Описание установки

Измерение диаметра свинцового и стального шариков

С помощью измерительного микроскопа,

А затем микрометра и штангенциркуля

Цель работы: приобретение навыков работы с измерительным микроскопом Бринелля; сравнение однотипных результатов, полученных с помощью разных измерительных приборов.

Приборы и принадлежности: микроскоп Бринелля, микрометр, штангенциркуль.

Литература

1. Касьянов В. А. Физика. 11 кл.: Учебн. для общеобразоват. учеб. заведений. – М.: Дрофа, 2002.

2. Майсова Н. Н. Практикум по курсу общей физики. – М: «Высшая школа», 1970.

Вопросы для подготовки к работе

1. Устройство измерительного микроскопа Бринелля.

2. Порядок настройки микроскопа.

3. По каким механическим параметрам можно различить свинец и сталь.

Теоретическое введение

В технике существует понятие неразрушающих измерений. Другими словами, измерительный прибор может так воздействовать на объект измерения, что последний деформируется или, в худшем случае, разрушается. Измерительный инструмент (прибор) теоретически в любом случае взаимодействует с измеряемым объектом, что обязательно влияет на точность измерений. Практически же это взаимодействие в большинстве случаев может быть настолько незначительным, что его никто никогда не учитывает. Например, в механике оптические измерения считаются совершенно неразрушающими.

Механические измерительные приборы в той или иной степени воздействуют на объект измерения. Но наступит ли при этом необратимая деформация – зависит от упругих свойств материала. Так, например, предел упругости свинца примерно в сто раз меньше предела упругости стали. Точные числовые значения зависят от многих параметров, но для стали R_e ≈100 кГ/мм², а для свинца, соответственно R_e ≈ 1 кГ/мм². Учитывая, что микрометр при измерении давит на образец с силой F ≈ 2,5 кГ, то для свинцового измеряемого объекта в этой ситуации (оцените сами!) может вполне быть превышен предел упругости, и объект будет необратимо деформирован при измерении. Показания микрометра при этом окажутся неточными. (Оцените сами, больше покажет микрометр или меньше истинного размера объекта.)

Описание установки

Описание штангенциркуля и микрометра смотрите в лабораторной работе №010. Здесь, на рис. 1 схематически изображена конструкция микроскопа Бринелля, а на рис. 2 приводится его оптическая схема.

Микроскоп состоит из колонки, установочного кольца и тубуса, в котором закреплены объектив и окуляр с сеткой.

Принцип работы микроскопа основан на сравнении изображения измеряемого объекта со шкалой (сеткой).

Рис. 1.

Порядок работы. Для измерения микроскоп установите так, чтобы отверстие у основания было по возможности концентрично с измеряемым объектом, а окно в колонке находилось против внешнего источника света. Наблюдая в окуляр и вращая окулярное кольцо 3, установите резкое изображение шкалы. Если при этом изображение объекта не будет резким, то вращением установочного кольца 6 добейтесь получения резкого изображения объекта в поле зрения окуляра. Таким образом, вы должны видеть в окуляре абсолютно резкие совмещенные изображения шкалы и измеряемого объекта.

Рис. 2.

В качестве дополнительной информации приводится оптическая схема, на которой показан ход лучей в микроскопе. AB – измеряемый объект, изображение которого A^/B^/ построено объективом ОБ. В окуляр ОК, как в лупу, мы рассматриваем A^/B^/, а так же совмещенную с ним шкалу (сетку) ШК и видим мнимое увеличенное изображение A^//B^// и увеличенную шкалу (на схеме не показана, так как будет сильно загромождать рисунок).