Оптическая физика Определение фокусных (стр. 6 из 10)
2. Расскажите о разных видах аберраций.
3. В чем заключается аккомодация глаза?
4. Какое изображение дает лупа, действительное или мнимое? Как определяется ее увеличение?
5. От каких параметров микроскопа зависит его увеличение? Каков порядок величины фокусных расстояний объектива и окуляра?
6. Какие аберрации опасны для объектива микроскопа, а какие - для окуляра? Как они устраняются?
7. Объясните ход лучей в микроскопе.
8. Что называется разрешающей способностью микроскопа?
9. Что называется оптической длиной микроскопа?
10. Почему масштабная линейка расположена на расстоянии 25 см?
11. Какое значение в получении изображения имеет зеркальная насадка?
12. Какова оптическая сила телескопической системы? От чего зависит увеличение телескопа?
13. Обладает ли какими-нибудь преимуществами перед нормальным близорукий глаз? дальнозоркий глаз?
14. Каков порядок величины размеров объектов, неразличимых при наблюдении в микроскоп? Каковы пути повышения разрешающей способности микроскопа?
15. Лучше современные телескопы (рефлекторы) имеют диаметры зеркала 5 - 6м. В чем смысл использования больших диаметров? Можно ли с помощью таких телескопов определить угловые размеры звезд?
16. Можно ли построить телескоп без объектива?
17. Вывести формулу увеличения микроскопа из построения хода лучей в микроскопе.
КОНТРОЛИРУЮЩИЕ ЗАДАНИЯ
Для каждого вопроса найти правильный ответ (слева или справа) в данной ниже таблице.
Вопросы
1. Что такое лупа?
2. Как располагается предмет при рассматривании его через лупу?
3. По какой формуле определяется линейное увеличение, даваемое лупой?
4. Какая линза взята в микроскопе в качестве объектива?
5. Какая линза взята в микроскопе в качестве окуляра?
6. Как расположен предмет, рассматриваемый в микроскоп, по отношений к объективу?
7. По какой формуле подсчитывается увеличение микроскопа?
8. Что такое рефрактор?
9. Что такое рефлектор?
10. По какой формуле подсчитывается увеличение телескопа?
| 1 | 2 |
| …длиннофокусная двояковыпуклая линза или система линз, служащая для рассматривания мелких предметов. | …короткофокусная собирающая линза или система линз, служащая для рассматривания мелких предметов. |
| …между линзой и центром сферической поверхности. | …телескоп, у которого объективом является одно вогнутое зеркало или система зеркал. |
| …длиннофокусная линза малого диаметра. | …телескоп, у которого увеличение угла зрения достигается при помощи системы линз. |
| …между линзой и её фокусом. | |
| …короткофокусная собирающая линза небольшого диаметра. | …собирающая длиннофокусная линза. |
| …за двойным фокусным расстоянием объектива. | …немного дальше фокусного расстояния объектива. |
ЛИТЕРАТУРА
1. Ландсберг Г.С. Оптика.- М.: Наука, 1976.- 927с.
2. Сивухин Д.В. Курс общей физики. Оптика.- М.: Наука, 1980.- 752с.
3. Королев Ф.А. Курс физики. Оптика, атомная и ядерная физика.- М.: Просвещение, 1974.- 608с.
4. Лабораторный практикум по общей и экспериментальной физике./ Под редакцией Гершензона Е.М. и Мансурова А.Н.- М.: Академия, 2004.- 461с.
Лабораторная работа №4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И СРЕДНЕЙ ДИСПЕРСИИ ЖИДКОСТЕЙ
Цель работы: научиться определять показатель преломления и среднюю дисперсию жидкостей при помощи рефрактометра ИРФ-22.
Приборы и принадлежности: рефрактометр ИРФ-22, источник света, растворы сахара разной концентрации.
Теоретическая часть работы
Вещество, прозрачное для света, называется оптической средой. Такими средами являются стекло, вода, керосин, слюда и другие. Опыт говорит о том, что световой поток, падающий на границу двух сред, в общем случае частью от нее отражается, а частью входит во вторую среду, преломляясь на гоанице.
Для характеристики распространения света в оптической среде, а также для оценки отражения и преломления света на границе двух сред, введено понятие светового луча. Под световым лучом понимают прямую линию, указывающую направление распространения светового потока (световой энергии). Понятие светового луча позволяет характеризовать отражение и преломление света на границе двух сред при помощи законов геометрической оптики.
Пусть луч света падает на границу раздела двух сред (рис.1). Он будет распространяться прямолинейно до тех, пока не дойдет до границы раздела. На границе двух сред луч меняет свое направление. Часть света (а в ряде случаев и весь свет) возвращается в первую среду. Это явление называется отражением света. Закон отражения света определяет взаимное расположение падающего, отраженного лучей и перпендикуляра к поверхности, восстановленного в точке падения. Этот закон справедлив для волн любой природа и формулируется следующим образом:
Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Угол падения равен углу отражения.
Очевидно, что этот закон будет выполняться, если распространение света будет происходить в обратном направлении. Обратимость хода световых лучей является их важным свойством.
Рассмотрим теперь явление преломления света. Если вторая среда прозрачная, то часть света при определенных условиях может пройти через границу раздела двух сред, испытывая при этом скачкообразное изменение направления распространения. Это явление и называется преломлением света.
Преломление света подчиняется следующему закону:
Падающий луч, преломлений луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред.
Математически закон преломления записывается в виде
, (1)где i - угол падения световых лучей на границу раздела двух сред с абсолютными показателями преломления п 1 и п 2; r - угол преломления. Величину
(2)
называют относительным показателем преломления двух сред.
Если фазовая скорость света в первой среде равна V 1, а во второй среде V 2, то относительный показатель преломления может быть записан
. (3)Ec ли свет падает на вторую среду из вакуума, то
. (4)Аналогично для n 1 можно записать
. (5)Величины n 1 и n 2 называются абсолютными показателями преломления первой и второй среды. Из (4) и (5) следует, что
. (6)Среда, у которой абсолютный показатель преломления больше, является средой оптически более плотной. Показатель преломления есть одна из важнейших характеристик оптических сред, он входит во многие формулы геометрической и физической оптики.
Попадая в среду, оптически более плотную, луч отклоняется в сторону перпендикуляра к границе двух сред (рис.1а). Максимальное значение угла п адения i =90 0. В этом случае r также достигает максимального угла r m определяемого соотношением:
. (7)  |
а) б)
Рисунок 1 – Преломление светового луча на границе раздела двух сред в случае: а) n 1< n 2, б) n 1> n 2.
Если же первая среда оказывается оптически более плотной, чем вторая, то преломленный луч отклоняется в сторону границы раздела, удаляясь от перпендикуляра к границе раздела двух сред (рис.1б).
В этом случае угол преломление r может достигнуть максимального значения 90° при условии, что угол падения имеет значение, определяемое соотношением
. (8)Угол падения i m, соответствующий углу преломления 90°, называют предельным углом полного отражения. Если теперь угол падения сделать больше, чем i m, то свет не пройдет во вторую, среду, а испытает полное отражение в первую среду (рис.1б). Это явление получило название полного внутреннего отражения. Оно имеет место только при падении света на границу раздела из среды с большим показателем преломления, т.е. из оптически более плотной среды.
Величина показателя преломления является функцией частоты световых колебаний (или длины волны), т.е.
; 
; 
(10)Эта зависимость называется дисперсией. А так как n .= f ( l ) то для угла преломления также будет иметь место при заданном угле i зависимость:
(11)Описание экспериментальной установки
Для определения показателя преломления жидких, твердых и газообразных сред разработано ряд методов: метод, основанный на использовании микроскопа, метод спектрометра, метод рефрактометра и другие.
Рефрактометр Аббе, используемый в данной работе, предназначен для непосредственного измерения показателя преломления твердых и жидких веществ. Принцип действия прибора основан на явлении полного внутреннего отражения при прохождении светом границы раздела двух сред с разными показателями преломления. На приборе можно исследовать вещества, показатель преломления которых меньше показателя преломления измерительной призмы. Все измерения проводятся в белом свете.