МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ДЕПАРТАМЕНТ КАДРОВОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Г. П. Стародубцева, В. И. Крахоткин,

А. А. Хащенко, Г. Е. Ковалёва

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

по оптике

Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлениям:

110800.62 – Агроинженерия, профили – «Механизация АПК» и «Электрооборудование и электротехнологии в сельском хозяйстве» (бакалавр техники и технологии), 140400.62 – Электроэнергетика и электротехника», профиль – «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий» (бакалавр техники и технологии), 210400.61 – Радиотехника (бакалавр техники и технологии), 190100.62 – Наземные транспортно-технологические комплексы (бакалавр техники и технологии), 190600.62 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов (бакалавр техники и технологии), 221700.62 – Стандартизация и метрология (бакалавр техники и технологии)

СТАВРОПОЛЬ

2011

УДК 53 (076.5)

ББК 22.36 я 7

С 733

Рецензенты:

Кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой

Автоматики, электроники и метрологии СтГАУ Г..

Кандидат технических наук, доцент кафедры Применения электрической энергии в сельском хозяйстве СтГАУ В.

Печатается по рекомендации методической комиссии

Электроэнергетического факультета СтГАУ

(протокол № 9 от 3 мая 2011г.)

Г. П. Стародубцева, В. И. Крахоткин, А. А. Хащенко, Г. Е. Ковалева. Лабораторный практикум по оптике. Учебное пособие для студентов аграрных вузов, обучающихся по направлениям: 110800.62 – Агроинженерия, профили – «Механизация АПК» и «Электрооборудование и электротехнологии в сельском хозяйстве» (бакалавр техники и технологии), 140400.62 – Электроэнергетика и электротехника», профиль – «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий» (бакалавр техники и технологии), 210400.61 – Радиотехника (бакалавр техники и технологии), 190100.62 – Наземные транспортно-технологические комплексы (бакалавр техники и технологии), 190600.62 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов (бакалавр техники и технологии), 221700.62 – Стандартизация и метрология (бакалавр техники и технологии) – Ставрополь, 2011- с.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

В пособии даны указания к выполнению девяти лабораторных работ по разделу «Оптика» с использованием специализированных мультимедийных компьютерных программ и стационарного лабораторного оборудования. Учебное пособие предназначено для самостоятельной подготовки студентов к выполнению лабораторных работ и обработке результатов измерений. В описании каждой лабораторной работы приведены: краткая теория, описание установок, методов измерений, рекомендации по представлению и обработке результатов физического эксперимента. Внимание студентов обращается на физические основы явлений и анализ условий эксперимента.

Пособие предназначено для студентов аграрных вузов, обучающихся по направлениям: 110800.62 – Агроинженерия, профили – «Механизация АПК» и «Электрооборудование и электро-технологии в сельском хозяйстве» (бакалавр техники и технологии), 140400.62 – Электро-энергетика и электротехника», профиль – «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий» (бакалавр техники и технологии), 210400.61 – Радиотехника (бакалавр техники и технологии), 190100.62 – Наземные транспортно-технологические комплексы (бакалавр техники и технологии), 190600.62 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов (бакалавр техники и технологии). Может быть использовано в качестве учебного пособия студентами, обучающимися на других инженерных специальностях аграрных вузов

УДК 53 (076.5)

ББК 22.36 я 7

С 733

ВВЕДЕНИЕ

Предлагаемый лабораторный практикум по оптике предназначен для студентов инженерных специальностей аграрных ВУЗов и содержит разделы, соответствующие учебной программе: геометрическая оптика, волновые свойства света, основные понятия квантовой оптики.

В настоящее время в аграрном производстве применяются современные технологии (“высокие технологии”). В частности, используются методы предпосевной обработки семян электромагнитными полями, лазерным излучением, ультразвуковыми волнами и т. д. Это требует от специалистов, а также от студентов, аспирантов более глубоких знаний понятий электромагнитной волны, светового когерентного излучения. Современные студенты аграрных вузов должны научиться применять измерительную аппаратуру, содержащую не только традиционные “естественные” источники света (солнечный свет, лампы накаливания, ультрафиолетовые лампы и т. д.), но и квантовые когерентные источники света – полупроводниковые и газовые лазеры видимого диапазона длин волн.

Лабораторные работы настоящего пособия по своему содержанию и количеству охватывают необходимую совокупность вопросов, понятий, терминов по оптике, которые должны быть изучены студентами. Для облегчения самостоятельной теоретической подготовки студентов к лабораторным занятиям описание каждой работы содержит вводную теоретическую часть, раскрывающую суть физических явлений, изучаемых в выполняемой работе. Материал поясняется необходимыми математическими выкладками, конечными формулами и иллюстрируется рисунками. Изложение ведется в системе СИ (таблица 1, приложения).

Практическая часть лабораторных работ выполняется на основе сформулированных заданий и указаний, какими экспериментальными результатами они должны заканчиваться. Акцентируется внимание студентов на их умении грамотно обрабатывать результаты опытов, т. е. определять наиболее достоверные значения измеряемых величин и погрешности их измерений. При этом указывается на аналитические и графические способы обработки результатов измерений. Каждая работа знакомит студентов с соответствующими оптическими приборами, например: сахариметром, рефрактометром, полупроводниковым лазером, дифракционной решеткой, поляризатором света, фотоприемником и т. д., что расширяет их практический кругозор. Для закрепления материала к каждой работе предлагаются задачи.

В приложении к настоящему пособию также даются таблицы необходимых единиц измерения и значений оптических физических величин, приводится перечень рекомендуемой литературы.

В целом, данное пособие ориентировано как на усвоение студентами требуемого программой обучения объема теоретического материала по оптике, так и развития у них навыков самостоятельного и грамотного проведения экспериментальных оптических измерений.

Лабораторная работа № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ

И ОПТИЧЕСКОЙ СИЛЫ СОБИРАЮЩЕЙ

И РАССЕИВАЮЩЕЙ ЛИНЗ

Цель работы: определение фокусного расстояния и оптической силы

собирающей и рассеивающей линз.

Оборудование: оптическая скамья, собирающая и рассеивающая линзы.

Теоретическое введение

Рассматривая преломление света на сферической поверхности, разделяющей две среды с показателями преломления и , можно получить формулу, позволяющую определить положение изображения этой точки , где - радиус сферической поверхности.

Случай преломления света на одной сферической поверхности сравнительно редок. Большинство реальных оптических систем содержат, по крайней мере, две преломляющие поверхности.

Система сферических поверхностей называется центрированной, если центры всех сферических поверхностей лежат на одной прямой, называмой главной оптической осью системы.

На практике большое практическое значение имеет простейший случай центрированной системы, состоящей всего из двух сферических поверхностей, ограничивающих какой-либо прозрачный хорошо преломляющий материал от окружающего воздуха. Такая система получила название линзы (см. рис. 1). Линза называется тонкой, если ее толщина мала по сравнению с радиусами кривизны поверхностей, ограничивающих линзу. В дальнейших расчетах мы будем считать, что эти точки сливаются в одну точку . Все расстояния будем отсчитывать от этой точки. Она получила название оптического центра линзы.

Преломление света на первой сферической поверхности создало бы, без второй поверхности, в сплошной среде с показателем преломления изображение на расстоянии от оптического центра так, что .