 - окуляр-микрометр с держателем |
1 |
- |
1 |
21. |
Красный фонарь-светодиод КФ (624 нм) |
1 |
- |
1 |
22. |
Желтый фонарь-светодиод ЖФ (589 нм) |
1 |
- |
1 |
23. |
Зеленый фонарь-светодиод ЗФ (522 нм) |
1 |
- |
1 |
24. |
Синий фонарь-светодиод СФ (470 нм) |
1 |
- |
1 |
24. |
Белый фонарь-лампа БФ (12В, 6 5 мА) |
1 |
- |
1 |
25. |
Набор объектов в коробках |
1 |
1 |
- |
92
27. |
Комплект ЗИП |
1 |
1 |
- |
28. |
Паспортитехническоеописание ЛКО-1А/ЛКО-1/МРО-4 1 |
l |
l |
|
29. |
Учебное пособие "Модульный оптический практикум" 1 |
1 |
- |
|
|
КОМПЛЕКТ МОДУЛЕЙ РАСШИРЕНИЯ |
МРО-5 |
|
|
30. |
Модуль 27 - соленоид (число витков N = ) |
1 |
- |
- |
Блок питания соленоида N: |
1 |
- |
- |
|
Паспорт и техническое описание МРО-5 |
1 |
- |
- |
|
НАБОР ОБЪЕКТОВ
Набор объектов включает оптические элементы, установленные в прямоугольных экранах, на которых нанесен номер объекта. Некоторые объекты (кюветы) используются без экранов.
Номер |
|
Количество |
|||
№ |
|
Содержание |
ЛКО |
ЛКО МР |
|
|
|
|
1А |
1 |
О |
|
|
|
|
|
4 |
2. |
Шкала прямоугольная 1,00 мм |
1 |
1 |
- |
|
4. |
Пластина стекл. плоскопаралл., толщина 1,1 мм |
1 |
1 |
- |
|
5. |
Пластина стекл. плоскопаралл., толщина 4,8 мм |
1 |
1 |
- |
|
6. |
Пластина пласмассовая, толщина 4,0 мм |
1 |
1 |
- |
|
7. |
Клин стеклянный, угол α = 2,0 градусов |
1 |
1 |
- |
|
8. |
Призма крон 60° |
|
1 |
1 |
- |
9. |
Призма флинт 60° |
|
1 |
1 |
- |
11. |
Бипризма |
|
1 |
1 |
- |
12. |
Линза f = +(300 - 500)мм |
1 |
1 |
- |
|
13. |
Линза f = +(25 - 30)мм |
1 |
1 |
- |
|
14. |
Линза f = -(150-300)мм |
1 |
1 |
- |
|
15. |
Диск 2,0 мм |
|
1 |
1 |
- |
16. |
Зонная пластинка |
|
1 |
1 |
- |
17. |
Сложная фигура |
|
1 |
1 |
- |
18. |
Круглое отверстие |
1,0 мм |
1 |
1 |
- |
19. |
Круглое отверстие |
2,0 мм |
1 |
ь |
- |
20. |
Квадратное отверстие 2*2 мм |
1 |
1 |
- |
|
21. |
Прямоугольное отверстие 1*2 мм |
1 |
1 |
- |
|
22 |
Треугольное отверстие |
1 |
1 |
- |
|
23. |
Щель 0,5 мм |
|
1 |
1 |
- |
24. |
Щель 1,0 мм |
|
1 |
1 |
- |
25. |
Щель раздвижная |
|
- |
- |
- |
25М |
Щель раздвижная микрометрическая |
1 |
1 |
- |
|
93
26 . |
Диафрагма 0,5-5 мм |
|
- |
- |
|
|
27 . |
Две щели, шаг d = 1,0 мм |
|
1 |
1 |
- |
|
28 . |
Две щели, шаг |
2,0 мм |
|
1 |
1 |
- |
29 . |
Три щели, шаг d = 1,0 мм |
|
1 |
1 |
- |
|
30 |
Четыре щели, шаг d = 1,0 мм |
1 |
1 |
- |
||
31. |
Решетка линейная, шаг d = 0,3 мм |
1 |
1 |
- |
||
32 . |
Решетка линейная, шаг d = 0,6 мм |
1 |
1 |
- |
||
33 . |
Решетка квадратная |
|
1 |
1 |
- |
|
3 4.. |
Решетка прямоугольная |
|
1 |
1 |
- |
|
35. |
Решетка косоугольная |
|
1 |
1 |
- |
|
36. |
Решетка хаотическая |
|
1 |
1' |
- |
|
37 . |
Поляризатор |
|
|
1 |
1 |
- |
38. |
Фотодатчик диодный |
|
- |
- |
- |
|
39 . |
Кристаллическая пластина (слюда) |
1 |
1 |
- |
||
40 |
Кристаллическая пластина |
λ 2 |
- |
- |
- |
|
41 |
Кристаллическая пластина |
λ 4 |
- |
- |
- |
|
42 |
Линза-насадка |
|
|
- |
- |
- |
43 . |
Кювета 120 мм для газов (в составе модуля 14) |
- |
- |
- |
||
44 . |
Кювета 120 мм для жидкостей |
2 |
2 |
- |
||
46 . |
"Кольца Ньютона" |
|
1 |
- |
1 |
|
47 . |
Матовое стекло |
|
|
1 |
- |
1 |
48. |
Кювета 10 мм |
|
|
1 |
- |
- |
49 . |
Кювета 20 мм |
|
|
1 |
- |
- |
50. |
|
|
|
- |
- |
- |
51. |
Брусок стеклянный (в сост. мод. 3 2 "Фотоупру- |
|||||
|
гость") |
|
|
|
|
|
КОМПЛЕКТ ЗИП
Комплект содержит запасные шкалы на липкой пленке.
4. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ
Общий вид установки ЛКО-1 (ЛКО-1А) приведен на рис.1. Обозначе-
ния позиций на рисунке соответствуют номерам элементов установки в
перечне состава изделия (стр. 3).
94
Рис. 1. Лабораторный оптический комплекс ЛКО-1 (ЛКО-1А)
ОПТИЧЕСКАЯ БАЗА
Каркас установки состоит из двух боковин 1.1, стянутых оптической скамьей 3, плитой-основанием и задней стенкой. В полости каркаса раз-
мещены коробки с объектами. Оптическая скамья 3 состоит из двух рельс
со шкалой с ценой деления 2 мм. Оптическая ось установки расположена симметрично относительно оптической скамьи на высоте 45 мм от верхне-
го края рельс. На рельсах устанавливается на рейтере верхнее зеркало (мо-
дуль 2, поз.7). На правой боковине каркаса установлена клемма заземления.
Лазер подвешен под оптической скамьей. Излучение лазера выводится
на оптическую ось с помощью зеркал модуля 1 и модуля 2, с помощью отражателя модуля 3 исследуемое излучение направляется на экран, расположенный на задней стенке каркаса.
В полости каркаса размещена сеть электропитания, подключенная к
блоку питания установки. Питание выведено на четыре разъёма типа СГ-5, два - вблизи боковой стенки каркаса и два - у задней стенки. Назначение
контактов разъемов:
1- сигнал фотоприемника;
2- общий
3- питание "+12В" (питание лазера и фоторегистратора)
3- питание " -" полупроводникового лазера (выход регулятора тока)
3- питание "-15В"
Еще один разъем, обозначенный "ИСТ.ПИТ.", с таким же назначением контактов установлен на панели блока питания. Одноименные контакты
95
разъемов соединены параллельно. К одному из разъемов подключается полупроводниковый лазер, к другому - фоторегистратор.
Блок питания занимает левую часть полости под оптической скамьей. На панели блока (рис.2) размещен разъём питания, обозначенный "ИСТ.ПИТ.", реостат, обозначенный "ТОК", и два гнезда питания фонарей,
обозначенные "ФОНАРЬ", с указанием полярности. Реостат регулирует
ток лазера в пределах 0-80 мА и ток питания фонарей, при этом максимуму тока лазера отвечает минимум тока, подключенного к соответствующим гнездам фонаря.
Рис. 2. Блок питания.
На той же панели размещены сетевые предохранители на 1 А и тумблер включения питания "СЕТЬ". Кабель сетевого питания вставляется через отверстие в задней стенке каркаса и подключается к разъёму на задней
стенке блока питания.
Правую часть полости под оптической скамьей в ЛКО-1 и ЛКО-IА за-
нимает блок питания газового лазера с единственным органом управления
- тумблером включения газового лазера.
На задней стенке каркаса размещен экран 1.4. Он содержит шкалу дли-
ной 73 см с ценой деления 1 мм. Ноль шкалы экрана расположен напротив
ноля линейки оптической скамьи (смещение не более 1 мм). Над шкалой изображены два визирных креста с координатами 13,0 и 70,0 см, используемые при настройке установки. Центры крестов находятся на уровне оптической оси установки.
На рис. 3 показана схема вывода излучения лазера 4. на оптическую ось установки.
96
Рис. 3. Схема вывода излучения лазера.
Пучок излучения вначале отражается от грани призмы 6.1 модуля 1, за-
тем от зеркала 7.1 модуля 2. Призма 6.1 установлена на поворотном кронштейне 6.3 и поворачивается рукояткой 6.2, выведенной через панель бло-
ка питания (поз. 6.2 на рис.2). При вращении ручки (перемещении выве-
денного конца вверх-вниз) точка А ввода луча смещается по горизонтали. При перемещении рейтера с установленным на нём модулем 2 по оптиче-
ской скамье (стрелки Б-Б на рис.3) точка А ввода луча смещается по вер-
тикали. При повороте зеркала 7.1 с помощью винта 7.2 луч поворачивается в вертикальной плоскости. При повороте кронштейна 7.4 с помощью руко-
ятки 7.3 луч поворачивается в горизонтальной плоскости. Таким образом, достигается требуемое положение и направление луча. Грубую настройку
рукояткой 7.3 уточняют винтом плавной настройки 7.5 (рис.4). Осветитель с мощной лампой накаливания (5-20 Вт) поставляется по
заказу и устанавливается на боковине каркаса (рис.4).
97
Рис 4. Модуль 2 «3еркало верхнее» и модуль 21 «Оветитель».
1 корпус осветителя;
2 - винт для смещения лампы при фокусировке; 3 - винты смещения пучка света на выходе фонаря,
4 - кассета для светофильтров.
Верхнее зеркало на рис. 4 показано в положении для вывода излучения
лазера на оптическую ось установки. Для вывода излучения осветителя на оптическую ось установки нужно рукоятку 7.3 верхнего зеркала (модуля 2)
повернуть в горизонтальное положение.
В кассету 4 устанавливается модуль 28 «Блок светофильтров».
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МОДУЛИ
Функциональные модули размещены в держателях и установлены на
рейтерах. Рейтеры обеспечивают установку модулей на оптической скамье
и перемещение модулей вдоль оптической скамьи. Держатели обеспечивают юстировочные перемещения модулей. Номера модулей нанесены на
их корпусах.
98
Рис. 5. Двухкоординатный держатель.
Рис. 6. Поворотный держатель.
Двухкоординатный держатель (рис.5) состоит из корпуса 1 и обоймы 2, удерживаемой плоской пружиной 3 и перемещаемой двумя винтами 4 и 5 в пределах 2 мм от среднего положения по горизонтали и по вертикали. Корпус закреплен на рейтере 6. Обойма может поворачиваться на произ-
99
вольный угол вокруг горизонтальной оси (оптической оси установки). Такие держатели имеют модули 5, 6, 8.
Поворотный держатель (рис.6) состоит из корпуса 1 и обоймы 2, соединенной с круговой шкалой 3. Поворот обоймы вокруг оси О-О производится рукояткой 4. Отсчет угловых координат производится по основной шка-
ле 3 (цена деления 2º) и нониусу 5 (цена деления 0,5º). Рычаг 6 поворачи-
вают до совпадения его горизонтальной риски с одним из делений основной шкалы и снимают отсчет по основной шкале. К полученному значению прибавляют отсчет по нониусу. Таким методом можно снимать отсчёты с разрешением 0,1º при погрешности порядка 0,2º. Углы поворота определяют как разности угловых координат.
Для введения модуля в оптическую схему следует поставить соответст-
вующий рейтер на оптическую скамью. При необходимости рейтер может быть закреплен на оптической скамье винтом.
На рейтерах нанесены риски, определяющие положение характерных точек модулей и позволяющие определять координаты этих точек по шкале оптической скамьи.
МОДУЛЬ |
ПОЛОЖЕНИЕ РИСКИ |
|
М3. |
Микропроектор |
Объектная плоскость линзы микропроектора, |
|
|
она же - плоскость размещения объектов в |
|
|
кассете (плоскость F на рис.8). |
М5. |
Конденсор |
Фокальная плоскость линзы, она же – плос- |
|
|
кость экрана. |
М6. |
Обьектив |
Плоскость расположения объектива (тонкая |
|
|
линза) |
М8, М10. Кассеты |
Плоскость размещения объектов в кассетах. |
|
М13. Стол поворотный |
Положение центра стола (место |
|
|
|
размещения объектов) |
МОДУЛЬ 3 (микропроектор, рис.7) предназначен для наблюдения на
экране установки мелкомасштабных распределений интенсивности и изу-
чаемых объектов, а также для измерения размеров объектов и распределе-
ний интенсивности.
На рис.8 приведен вид сверху на этот модуль, установленный на оптической скамье 2. Объекты или распределения интенсивности, расположен-
ные в объектной плоскости F кассеты 1, изображаются линзой 3 на экране
6. Необходимый для этого поворот пучка осуществляется отражением от
зеркала 8, закрепленного на кронштейне 9. Риска 4 указывает положение объектной плоскости F.
Оправа линзы перемещается винтом с отсчетным барабаном 5, при этом изображение объекта перемещается по экрану 6. Перемещение (сканирование) изображения мимо окна фотодатчика позволяет измерить распреде-
100