Вказівки до виконання роботи. Контрольні запитання

Лабораторна робота № 5.4. ВИВЧЕННЯ ЗОРОВОЇ ТРУБИ

Контрольні запитання

Хід роботи

1. Згідно з інструкцією увімкнути лазер.

2. Встановити аналізатор у початкове положення (0⁰) і занести до табл. 5.3.1 відповідне значення сили струму І.

3. Повертаючи кожного разу аналізатор на кут 15^о, визначати силу струму у діапазоні кутів 0...360^о. Усі дані занести до табл. 5.3.1.

4. Вимкнути лазер.

5. За отриманими даними побудувати графік залежності I = f (a).

6. Користуючись графіком, визначити I _max i I _min.

7. Визначити ступінь поляризації за формулою (5.3.2).

8. Користуючись калькулятором, обчислити функцію I = I _maxcos²a у діапазоні кутів 0...360^о і нанести відповідні точки на експериментальний графік.

Таблиця 5.3.1

a°

I, mA

Продовження таблиці 5.3.1

a°

I, mA

1. Що таке світло?

2. Що таке поляризація світла?

3. Дайте означення неполяризованого, плоскополяризованого, частково поляризованого та поляризованого по колу світла.

4. Назвіть способи отримання плоскополяризованого світла. Які поляризаційні пристрої зроблені на їх основі?

5. Запишіть закон Брюстера. Що таке кут Брюстера?

6. Що таке поляризатор та аналізатор?

7. Що таке ступінь поляризації частково поляризованого світла?

8. Запишіть закон Малюса та поясніть його.

Мета роботи: вивчити основні оптичні характеристики зорової труби та визначити їх шляхом безпосередніх вимірювань і розрахунків.

[ 1, т. 3 §§ 2.1, 2.10; 2, §§ 165, 166; 3, §§ 11.2, 11.3; 4, т. 2 §§ 115–117]

Для виконання роботи треба вивчити такий теоретичний матеріал: закони геометричної оптики; заломлення на сферичній поверхні; зображення предметів за допомогою лінз; оптичні системи.

Зорові труби (телескопи) озброюють око та дають можливість розглядати предмети, які знаходяться на великій відстані від спостерігача. Зорова труба – це оптична система, яка складається з об’єктива L ₁ (довгофокусна лінза) та окуляра L ₂ (короткофокусна лінза – лупа) (рис. 5.4.1). Дійсне (зменшене та обернене) зображення віддаленого предмета, яке утворює об’єктив, розглядаємо в окулярі. Для отримання чіткого зображення систему треба фокусувати, тобто пересувати окуляр відносно об’єктива.

Головними умовами роботи телескопічної системи є:

I. Промені від предмета мають потрапляти у об’єктив паралельно до головної оптичної осі (параксіальні промені), оскільки предмет знаходиться фактично на нескінченності від об’єктива. Тоді зображення утворюється у задній фокальній площині об’єктива (рис. 5.4.1).

II. Передня фокальна площина окуляра повинна співпадати з зображенням, яке утворює об’єктив, тому, що звичайне око у стані спокою сприймає паралельні промені.

Отже, задній фокус об’єктива зорової труби співпадає з переднім фокусом окуляра (рис. 5.4.1).

В реальних оптичних системах промені світла, які потрапляють у систему, обмежуються польовою та апертурною діафрагмами – непрозорими екранами з отвором. Польова діафрагма обмежує поле зору. Апертурна діафрагма обмежує кількість променів, які потрапляють в систему, тобто впливає на освітленість системи.

Головними оптичними характеристиками телескопічної системи є видиме збільшення Г, поле зору 2w', світлосила А (величина, яка залежить від діаметра вхідної апертурної діафрагми) та роздільна здатність .

Видиме збільшення телескопічної системи визначється як відношення тангенсів кутів w та w' (рис. 5.4.1):

.

Для знаходження видимого збільшення телескопічної системи можна використати зв’язок між фокусною відстаннюоб’єктива f ₁ та фокусною відстанню окуляра f ₂, або через діаметри вхідної (D _вх) та вихідної (D _вих) апертурної діафрагми (рис. 5.4.2):

. (5.4.1)

Полем зору оптичного приладу називають ту частину простору предметів, світні точки якого можуть дати свої зображення.

Світлосилу оптичного приладу визначає квадрат відносного отвору приладу. Відносний отвір для об’єктива − це відношення діаметра вхідної апертурної діафрагми до фокусної відстані об’єктива:

.

Виходячи з головних умов роботи телескопічної системи (w 0, w¢ 0) та враховуючи, що вихідна апертурна діафрагма значно менша за вхідну (D _вих<< D _вх), світлосилу зорової труби можна визначити так:

А=(D _вих)². (5.4.2)

Роздільна здатність – це найменший кут, під яким можна бачити дві точки предмета окремо. При розрахунку роздільної здатності зорової труби треба враховувати оптичні властивості людського ока, стан атмосфери, недосконалості оптичної системи, освітленість. З урахуванням цього можна отримати емпіричну формулу для розрахунку роздільної здатності зорової труби:

. (5.4.3)

Дата добавления: 2014-11-07