Методика работы на сферометре

Внутри литого металлического корпуса прибора 12 (рисунок 7) находится измерительный стержень 4 со стеклянной миллиметровой шкалой длиной 30 мм. Под действием противовеса стержень поднимается вверх и своим сферическим наконечником 3 соприкасается с поверхностью контролируемой детали 7. Для опускания измерительного стержня вниз служит арретир 3. Отсчет по шкале производится при помощи микроскопа со спиральным окуляр-микрометром 10 с ценой деления 0,001 мм. Шкала освещается лампочкой с рабочим напряжением 3,5 В, помещенной в патрон 2 и включаемой в сеть через трансформатор. Сферометр снабжен сменным кольцом 8 с диаметром 85 мм, опорами в котором являются три шарика радиусом r.

Рис.7.7. Устройство кольцевого сферометра ИЗС-7

Определение радиуса кривизны выпуклой поверхности сводится к измерению на сферометре высоты h шарового сегмента (рис. 7.8).

Рис. 7.8. Измерение высоты шарового сегмента

Измерение стрелки производится следующим образом. С помощью рычага арретира измерительный стержень отводят вниз и на установленное на сферометре кольцо с тремя шариками осторожно накладывают плоскую поверхность линзы. Рычаг отпускают, и измерительный стержень, плавно поднимаясь, приходит в соприкосновение с плоской поверхностью линзы. Затем с помощью встроенного измерительного микроскопа со спиральным микрометром несколько раз (не менее 5) вычисляют среднее значение из полученных результатов. Далее на кольцо осторожно кладут линзу выпуклой поверхностью и аналогично проводят не менее 5 измерений, после чего вычисляют среднее значение из полученных результатов. Разность двух средних отсчетов по шкале дает высоту h сегмента измеряемой сферической поверхности. Отсчет положения измерительного стержня с помощью спирального микрометра осуществляется следующим образом.

В поле зрения микроскопа одновременно видны: два–три штриха миллиметровой шкалы, обозначенные крупными цифрами, предположим это «11», «12», «13» (рис. 7.9), неподвижная шкала десятых долей миллиметра с делениями от «0» до «10», круговая шкала для отсчета сотых и тысячных долей и десять витков двойных спиралей. Чтобы произвести отсчет, необходимо предварительно маховичком подвести двойной виток спирали так, чтобы миллиметровый штрих, находящийся в зоне двойных витков, оказался точно посередине между линиями витка. Индексом для отсчета миллиметров служит нулевой штрих шкалы десятых долей миллиметра.

Рис. 7.9. Поле зрения окулярного микрометра сферометра ИЗС–7

На рис. 7.9 миллиметровый штрих «14» прошел нулевой штрих десятых долей миллиметра, а ближайший штрих «15» еще не дошел до нулевого штриха шкалы десятых долей миллиметра. Очевидно, отсчёт будет 12 мм плюс отрезок от штриха «13» до нулевого штриха десятых долей миллиметра. В этом отрезке число десятых долей миллиметра будет обозначено цифрой 2 последнего уже пройденного штриха шкалы десятых долей миллиметра. Сотые и тысячные доли миллиметра отсчитываются по другой шкале, указателем для отсчета по ней служит стрелка, цена деления круговой шкалы 0,001 мм. На рис. 7.8 стрелка прошла некоторую часть интервала шкалы. Эту часть определяют на глаз, она примерно равна 0,8 деления круговой шкалы. Итак, окончательный отсчет будет 12,2728 мм.

Подробно ознакомиться с устройством оптического сферометра можно по заводской инструкции, приложенной к нему.

Порядок выполнения задания 7.2

1. Ознакомиться с оптическим сферометром. Найти величину h.

2. Определить радиус кривизны линзы R по формуле

R = r ²/(2 h) + h /2 – r, где r – радиус кольца с опорными шариками (r = 49 мм), r – радиус шарика (r = 5 мм); h – измеренная стрелка.

3. Вычислить показатель преломления линзы n по формуле (7.9).

4. Оценить погрешность измерений.

5. Результаты измерений и вычислений занести в табл.7.2.

Таблица7. 2

Номер опыта	Отсчет по шкале микрометра для плоской и выпуклой поверхности	Измеренная стрелка	Радуис линзы	Показатель преломления
hi , мм	hср , мм	R, мм
ai , мм	bi , мм
…

Замечание: a_i; b_i – положения стрелки сферометра.

Контрольные вопросы к лабораторной работе 7

1. Что называется линзой? Какие типы линз Вы знаете?

2. Что называется радиусом кривизны линзы?

3. Какая линза называется толстой?

4. Что называется кардинальными элементами центрированной оптической системы?

5. Какая линза называется тонкой?

6. Как влияет показатель преломления вещества линзы на ее фокусное расстояние?

7. Что называется главной оптической осью линзы, побочной оптической осью линзы, главным фокусом, фокальной поверхностью?

8. Какой пучок света называется параксиальным?

9. Как записывается формула тонкой линзы?

10. Какой физический смысл имеет оптическая сила линзы?

11. Как выводится формула Бесселя?

12. Как строится изображение предмета в линзе, если предмет находится:

а) за двойным фокусом;

б) между фокусом и двойным фокусом;

в) между фокусом и линзой?

Рекомендуемая литература: [6], [10], [12], [13], [14].

Дата добавления: 2015-06-04