2. Описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка собрана из серийно выпускаемых оптико-механической промышленностью приборов: микроскопа типа "Биолам-Р", ос­ветителя отраженного света ОИ-21, окулярного микрометра MOB 1-15 ^х и спе­циально изготовленной системы "линза - подложка", изображенной на рис.1. Линза и подложка жестко закреплены в специальной оправе. Микроскоп пред­назначен для наблюдения интерференционной картины. Эта картина форми­руется посредством очень тонкого (до 3 мкм) воздушного зазора системы «лин­за подложка». Линейные размеры интерференционной картины не превышают 1÷1,5 мм.

На рис.3 приведено схематическое изображение микроскопа «Биолам-Р» 1 с осветителем 2 и интерференционной системой «линза-подложка» 3. Для грубой фокусировки микроскопа служит рукоятка 4, для более точной фокуси­ровки - кольцо 5.

Лампа 6 осветителя 2 расположена в фокусе конденсора 7. Сформиро­ванный пучок параллельных лучей проходит через интерференционный фильтр 8. Фильтр предназначен для монохроматизации излучения. В данной установке используются различные интерференционные светофильтры, имеющие очень узкую полосу пропускания Δλ = 8 нм вблизи некоторой длины волны λ. Отме­тим, что фильтры из обычных цветных стекол или растворов красителей имеют значительно большую полосу пропускания. Для получения интерференцион­ной картины они непригодны, так как с ними картина интерференционных ко­лец получается «смазанной».

После прохождения светофильтра квазимонохроматическое излучение направляется на полупрозрачное зеркало 9, которое наклонено к вертикальной оси под углом 45°. Отраженный от зеркала пучок света попадает на интерфе­ренционную систему 3. Отраженный от интерференционной системы пучок попадает в объектив 10 микроскопа. Объектив укреплен в револьверной го­ловке 11.

Для измерения радиусов интерференционных колец используется винто­вой окулярный микрометр 12. Центровка колец в поле зрения окуляра осуще­ствляется регулировочными винтами 13 и 14. В поле зрения окуляра 15 по­мещены: неподвижная шкала с восемью делениями и подвижная сетка с двумя рисками (черточками) и перекрестием. Перекрестие служит для наведения на объект (интерференционное кольцо), а риски - для проведения отсчетов (для привязки перекрестия к шкале). Подвижная сетка перемещается с помощью микрометренного винта 16. Полный оборот винта соответствует перемещению перекрестия на одно деление окулярной шкалы. Таким образом, цена наи­меньшего деления на отсчетном барабане винта равна 0,01 цены деления оку­лярной шкалы (на отсчетном барабане 100 наименьших делений). При измере­нии линейных размеров с помощью окулярного микрометра предварительно определяют цену деления окулярной шкалы α (эта величина приведена на стенде в лаборатории оптики).

3. Порядок выполнения работы

1. Включите общее питание стойки.

2. Включите питание осветителя ОИ-21.

3. Сфокусируйте микроскопом изображение поверхности пластинки и добейтесь четкой визуализации 9-17 колец, (число колец может меняться от установки к установке). Грубая фокусировка осуществляется плавным враще­нием рукоятки 4, а тонкая фокусировка - вращением кольца 5 (рис. 3).

4. Произведите подфокусировку изображения неподвижной шкалы оку­лярного микрометра, вращая кольцо 75. Для каждого наблюдателя подфокусировка выполняется по-своему с учетом индивидуальных особенностей остроты зрения.

5. С помощью винтов 13 и 14 предметного столика установите цен­тральное темное пятно приблизительно в центре поля зрения микроскопа.

6. Определите число т четко наблюдаемых темных колец, в пределах 8 делений неподвижной шкалы в поле зрения окуляра микроскопа. Радиусы именно этих колец предстоит измерить в лабораторной работе.

Примечание. На тех установках, где т > 12, следует ограничиться изме­рением радиусов не более 10 ÷ 12 колец.

7. Установите перекрестие окулярной шкалы на середину (не центр!) са­мого большого по диаметру темного кольца слева от центра всей картины. Это кольцо будет соответствовать номеру т. Перекрестие должно быть установле­но чуть правее начала неподвижной шкалы (цифры 0). Пользуясь неподвижной отсчетной шкалой в поле зрения окуляра и шкалой на отсчетном барабане вин­та 16, определите координату этого кольца. Затем определите координаты середин темных колец слева от центра картины с последовательно убывающи­ми номерами: .

Пройдя центр интерференционной картины, и продолжая перемещать перекрестие вправо, определите последовательно координаты N₁', N₂", ... , N_m" диаметрально противоположных точек тех же колец с правой стороны от цен­тра. Эту серию измерений повторите еще два раза. Результаты трех серий из­мерений запишите в табл. 1.