Порядок выполнения работы. Задание 1. Определение увеличения микроскопа

Задание 1. Определение увеличения микроскопа

В качестве предмета с известными линейными размерами используется объект-микрометр - прозрачная пластинка с нанесенной на нее шкалой, расстояние между делениями которой равно 0,01 мм.

1. Вставить в тубус окуляр с окулярной шкалой.

2. Найти четкое изображение объекта-микрометра.

3. Совместить окулярную шкалу и шкалу объекта-микрометра и найти на них два

Рис. 5

совпадающих деления m и n (рис. 5), где n - число делений на шкале объекта-микрометра, m - число делений на шкале окуляра.

4. Определить цену деления окулярной шкалы в миллиметрах по формуле .

5. Измеренные и рассчитанные данные занести в таблицу 1 измерений и результатов расчетов.

Таблица 1 измерений и результатов расчетов

№	n	D n	m	Dm	S
Среднее значение

6. Вычислить абсолютную и относительную погрешности измерения

7. Рядом с объектом-микрометром положить миллиметровый масштаб.

8. Совместить изображение объекта-микрометра в микроскопе с миллиметровым масштабом, наблюдаемым другим глазом.

9. Аналогично п. 4 определить увеличение микроскопа по формуле

,

где N - число делений на миллиметровой шкале.

10. Измеренные и рассчитанные данные занести в таблицу 2 измерений и результатов расчетов.

Таблица 2 измерений и результатов расчетов

№	N	D N	n	D n	Г
Среднее значение

11. Вычислить абсолютную и относительную погрешности измерений

12. Полученный результат сравнить с паспортными данными микроскопа:

Г=Г ₁ × Г ₂.

Задание 2. Определение линейных размеров малых тел

1. Положите на предметный столик микроскопа держатель с набором исследуемых тел и добейтесь четкого изображения их.

2. Совместите изображение объекта со шкалой окуляра и отсчитайте число делений шкалы, укладывающихся на изображение объекта.

3. Умножив полученное число делений N шкалы на цену деления S (по п. 4 задания 1), получим линейные размеры измеряемого тела Х:

X=S × N.

4. Измерения провести не менее пяти раз для трех разных объектов А, В, С. Измеренные и рассчитанные данные занести в таблицу 3 измерений и результатов расчетов.

Таблица 3 измерений и результатов расчетов

Объект	№ измерений	DN	Х	<Х>	DХ	<DХ>
А
В
С

Х = <Х> ± <DХ>.

Задание 3. Определение разрешающей силы микроскопа

1. На предметный столик поместить пластинку с узкой щелью и добиться четкого изображения щели в центре поля зрения.

2. Снять конденсор и на расположенное строго горизонтально осветительное зеркало положить линейку с четкими черными делениями шкалы на белом фоне.

3. Осторожно вынуть окуляр и посмотреть в тубус невооруженным глазом. Сместив глаз вправо, рассмотреть крайнее правое деление В шкалы (рис. 34), затем сместить глаз влево и отметить крайнее левое деление С, таким образом можно определить расстояние ВС на шкале.

4. Измерить расстояние от шкалы до щели, лежащей на предметном столике (расстояние ОА на рис. 3). Определить синус апертурного угла:

.

Опыт повторить несколько раз и определить среднее значение < >.

5. Определить предел разрешения DY и разрешающую способность R по среднему значению < >:

.

Зная величину D Y, можно вычислить полезное увеличение микроскопа.

Полезным увеличением К называют число, показывающее, во сколько раз разрешающая способность микроскопа больше разрешающей способности человеческого глаза, принятой в норме 0,1 мм. Поэтому .

Контрольные вопросы

1. Что такое микроскоп? Назовите области применения микроскопа.

2. Из каких основных частей состоит микроскоп?

3. Начертите ход лучей в микроскопе.

4. Как определить увеличение микроскопа? От каких величин оно зависит?

5. Что называется разрешающей способностью микроскопа, от чего она зависит?

6. Почему разрешающая способность микроскопа ограничена и как ее можно по-

повысить?

Литература

1. Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Высш. шк., 1994. Часть 5, гл. 21, § 166, 167;

гл. 23, § 183.

2. Савельев И. В. Курс общей физики. М.: Наука, 1977. Том 2, часть 3, гл. VI, § 116,

гл. VIII, § 132.

3. Грабовский Р. И. Курс физики. С-Пб.: Лань. 2002. Часть П, гл. VI, § 47; гл.VII,

§ 54.

Краткий физический словарь

Аберрации - искажения изображений, формируемых оптическими системами.

Анизотропная среда - среда, физические свойства которой различны в разных направлениях. Изотропной называется среда с одинаковыми в любых направлениях физическими свойствами.

Атом - микрочастица, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Молекула - наименьшая частица вещества, обладающая его основными химическими свойствами и состоящая из атомов, объединенных между собой химическими связями.

Волновая поверхность (фронт волны) - геометрическое место точек одинаковой фазы.

Двойное лучепреломление - явление раздвоения световых лучей при прохождении через анизотропную среду.

Дисперсия света - зависимость показателя преломления вещества от частоты (длины волны) света в нем.

Дифракция света в узком смысле - явление отклонения от прямолинейного распространения света на границах препятствия (щели). В широком смысле под дифракцией понимают проявление волновых свойств света в предельных условиях перехода от волновой оптики к геометрической.

Дифракционная решетка – оптический элемент в виде стеклянной или металлической пластинки, на которую нанесено большое число прямых равноотстоящих штрихов (канавок, щелей, выступов) одинаковой конфигурации. Решетка разлагает немонохроматический свет в спектр, т.к. падающий на нее свет разбивается ее штрихами на отдельные когерентные пучки, которые, претерпев дифракцию на штрихах, интерферируют.

Излучение - одна из форм движения материи, сопровождающаяся переносом энергии в пространстве посредством электромагнитных волн.

Излучение оптическое - электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от 10^-8 м до 10^-4 м.

Излучение видимое - область спектра электромагнитных колебаний, непосредственно воспринимаемая человеческим глазом (диапазон длин волн от 0, 38 ×10^-6 м до 0,76×10^-6 м).

Излучение инфракрасное (ИК) - электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от 0,76×10^-6 м до 10^-4 м.

Излучение рентгеновское - ионизирующее электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от 10^-11 м до 10^-8 м.

Излучение ультрафиолетовое (УФ) - электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от 10^-8 м до 0,38 ×10^-6 м.

Излучение вынужденное - испускание электромагнитного излучения атомами и др. квантовыми системами под действием внешнего (вынуждающего) излучения.

Излучение спонтанное - самопроизвольное испускание электромагнитного излучения атомами и др. квантовыми системами, находящимися на возбужденных уровнях энергии.

Излучение тепловое - электромагнитное излучение, испускаемое веществом и возникающее за счет его внутренней энергии.

Интенсивность излучения - полный поток энергии излучения, проходящий за единицу времени через единичную площадку в направлении нормали к ней в единичном телесном угле.

Интерференционная картина - регулярное чередование областей повышенной и пониженной интенсивности света, получающееся в результате интерференции когерентных световых пучков.

Интерференция - сложение (суперпозиция) в пространстве двух (или нескольких) когерентных волн, при котором в разных точках пространства получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны.

Ион - электрически заряженная частица, образующаяся при потере или присоединении электронов атомами и молекулами.

Ионизация - образование положительных и отрицательных ионов и свободных электронов из электрически нейтральных атомов и молекул.

Когерентность - согласованное протекание во времени и в пространстве нескольких колебательных или волновых процессов, проявляющееся при их сложении.

Когерентные волны - волны, разность фаз между которыми остается постоянной во времени.

Колебания - движения или процессы, обладающие той или иной степенью повторяемости во времени.

Кристалл - твердое тело, обладающее трехмерной периодической атомной структурой и, при равновесных условиях образования, имеющее естественную форму правильного симметричного многогранника. Монокристалл - кристалл, имеющий во всем объеме единую кристаллическую решетку. Поликристалл - агрегат мелких монокристаллов различной ориентации (кристаллических зерен).

Лазер - квантовое устройство, генерирующее или усиливающее когерентные электромагнитные волны видимого диапазона за счет вынужденного испускания света активной средой, находящейся в оптическом резонаторе. Мазер - квантовый генератор и усилитель радиодиапазона.

Линза - любое прозрачное тело, ограниченное двумя криволинейными (сферическими или несферическими) поверхностями или одной криволинейной и одной плоской поверхностью.

Линза тонкая - линза, толщина которой мала по сравнению с радиусом кривизны ограничивающих ее поверхностей.

Луч - линия, вдоль которой распространяется поток световой энергии.

Максвелла уравнения - фундаментальные уравнения классической макроскопической электродинамики, описывающие электромагнитные явления в любой среде (в т.ч. в вакууме); сформулированы в 1873 г. англ. физиком Дж. К. Максвеллом.

Микропроекция - способ получения на экране оптических изображений малых объектов, даваемых микроскопом.

Микроскоп - оптический прибор для получения сильно увеличенных изображений малых предметов (или деталей их структуры), невидимых невооруженным глазом.

Микроэлектроника - область электроники, охватывающая проблемы создания электронных устройств в микроминиатюрном интегральном исполнении.

Модуляция света - изменение во времени по заданному закону амплитуды, фазы, частоты или поляризации колебаний оптического излучения.

Николя призма - одна из наиболее известных поляризационных призм, изготовляется из исландского шпата (СаСО₃). Изобретена в 1828 г. англ. физиком У. Николем.

Объектив - обращенная к объекту часть оптической системы, формирующая действительное изображение объекта.

Окуляр - обращенная к глазу наблюдателя часть оптической системы для визуального рассматривания действительного изображения объекта, формируемого объективом.

Оптика - раздел физики, в котором изучается оптическое излучение (свет), процессы его распространения и взаимодействия с веществом.

Оптика геометрическая (лучевая) - раздел оптики, в котором изучаются законы распространения света на основе представлений о световых лучах.

Оптика волновая - раздел оптики, изучающий совокупность явлений, в которых проявляются волновые свойства света.

Оптика квантовая - раздел оптики, изучающий микроструктуру световых полей и оптические явления, в которых проявляется квантовая природа света.

Оптическая система - совокупность оптических деталей - линз, призм, пластинок, зеркал и др., скомбинированных для получения оптического изображения или для преобразования светового потока.

Оптически активные вещества - вещества, вращающие плоскость поляризации линейно поляризованного света.

Плоскость поляризации - плоскость, проходящая через направление колебаний электрического вектора линейно поляризованной световой волны и направление распространения этой волны.

Поглощение света - уменьшение интенсивности света при прохождении через вещество.

Показатель преломления абсолютный - отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде.

Показатель преломления относительный - отношение абсолютных показателей преломленияэтих сред или фазовых скоростей света в них.

Поле зрения оптической системы - часть пространства (или плоскости), изображаемая оптической системой.

Полное внутреннее отражение - явление, при котором лучи, падающие из более плотной среды, полностью отражаются от границы раздела с менее плотной средой. Предельный угол падения - угол падения, соответствующий углу преломления в 90⁰.

Поляризатор - устройство для получения полностью или (реже) частично поляризованного излучения.

Поляризационные приборы - оптические приборы для обнаружения, анализа, получения и преобразования поляризованного света.

Поляриметр - прибор для измерения угла вращения плоскости поляризации монохроматического света в оптически активных веществах.

Поляроид – один из типов линейных поляризаторов, представляющий собой тонкую поляризационную пленку из одинаково ориентированных мелких кристаллов герапатита или др. селективных анизотропных кристаллов, заклеенную между двумя прозрачными пластинками (пленками) для защиты от внешних воздействий.

Порядок интерференции - величина, равная разности хода интерферирующих лучей, выраженной в длинах световых волн.

Потенциальный барьер - ограниченная в пространстве область высокой потенциальной энергии частицы в силовом поле, по обе стороны которой потенциальная энергия резко спадает.

Преломление света - изменение направления распространения света при его прохождении через границу раздела двух сред. Преломление света в среде с изменяющимся в пространстве показателем преломления называется рефракцией света.

Просветление оптики - уменьшение коэффициентов отражения поверхностей оптических деталей путем нанесения на них непоглощающих пленок, толщина которых соизмерима с длиной волны света.

Работа выхода - минимальная энергия, необходимая для выхода электрона из металла.

Радиоволны - электромагнитные волны в диапазоне длин волн от 5×10^-5 м до 10¹⁰ м.

Рассеяние света - изменение какой-либо характеристики потока оптического излучения (света) при взаимодействии с веществом.

Селективность - зависимость коэффициента поглощения от длины волны.

Свет монохроматический - свет одной строго постоянной частоты (длины волны). Свет в узком диапазоне частот называется квазимонохроматическим. Свет в широком диапазоне частот называется сложным.

Свет естественный - свет, направление колебаний светового вектора (вектора напряженности электрического поля) в котором быстро и совершенно хаотически меняется с течением времени, хотя все время остается перпендикулярным к лучу.

Свет поляризованный - свет, в котором направления колебания светового вектора каким-либо образом упорядочены.

Световод (светопровод, волновод оптический) - закрытое устройство для направленной передачи (канализации) света.

Световые величины - эффективные величины, характеризующие свет по его воздействию на среднеадаптированный человеческий глаз. Энергетические фотометрические величины - величины, характеризующие энергетические параметры света безотносительно к его действию на приемники излучения.

Скорость волны фазовая - скорость перемещения фазы волны в определенном направлении.

Скорость групповая - скорость движения группы (цуга) волн, мало отличающихся по частотам и образующих в каждый данный момент времени локализованный в пространстве волновой пакет.

Спектр - совокупность монохроматических волн, входящих в состав сложного излучения.

Спектр испускания - спектр, получаемый от излучающих тел.

Спектр поглощения - спектр, получающийся при прохождении и поглощении излучения в веществе.

Спектральный анализ - физические методы качественного и количественного определения состава вещества, основанные на получении и исследовании его спектров поглощения и испускания.

Спектры оптические - спектры электромагнитного излучения в ИК, видимом и УФ диапазонах шкалы электромагнитных волн.

Сплошной спектр (непрерывный) - спектр электромагнитного излучения, распределение энергии в котором характеризуется непрерывной функцией частоты (или длины волны).

Стерадиан (ср) - единица телесного угла; 1 ср равен телесному углу с вершиной в центре сферы, вырезающему на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равновеликой радиусу сферы.

Фаза колебаний - периодически изменяющийся аргумент функции, описывающей колебательный или волновой процесс.

Фотон - элементарная частица, квант электромагнитного излучения.

Фотоэлектрический эффект - явление освобождения электронов от связей с атомами и молекулами вещества под действием света.

Фотоэффект внешний - полное освобождение от связей и выход электронов за пределы твердого или жидкого вещества.

Фотоэлемент вакуумный - фотоэлектронный прибор в виде стеклянного или кварцевого баллона с двумя электродами – катодом и анодом, в котором при освещении катода в результате внешнего фотоэффекта генерируется фотоЭДС.

Фотоэффект внутренний - частичное освобождение от связей электронов, при котором они остаются внутри вещества, увеличивая его электропроводность.

Функция видности - кривая относительной спектральной чувствительности человеческого глаза.

Частично поляризованный свет - свет, имеющий предпочтительное направление колебаний вектора напряженности электрического поля световой волны.

Электрон - элементарная частица, материальный носитель наименьшей массы и наименьшего электрического заряда в природе.

Электромагнитная волна - распространяющееся с конечной скоростью в пространстве электромагнитное поле.

Электромагнитное поле - особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами. Представляет собой взаимосвязанные электрическое и магнитное поля, взаимно перпендикулярные между собой и скоростью распространения.

Дата добавления: 2015-06-04