Физика (стр. 24 )

На тубус микроскопа наденьте окулярный винтовой микрометр, на столик микроскопа поместите дифракционную решетку. Измерьте ширину некоторого числа штрихов решетки в делениях окулярной шкалы и, зная цену деления, вычислите постоянную решетки.

5. Определите толщину прозрачной пластинки.

Рис. 2

Рассмотрим два луча, исходящих из точки А и попадающих в глаз наблюдателя (рис. 2). Из рисунка видно, что отношение оптической толщины прозрачной пластинки ОА1 = h1 к действительной толщине ОА = h равно

,

т. к. углы и малы. Следовательно,

,

где n = 1.5 − абсолютный показатель преломления вещества пластинки. На обе поверхности прозрачной пластинки нанесите тонкие царапины по взаимно перпендикулярным направлениям. Затем:

1. Поместите стеклянную пластинку на предметный столик микроскопа.

2. Добейтесь хорошего освещения поля зрения, изменяя положение зеркала.

3. Переведите тубус микроскопа вниз вращением микрометрического винта точной настройки до упора.

4. Наведите микроскоп на ясное видение штриха, находящегося на нижней стороне пластинки.

5. Пользуясь микрометрическим винтом и отсчитывая по нему число оборотов, переместите тубус на ясное видение штриха, находящегося на верхней стороне пластинки.

6. Вычислите по формуле:

,

где 50 – число делений одного оборота, G − число полных оборотов, К – число делений последнего неполного оборота, f − цена деления микрометрического винта.

7. Вычислите действительную толщину пластинки по формуле:

.

8. Все измерения повторить несколько раз. Данные измерений и вычислений занести в табл. 1.

Таблица 1

№ п/п	n	G − число полных оборотов	К − число делений неполного оборота	h1 , мм	h, мм
1
2
3
	1.5			h1ср	hср

Контрольные вопросы и задания

1. Выведите формулу увеличения микроскопа. От каких факторов зависит увеличение микроскопа?

2. Почему с помощью светового микроскопа не удается получить увеличения, превосходящие 2500? Какой прибор дает большие увеличения?

3. Наблюдатель с нормальным зрением установил микроскоп на ясное видение предмета. Что должен будет сделать близорукий наблюдатель, чтобы в этот микроскоп ясно увидеть предмет: опустить или поднять тубус микроскопа?

4. Начертите ход лучей в плоскопараллельной пластинке.

5. Выведите расчетную формулу .

6. Расскажите устройство микроскопа.

Рекомендуемая литература [26, 27].

Работа № 3. Изучение спектров

Цель: определить поглощение света в исследуемом веществе.

При подготовке к работе выполните следующие задания:

1) усвойте содержание понятий: спектр, спектр испускания и спектр поглощения; линейчатый, полосатый, сплошной спектры; интенсивность света, коэффициент поглощения;

2) выясните, какие приборы применяются при разложении света в спектр;

3) познакомьтесь с устройством монохроматора и его принципом действия.

В лабораторной работе используется монохроматор – прибор, позволяющий выделить монохроматическую компоненту излучения с широким спектром. При этом определенному положению шкалы барабана монохроматора, определяющего ориентацию призмы по отношению к падающему на нее лучу света, соответствует монохроматическая компонента излучения, наблюдаемая на выходной щели прибора. Пользуясь ртутной лампой с эталонными линиями излучения, градуируют шкалу барабана монохроматора (табл. 1).

Таблица 1

Таблица длин волн спектра ртути

Длина волны, нм	Цвет	Яркость
690.6	Темно-красный	Средняя
623.4	Красный	Средняя
607.3	Красно-оранжевый	Слабая
579.1	Желтый	Яркая
546.1	Зеленый	Очень яркая
496.1	Голубовато-синий	Средняя
435.8	Синий	Очень яркая
404.7	Фиолетовый	Средняя

Для этого строят график зависимости , где − длина эталонной линии спектра излучения ртутной лампы, − номер деления шкалы барабана. Этот график позволяет по известному делению шкалы барабана определить длину волны выходящего из монохроматора излучения. Измерение интенсивности света производится с помощью фотоэлемента. В работе снимается кривая его спектральной чувствительности.

Установив селеновый фотоэлемент с гальванометром у выходной щели монохроматора, снимают зависимость фототока от длины волны света и строят график зависимости . Напомним, что определяется по градуировочной кривой. В качестве источника света используется лампа накаливания.

Работу выполняют в следующем порядке. Сначала при закрытой щели монохроматора фокусируют излучение лампы накаливания с помощью линз в область входной щели. Добившись этого, отключают лампу накаливания и закрывают входную щель. Затем открывают выход монохроматора и плотно прикладывают к нему плоскость фотоэлемента. Проверяют, чтобы при закрытой щели ток гальванометра, подключенного к фотоэлементу, был равен нулю. Далее открывают входную щель и включают лампу накаливания. Повернув барабан, убеждаются в том, что установка работает. После этого барабан приводят в исходное положение, соответствующее нулевому делению шкалы, и приступают к измерению фототока.

Данный опыт повторяют в случае, если между лампой накаливания и входом монохроматора установлен исследуемый образец.

Затем измеряют зависимость , строят график этой зависимости на тех же координатных осях, что и график . По данным двух графиков определяют коэффициент поглощения света в образце для трех длин волн. Расчет основан на законе Ламберта – Бугера, согласно которому интенсивность света I на выходе образца толщиной d связана с интенсивностью света на входе соотношением

,

где k – коэффициент поглощения, зависящий от длины волны проходящего излучения . В силу линейности люксамперной характеристики фотоэлемента . Поэтому , где − сила тока фотоэлемента при длине волны без образца, i − сила тока фотоэлемента при той же длине волны с образцом.

Выполнение работы

1. Познакомьтесь с целью работы и используемыми в ней методами. Составьте перечень приборов и принадлежностей, необходимых для работы.

2. Запишите последовательность выполняемых операций, проведите необходимые измерения и обработайте их.

Контрольные вопросы и задания

1. Сформулируйте основные положения классической и квантовой теории излучения света.

2. Какова природа линейчатых, полосатых и сплошных спектров?

3. Объясните зависимость коэффициента поглощения света от длины волны.

Рекомендуемая литература [23, 25, 26].

Работа № 4. Изучение свойств излучения лазера

Цели: 1) измерить длину волны; 2) наблюдать поляризацию лазерного излучения; 3) провести эксперименты по дифракции света на щели, двух щелях и на пространственных неоднородностях.

При подготовке к работе выполните следующие задания:

1) изучите принципиальное устройство и действие газового лазера;

2) выясните содержание понятий: «активная среда», «инверсная населенность энергетических уровней», «оптический резонатор», «спонтанное излучение», «индуцированное излучение»;

3) познакомьтесь с особенностями лазерного излучения;