Упражнение 2. Определение числовой апертуры микроскопа.
Лабораторная работа № 3.
Определение показателя преломления стекла с помощью микроскопа и числовой апертуры микроскопа.
Приборы:
1. Микроскоп “Биолам Р1 У4,2”.
2. Покровное стекло.
3. Микрометр.
4. Стеклянная пластинка с меткой на одной поверхности.
Методика и описание установки.
Первые законы оптических явлений были установлены на основе представлений о прямолинейных световых лучах.
 |
При прохождении света через ровную плоскую границу двух прозрачных веществ, воздуха и стекла или воды и стекла и т.д., падающий луч АВ (рис.1.) разбивается на
рис.1
два новых луча: отраженный луч ВС и преломленный ВД. Отраженный луч ВС лежит в одной плоскости c падающим лучом АВ и нормалью ВК, восстановленный из точки падения, при этом угол отражения 
численно равен углу падения 
.
По закону преломления света, преломленный луч ВД лежит в одной плоскости с 
падающим лучом АВ и нормалью, восстановленный из точки падения: отношение синуса угла падения 
, к синусу угла отражения 
, есть величина постоянная для данной пары вещества:
(1)
где, 
- относительный показатель преломления второго вещества по отношению к первому.
Показатель преломления какого-либо вещества по отношению к пустоте называется абсолютным показателем данного вещества 
. Слово “абсолютный” обычно опускают, тогда просто говорят о показателе преломления данного вещества.
|
|
|
Рассмотрим законы отражения и преломления, можно прийти к выводу, что относительный показатель преломления двух веществ равен отношению их абсолютных показателей преломления. Закон преломления света на границе двух прозрачных сред может быть представлен в виде:
(2)
Предмет, рассматриваемый через плоскопараллельный слой прозрачного вещества, имеющую большую оптическую плотность, по сравнению с воздухом, кажется приподнятым над своим действительным положением. Представим себе, что рассматриваем точку О через плоскопараллельную, стеклянную пластинку. (Рис. 2).
E b D
i
B
C
O` r
|
|
|
d 
а
a O
Рис. 2.
Проведем из точки О два луча ОВ и ОС. После преломления эти лучи пройдут по направлению СД и ВЕ. Наблюдая сверху, мы увидим точку О на пересечении продолжения лучей ДС и ЕВ, т.е. в точке О`. Таким образом, точка О покажется нам расположенной выше на величину а = ОО`. Найдем связь между показателем преломления стекла толщиной пластинки d и величиной кажущегося поднятия точки а. Из рисунка 2 следует, что
и 
Перемножая полученные выражения, имеем:
(3)
Принимая во внимание, что 
после преобразования получим:
При 
; 
. Таким образом, при наблюдении вертикально сверху
. (4)
Где d- толщина стеклянной пластинки (покровного стекла), а – кажущегося поднятия предмета.
|
|
|
 |
Для определения а в настоящей работе используется микроскоп “Биолам Р1 У4,2”.
рис.3.
Оптическая схема микроскопа (Рис. 3) состоит из следующих частей:
а) осветительная система, включающая в себя зеркало 18 и конденсор 8 с диафрагмой 19;
б) наблюдательная система, состоящая, из объектива 9, призмы 20 и окуляра 10, соединенной в тубусе микроскопа. Пучок лучей от источника света падает на зеркало 18, отражающее свет к диафрагме 19, затем пучок лучей проходит через конденсор 8 и падает на рассматриваемый предмет, идет дальше и объектив 9, призма 20 отклоняет пучок лучей под углом 450 к вертикали. Наклонное положение выходящего пучка обеспечивает удобство при работе с микроскопом. Объектив 9 изображает а в фокальной плоскости окуляра 10, который служит для рассматривания увеличенного изображения стеклянной пластинки.
Составными частями микроскопа являются столик 21, коробка с микро механизма 2, револьвер 6 (Рис. 3). Башмак 1 микроскопа подковообразной формы, имеет снизу три опорные площадки, что придает микроскопу устойчивое положение. Коробка микромеханизма привинчена к башмаку микроскопа. Микромеханизм состоит из системы зубчатых колес и рычага, он проводится в действие вращением рукояток 11, расположенных справа и слева от коробки. Слева от оси рукояток закреплен барабан со шкалой, разделенной на 50 частей.
|
|
|
Каждое пятое деление обозначено цифрой от 0 до 9 по шкале барабана можно определить величину подъема или опусканию тубуса. Один оборот барабана соответствует перемещению тубуса на 0,1 мм, т.е. цена деления барабана равна 0,002 мм. Общая величина перемещения тубуса от упора до упора равна 2,2 – 2,4 мм. Крайние положения тубуса отмечены рисками, нанесенными на коробке микромеханизма. На подвижной части нанесена одна риска (точка), а на неподвижной – две риски, соответствие двум крайним положениям тубуса. Микромеханизм служит для точной фокусировки, грубая фокусировка осуществляется при помощи рукояток 14. Предметный столик укреплен на специальном кронштейне. Верхняя часть предметного столика может вращаться, для чего необходимо опустить винт 13. Столик следует вращать за рукоятку за накатанную часть. Корме того, при помощи двух винтов 12 столик может перемещаться (центрироваться) на 8 мм, что позволяет привести нужный участок препарата в поле зрения. Тубуосодержатель 4, имеющий дуги, в верхней части имеет головку 15, служащую для крепления револьвера 6. Револьвер служит для крепления и быстрой смены объектива. В настоящей работе применяется объектив с увеличением 40х.
Разрешающей способностью R микроскопа называется предел видимости, при котором две точки предмета различимы как две точки изображения.
(5)
Вершина А = n sin u называется числовой апертурой микроскопа. В формуле (5) n=1 (воздух)- показатель преломления среды. в котором находится рассматриваемый предмет. u – апертурный угол объектива микроскопа; λ- длина волны падающего света. Если расстояние между точками объекта меньше d, то эти точки в поле зрения микроскопа сольются в одну, как бы не было велико увеличение микроскопа.
Порядок выполнения работы.
Упражнение 1.
1. Включить источник света. Поворотом зеркала добиться хорошей освещенности поля зрения микроскопа.
2. Вращая рукоятку 21 до упора, поставить точку на левой стороне коробки микроскопического механизма против нижней риски.
3. Положить на предметный столик стеклянную пластинку с нанесенной на ее верхней поверхности меткой, закрепить ее при помощи зажимов.
4. Получить резкое изображение метки, пользуясь только механизмом грубой наводки (вращая рукоятку 26). При получении изображения следить, чтобы объектив не давил на поверхность стекла, т.к. этим можно испортить микроскоп или поломать стекло. Поэтому сначала довести микроскоп до соприкосновения со стеклом, наблюдая сбоку за положением объектива, затем фокусировать изображение только поднятием тубуса, очень медленно вращая фокусированный винт против часовой стрелки.
5. Добиться, чтобы метка на пластинке находилась в центре поля зрения микроскопа (при этом угол i → 0). Измерить микроскопом толщину покровного стекла d, показатель преломления которого нужно определить.
6. На пластинку под объектив микроскопа положить покровное стекло. Изображение метки на стекле становится резкими. Поднять тубус только при помощи микрометрического винта, не трогая рукоятки грубой наводки (вращая рукоятку 21 против часовой стрелки к себе, добиться снова резкого изображения метки).
7. При помощи шкалы барабана определить, а величину кажущегося поднятия изображения. Каждый полный оборот рукоятки поднимает тубус на 0,1 мм, цена одного деления шкалы барабана 0,002 мм, число сделанных полных оборотов нужно определить обратным ходом – вращая рукоятку 21 по часовой стрелки от себя до упора.
8. По формуле 
. Определить показатель преломления стекла. Вычислить погрешности. Результаты измерений занести в таблицу 1.
Таблица № 1.
| № п/п | d, мм | ∆d, мм | е d, мм | а, мм | ∆а, мм | еа, % | n | е n, % | n ∓ ∆n |
| 1. 2. 3. 4. 5. | |||||||||
| Cр.зн |
Упражнение 2. Определение числовой апертуры микроскопа.
Числовая апертура определяется на школьном микроскопе, у которого снят окуляр.
1. Повернуть пластинку с диафрагмами, которая имеется под столиком микроскопа, и установить наименьшую диафрагму.
2. Опустить тубус микроскопа до соприкосновения объектива с предметным столиком.
3. На штатив микроскопа под столиком горизонтально положить миллиметровую линейку с подвижными черными ограничителями.
4. рассмотреть в микроскоп уменьшенное изображение шкалы. Передвинуть черные ограничители так, чтобы они касались поля зрения микроскопа в точках В и С.
рис.4.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 257; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!