Хід роботи

1. Визначення видимого збільшення труби.

а) виміряти штангенциркулем діаметр об’єктива, який є діаметром вхідної зіниці;

б) направити зорову трубу на джерело світла (електричну лампочку, вікно) та на аркуші паперу, який розташований на відстані 8-10 мм за окуляром, одержати чітке зображення світлої плями. Це коло є зображенням об’єктива зорової труби, тому діаметр цієї плями є діаметром апертурної діафрагми або вихідної зіниці – D_вих.зн. Зробити вимірювання D_вих.зн.;

в) обчислити видиме збільшення Г за формулою (25.1);

г ) знайти видиме збільшення за формулою (25.2). Для цього одночасно обома очима розглянути масштабну лінійку: одним крізь зорову трубу, другим неозброєним. На сітківці ока з’являються два зображення, які подібні до того, що подано на рисунку 25.3. Деяку кількість поділок n масштабної лінійки, які видно оком крізь трубу, порівнюють з поділками N масштабної лінійки, які видно неозброєним оком.

Значення n, що спроектовано на масштабну лінійку, буде відповідати куту зору  або (рис. 25.4), а число N кута зору ^/ або , отже:

; (25.4)

д) зробити по 3 виміри N та n і визначити їх середні значення, виконати розрахунок видимого збільшення за формулою (25.4).

2. Поле зору труби, яке визначається полем зору окуляра, знаходиться як відношення найбільшого видимого в трубу відрізка до відстані від предмета до труби L (рис. 25.4)

. (25.5)

Коефіцієнт 57,3 вводиться для одержання результату в градусах.

Для визначення величини поля зору зорової труби необхідно зафіксувати в полі зору максимальну кількість поділок масштабної лінійки, Їх дійсне значення (яке видно неозброєним оком) відповідає відрізку . Відстань від предмета до труби L виміряти рулеткою.

Розрахунок поля зору виконати за формулою (25.5).

3 . Визначення світлосили зорової труби зводиться до розрахунку квадрату вихідної зіниці D_вих.зн. Значення діаметра вихідної зіниці знаходять в першому досліді при визначенні видимого збільшення.

4. Розрахунок роздільної здатності виконати за формулою (25.3). Діаметр об’єктива виразити у мм, і результат отримати у секундах.

Контрольні запитання

1. Які головні оптичні характеристики зорової труби?

2. Як визначають вхідну та вихідну зіниці зорової труби?

3. Чим визначається поле зору зорової труби?

4. Які математичні співвідношення визначають світлосилу оптичного приладу?

5. Чому дорівнює світлосила зорової труби?

6. Що називається роздільною здатністю оптичної системи?

Лабораторна робота № 26. Вивчення мікроскопа

Мета робота – вивчення оптичних властивостей мікроскопа, вивчення і практичне визначення деяких його характеристик.

Вказівки до виконання лабораторної роботи

Для виконання лабораторної роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: основні закони геометричної оптики; зображення предметів за допомогою тонких лінз.

[1, §§165 – 167; 3, §§ 115, 117; 5, §92]

Головними оптичними характеристиками мікроскопа є:

1. видиме збільшення;

2. поле зору;

3. числова апертура.

Визначення всіх цих характеристик стосовно телескопічної системи подано в лабораторній роботі № 25. Вони справедливі й для мікроскопа, але в оптичній системі мікроскопа є своя специфіка.

Об’єктив мікроскопа має лінійне збільшення , а окуляр дає видиме збільшення Г_ок. Таким чином, видиме збільшення мікроскопа:

. (26.1)

В умовах роботи окуляра мікроскопа нормальне око сприймає зображення, яке дає окуляр на відстані ясного зору – 0,25 м, а тому

. (26.2)

Тоді:

. (26.3)

Поле зору мікроскопа визначається діаметром кола (2) в просторі предметів, зображення якого співпадають з польовою діафрагмою приладу (2), яка розташована в передній фокальній площині окуляра.

Відношення є лінійне збільшення об’єктива для максимального за лінійними розмірами відрізка , який видно в мікроскоп

.

Отже, поле зору:

,

а оскільки з формули (1.6.3):

, (26.4)

то величина поля зору мікроскопа (рис. 26.1):

. (26.5)

Поняття “числова апертура” для мікроскопа не має специфічних особливостей.

У об’єктивів мікроскопів апертурною діафрагмою є оправа однієї із останніх лінз або діафрагма, розташована поблизу заднього фокуса (рис. 26.1).

Вихідною зіницею об’єктива буде або зображення оправи лінзи, отримане в результаті дії наступних лінз об’єктива, або сама діафрагма.

, (26.6)

де А – числова апертура об’єктива.

Отже, діаметр вихідної зіниці мікроскопа прямо пропорційний числовій апертурі (А) і обернено пропорційний видимому збільшенню мікроскопа (Г).

Вхідна зіниця (D_вх.зн) усієї системи мікроскопа є зображенням апертурної діафрагми при оберненому ході променів крізь об’єктив.

В мікроскопах з великим збільшенням апертурна діафрагма розташована в задній фокальній площині об’єктива і вхідна зіниця такого мікроскопа знаходиться на нескінченності.

Роздільна здатність мікроскопа () визначається за формулою:

, (26.7)

де  – довжина хвилі монохроматичного світла, в якому спостерігається предмет, А – числова апертура об’єктива мікроскопа.

Формула (26.7) пояснюється з точки зору хвильової оптики, тому, не розглядаючи її обґрунтування, позначимо, що роздільна здатність мікроскопа тим вища, чим більша його числова апертура (А).