МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» |
Кафедра физики
ЕН.Ф.03 ФИЗИКА
ЕН.Ф.03 ФИЗИКА И БИОФИЗИКА
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
ОПТИКА
Уфа 2007
УДК 535
ББК 22.34
Л 12
Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета электрификации и автоматизации сельского хозяйства (протокол № 4 от «27» декабря 2006г.)
Составитель: доцент Белобородова Н.Н.
Рецензент: доцент кафедры физики УГАТУ Сагитова Э.В.
Ответственный за выпуск: зав. кафедрой физики доцент
Юмагужин Р.Ю.
Лабораторный практикум предназначен для студентов всех специальностей.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение | 4 | |
1 | Лабораторная работа № 1 Определение увеличения микроскопа и показателя преломления стекла | 5 |
2 | Лабораторная работа № 2 Определение показателя преломления жидкостей рефрактометром | 14 |
3 | Лабораторная работа №3 Изучение интерференции света и определение преломляющего угла бипризмы Френеля | 21 |
4 | Лабораторная работа №4 Изучение явления дифракции света на дифракционной решетке | 30 |
5 | Лабораторная работа №5 Изучение внутренних напряжений в телах с помощью поляризованного света | 37 |
6 | Лабораторная работа №6 Определение концентрации глюкозы в растворе по углу вращения плоскости поляризации | 47 |
7 | Лабораторная работа №7 Фотометрические характеристики и определение освещенности поверхности с помощью люксметра | 54 |
Библиографический список | 66 | |
Приложение А | 66 |
|
|
Введение
Лабораторный практикум по разделу «Оптика» предназначен для студентов очного и заочного отделений всех специальностей.
Тематика работ соответствует ГОС ВПО и примерной программе дисциплины «Физика», утвержденной Минобразования России в 2000г.
Лабораторные работы рассчитаны на выполнение в течение двухчасового занятия.
На этапе подготовки к работе, при выполнении и оформлении отчета требуется большая самостоятельная работа студентов.
Для понимания физических явлений и законов и защиты результатов приведена необходимая краткая теория. За более полными знаниями и выводами следует обратиться к учебникам, список которых приведен в конце практикума.
В процессе выполнения лабораторных работ студенты имеют возможность приобрести умения обращаться с разнообразным физическими приборами и навыки правильного измерения физических величин и их обработки.
В каждой лабораторной работе указано на практическое использование изучаемых физических явлений.
|
|
Лабораторный практикум составлен на основе методических указаний, разработанных преподавателями кафедры физики БГАУ: Посняком В.К., Белобородовой Н.Н.
Лабораторная работа №1
Определение увеличения микроскопа и показателя
Преломления стекла
Цель и задачи работы: Изучение основных понятий геометрической оптики, знакомство с устройством и принципом действия микроскопа; определение коэффициента увеличения микроскопа и показателя преломления стеклянной пластинки.
Общие сведения
Микроскопом называется оптический прибор, позволяющий получать значительное увеличение изображения малых объектов. Оптическая система состоит из двух линз – короткофокусной собирающей линзы 1 (объектива) и длиннофокусной собирающей линзы 2 (окуляра) (рисунок 1).
Рисунок 1 Оптическая схема микроскопа
Предмет АВ помещается вблизи фокуса F 1 объектива, расстояние от предмета до объектива d 1 F1. Действительное перевернутое увеличенное изображение А / В / оказывается за фокусом F2 линзы окуляра на расстоянии f1 l+F1. На основании рисунка 1 из подобия треугольников получим увеличение объектива К 1:
, (l >> F 1).
Человек смотрит через окуляр, как через лупу, и видит мнимое увеличенное изображение А//В//. Оно находится от окуляра на расстоянии L»25 см (расстояние ясного зрения).
Увеличение окуляра K2 при d2 » F2, и f2 » L равно:
.
Общее увеличение микроскопа К равно произведению:
. (1)
Оптические микроскопы не могут давать увеличение больше, чем в 2500…3000 раз. Это ограничение связано с дифракцией света на входном отверстии объектива.
Вследствие дифракции на краях диафрагмы, ограничивающей объектив, изображение отдельных точек наблюдаемого предмета получается в виде светлых дисков, окаймленных концентрическими темными и светлыми кольцами. Две близкие точки А и В различимы в поле зрения (разрешимы) при условии, если их изображения перекрываются не более, чем на величину радиуса диска (рисунок 2).
Для микроскопа разрешаемое расстояние У равно приблизительно половине длины волны, т.е. при l»0,55 мкм, У» 0,3 мкм. Еще меньшие по размеру объекты и расстояния неразличимы. Чтобы увеличить разрешающую способность оптических приборов нужно либо увеличить диаметр объектива, либо уменьшить длину световой волны.
Рисунок 2 Изображение в оптической системе двух близко расположенных точек А и В: 1 – предмет, 2 – оптическая система,
3 – наблюдаемое изображение
Наивысшая разрешающая способность (от 0,01 до 0,0001 мкм) достигается у электронных микроскопов, изображение в которых получается за счет отражения от поверхности пучка электронов, имеющих волновые свойства. С помощью электронных микроскопов можно добиться значительно больших увеличений (до 106 раз), что позволяет наблюдать детали структур размерами до 0,1 нм.
Описание лабораторной установки