Лабораторна робота № 5 моделювання оптичних приладів та визначення їх збільшення

Мета роботи: Вивчення найпростіших оптичних приладів – мікроскопа та телескопа.

Прилади і матеріали: 1. Освітлювач з сіткою на склі. 2. Зорова труба. 3. Рейтери. 4. Тримач екрану. 5. Тримачі лінз. 6. Оптична лава.

Література: 1. Лабораторные занятия по физике под ред. Л.Л.Гольдина. – М.: Наука, 1983. – Работа 5.2 (с. 392-400).

2. Ландсберг Г.С. “Оптика”.

3. Білий М.І., Скубенко А.Ф. Загальна фізика. Оптика. – К.: Вища шк., 1987. – С. 204-218.

Теоретичні відомості

В даній роботі вивчаються моделі зорових труб (астрономічної – Кеплера та земної – Галілея) і мікроскопа. Кожен з цих оптичних приладів складається з двох основних частин: об’єктива – лінзи, повернутої до об’єкта, і окуляра – лінзи, повернутої до спостерігача. Як об’єктив завжди використовується додатня (збірна) лінза, яка створює дійсне зображення предмета. Це зображення розглядається оком через окуляр. Хід променів в астрономічній та земній трубах представлено на рис. 1 та рис.2.

Оскільки зорові труби використовуються для спостереження віддалених предметів, які знаходяться від об’єктива на віддалях, які значно перевищують його фокусну віддаль, то зображення предмета, створеного об’єктивом, знаходиться практично в його фокальній площині. У випадку ж мікроскопа (рис. 3) проміжне зображення знаходиться за фокальною площиною об’єктива, оскільки предмет розміщується поблизу переднього фокуса.

Уявне зображення , яке дає окуляр, розміщується на деякій віддалі від окуляра. При наведенні оптичного інструмента на чітке зображення, спостерігач автоматично встановлює таку віддаль , яка зручна для акомодації ока. Оскільки око має значну область акомодації (від 10 см до безмежності) то віддаль навіть для одного і того ж спостерігача може суттєво змінюватись в різних дослідах. При зміні акомодації оптичний прилад повинен бути дещо перефокусований. В зорових трубах цього досягають переміщенням окуляра, в мікроскопі – переміщенням всієї оптичної системи відносно предмета. Для цього, щоб в теорії виключити деяке свавілля, пов’язане з невизначеністю віддалі , звичайно приймають, що око акомодоване на безмежність. При цьому уявне зображення повинно розміщуватись в безмежності, а значить, проміжне зображення повинно співпадати з фокальною площиною окуляра.

П

Рис. 1.

Рис. 2.

ри спостереженні предметів з допомогою зорової труби або мікро­скопа кутовий розмір зображення, яке розглядається оком, виявляється суттєво більшим, ніж кутовий розмір об’єкта при спостереженні неозбро­єним оком. Відношення тангенсів кутів зору, під якими видні відпо­відно зображення предмета в прила­ді та предмет (без приладу), назива­ють кутовим збільшенням оптичного приладу. При цьому у випадку мік­роскопа покладають, що при безпо­середньому спостереженні віддаль між об’єктом і оком рівна віддалі найкращого зору нормального ока, тобто 25 см. У випадку зорової тру­би завжди покладається, що віддаль між об’єктом і спостерігачем значно перевищує фокусну віддаль об’єк­тива.

Рис. 3.