I. Podstawy teoretyczne
Podstawowe pojęcia
Załamanie światła jest przyczyna tego, że odległości obserwowane z powietrza w środowisku gęstszym wydają się mniejsze, niż są w rzeczywistości. Dla wytłumaczenia tego zjawiska rozpatrzmy bieg promieni świetlnych wychodzących z punktu O znajdującego się na dolnej powierzchni płaskorównoległej płytki szklanej. Obserwatorowi patrzącemu z góry na promienie wychodzące z punktu O wydaje się, że promienie te wychodzą z punktu O' a nie z O. Jest to skutek załamania światła na granicy: szkło-powietrze. Rozpatrzmy dwa promienie OA i OB wychodzące z punktu O. Promień OA jest prostopadły do powierzchni płytki, a więc przejdzie bez załamania, przez górną powierzchnię graniczna. Promień OB tworzy z prostopadłą do powierzchni granicznej mały kąt 
; wychodząc ze szkła odchyli się do prostopadłej i wyjdzie pod kątem 
. Przedłużenie O'B tego promienia da w miejscu przecięcia się z OA obraz pozorny O ` punktu O. Odległość punktu O' od górnej powierzchni płytki będzie oczywiście mniejsza niż punkt O i obserwator stwierdzi pozorną grubość h płytki, a nie rzeczywistą d. Okazuje się, że znajomość h i d wystarczy do obliczenia współczynnika załamania światła materiału, z jakiego wykonana jest płytka. Dla małych kątów możemy zapisać:
Bezwzględny współczynnik załamania ośrodka jest stosunkiem prędkości rozchodzenia się promieniowania elektromagnetycznego w próżni do prędkości w tym środku. Ponieważ współczynnik załamania zmienia się z długością fali, należy ja podawać wraz z wartością n (oznaczenie współczynnika załamania). Wzorcowa falą jest zazwyczaj żółta lina sodu
Względny współczynnik załamania jest stosunkiem prędkości światła w dwóch graniczących ośrodkach.
2) Przyrząd
Mikroskop jest jednym z najważniejszych przyrządów optycznych stosowanych w praktyce.Służy on do otrzymania znacznych powiększeń kątowych.Układ optyczny mikroskopu składa się z dwóch układów soczewek skupiających układ znajdujący się bliżej obiektu obserwowanego nazywa się obiektywem. Przez drugi układ soczewek oglądamy obraz dawany przez obiektyw. Układ ten nazywa się okularem.
3) Budowa mikroskopu
W budowie mikroskopu można wyróżnić dwie zasadnicze części: mechaniczną i optyczną. Część mechaniczna jest przede wszystkim statyw złożony z podstawy i części ruchomej, do której przymocowany jest stolik obserwacyjny P i tubus mikroskopu T. Podstawa statywu A jest masywna, zapewnia to dużą stateczność mikroskopu. Stolik i tubus mikroskopu wraz z częścią ruchomą statywu B można ustawić pod dowolnym kątem do poziomu, aby zapewnić dobrą obserwacje przedmiotu. Stolik obserwacyjny zwany też przedmiotem służy do podtrzymywania przedmiotu obserwowanego. Na stoliku znajdują się zazwyczaj dwa przyciski sprężynowe służące do unieruchomienia przedmiotu w czasie obserwacji. W środku stolika jest otwór przez który oświetla się obiekt z dołu. Tubus jest cylindryczna, metalową rozsuwaną rurą. Długość jej można zmieniać wysuwając górną część tubusa. Tubus związany jest ze statywem za pomocą zębatki i może być przesuwany w dół i w górę za pomocą śruby S. Drobnych przesuwów tubusa dokonuje się za pomącą śruby
mikrometrycznej S1. dolny otwór tubusa zaopatrzony jest z tzw. rewolwer R z gniazdami. na obiektyw. Pozwala to na szybką zmianę obiektywu przy obserwacji przez obrót rewolweru wokół osi.
Część optyczna mikroskopu złożona jest z okularu L, wymiennych obiektywów O i części służącej do oświetlenia preparatu, czyli zwierciadełka Z i ewentualnie kondensora K. Zwierciadełko Z umieszczone jest w pewnej odległości pod stolikiem mikroskopu; podtrzymują je widełki. Ma ona zazwyczaj dwie powierzchnie odbijające - płaską i wklęsłą i 0+może obracać się wokół osi poziomej. Zwierciadełko odbija światło pochodzące od źródła i skierowuje je na przedmiot obserwowany. Powierzchnia wklęsła zwierciadełka służy do koncentracji światła w obiektywie obserwowanym. Obiektyw- najważniejsza część mikroskopu składa się z układu soczewek umieszczonych we wspólnej oprawie. Pierwsza soczewka gra rolę zasadniczą, tylko ona daje powiększenie, reszta to soczewki korygujące wady obrazu dawanego przez soczewkę pierwszą. Obiektywy są zazwyczaj numerowane w kolejności w zrostu powiększenia. Okulary mogą być również wymienne i numerowane są w kolejności wzrastającego powiększenia.
4)Powiększenie mikroskopu
Mikroskop jest to przyrząd optyczny, umożliwiający obserwację drobnych przedmiotów z bliska w dużym powiększeniu. W najprostszym przypadku mikroskop składa się z obiektywu i okularu oraz układu pomocniczego, służącego do oświetlania obserwowanych obiektów. Zasadę działania mikroskopu można wyjaśnić rozpatrując bieg promieni przez dwa skupiające układy soczewek, spełniające rolę obiektywu i okularu (rys. 79.1). Przedmiot o wysokości y1 znajduje się przed obiektywem Ob W odległości x1nieznacznie większej od przedmiotowej odległości ogniskowej obiektywu.
Obraz o wysokości y'1 wytworzony przez obiektyw jest rzeczywisty, odwrócony i powiększony i znajduje się w odległości x'1 za obiektywem. Iloraz {XXX} nazywa się powiększeniem poprzecznym obiektywu. Okular Ok służy do obserwacji obrazu y, który jest dla niego przedmiotem. Oku lar jest tak umieszczony, że obrazy'1 znajduje się w jego przedmiotowej płaszczyźnie ogniskowej. Okular działa zatem, jak lupa dając obraz pozorny, prosty, znajdujący się w nieskończoności i jest odwzorowywany przez układ optyczny oka na siatkówkę jako y'.
Obserwowany przedmiot umieszcza się zazwyczaj na stoliku z możliwością mikro-przesuwu. Układ oświetlający mikroskopu powinien zapewniać dużą i równomierną luminancję badanego przedmiotu, aby umożliwić uzyskanie odpowiedniej jasności obrazu na siatkówce oka obserwatora.
Powiększenie wizualne mikroskopu definiuje się jako
gdzie w'- kąt, pod jakim widać obraz przedmiotu przez mikroskop. w'-kąt, pod jakim widać przedmiot gołym okiem z odległości dobrego widzenia d = 250 mm.
Tangens kąta widzenia gołym okiem wynosi
natomiast kąt w', pod jakim widać obraz przedmiotu przez mikroskop można określić ze wzoru
Obserwacja przedmiotu okiem nic uzbrojonym:
5)Zdolność rozdzielcza mikroskopu
Zasadniczą role przy tworzeniu się obrazów w mikroskopie gra zjawisko uginanie światła, gdy za pomocą mikroskopu oglądamy zazwyczaj przedmioty bardzo małe podświetlone od dołu za pomocą odpowiedniego kondensora. Każdy przedmiot można zatem uważać za bardzo złożony układ szczelin i przesłon, dlatego też ugięcie zachodzi tu w sposób skomplikowany. W rzeczywistości każdy punkt przedmiotu obserwowanego odwzorowuje się jako plama dyfrakcyjna. Odwzorowanie przedmiotu jest tym lepsze, im więcej wiązek ugiętych na przedmiocie wchodzi do obiektywu i tworzy obraz. Właściwość ta ogranicza liczbę szczegółów , jakie można w obrazie odróżnić i stwarza granicę stosowanych w praktyce powiększeń.
Jeżeli patrząc przez mikroskop możemy rozróżnić dwa punkty przedmiotu odległe jeden od drugiego przynajmniej o y, to wielkość 1/y nazywamy zdolnością rozdzielczą mikroskopu. Zdolność ta zależy prawie wyłącznie od obiektywu, gdyż on ogranicza rozwartość wiązki wchodzącego do mikroskopu światła.
Możemy zwiększyć zdolność rozdzielczą mikroskopu umieszczając przedmiot w ośrodku o współczynniku załamania n >1 . Mówimy wówczas o immersji. Osiąga się to w ten sposób, że ciecz o współczynniku załamania równym współczynnikowi załamania szkła umieszcza się między szkiełkiem przedmiotowym i przykrywkowym ,tam gdzie znajduje się przedmiot obserwowany i między górnym szkiełkiem przykrywkowym i pierwszą soczewka obiektywu. Możemy również zwiększyć zdolność rozdzielczą mikroskopu przez obserwację w fiolecie lub nadfiolecie.
II. Obliczenia i niepewności pomiarowe do Ćw. 29.
Wyznaczanie powiększenia mikroskopu
|
|
, 
- odpowiednie położenia pozwalające określić odległość po przesunięciu skrzyżowania rys
- ilość podziałek, o które przesuwałyśmy skrzyżowanie rys
- wyznaczone powiększenie mikroskopu obliczone ze wzoru:
,
przy czym 
-wielkość jednej działki płytki wzorcowej 
Dla
|
Dla
|
1) Pomiar małych odległości
|
|
, 
- położenia krańców mierzonego przedmiotu
-rozmiar przedmiotu obliczony ze wzoru:
,
przy czym 
- średnia wartość powiększenia
Dla
|
Dla
|
III. Obliczenia i niepewności pomiarowe do Ćw. 30.
Płytka szklana
Płytka z pleksji
|
|
3,13 |
4,9E-05 |
3,14 |
9E-06 |
3,13 |
4,9E-05 |
3,13 |
4,9E-05 |
3,15 |
0,000169 |
3,13 |
4,9E-05 |
3,15 |
0,000169 |
3,14 |
9E-06 |
3,14 |
9E-06 |
3,13 |
4,9E-05 |
|
|
h |
|
180,0 |
4,84 |
182,5 |
22,09 |
175,0 |
7,84 |
178,0 |
0,04 |
173,5 |
18,49 |
178,0 |
0,04 |
179,5 |
2,89 |
180,0 |
4,84 |
174,5 |
10,89 |
177,0 |
0,64 |
|
|
|
|
2,090 |
0,000272 |
2,110 |
1,23E-05 |
2,105 |
2,25E-06 |
2,105 |
2,25E-06 |
2,110 |
1,23E-05 |
2,110 |
1,23E-05 |
2,110 |
1,23E-05 |
2,110 |
1,23E-05 |
2,105 |
2,25E-06 |
2,110 |
1,23E-05 |
|
|
h |
|
214,0 |
29,7025 |
216,0 |
11,9025 |
221,0 |
2,4025 |
221,0 |
2,4025 |
218,5 |
0,9025 |
222,0 |
6,5025 |
217,0 |
6,0025 |
219,5 |
0,0025 |
224,0 |
20,7025 |
221,5 |
4,2025 |
|
|
III. Wnioski:
1)
- jak widać po obliczeniu niepewności pomiarowych i uwzględnieniu ich wyniki powiększenia mikroskopu zdecydowanie odbiegają od rzeczywistych.
- jednak w obu przypadkach wielkość mierzonego przedmiotu(tj. grubość włosa) jest bardzo zbliżona.
2)
- metoda wyznaczania współczynnika załamania jest potwierdzeniem tego, że załamanie światła zależy od rodzaju ośrodka, w którym się załamuje.
- na błąd pomiaru wywarły wpływ niedokładne ustawienie ostrości
Opis: Mikroskop optyczny: A - okular, B - śruba mikrometryczna, C - śruba mikrometryczna, D - obiektyw bagnetowy(wymienny), E - płytka szklana z badaną próbką, F - blaszki mocujące próbkę, G - lusterko, H - pokrętło nastawne lusterka, I - korpus, J - podstawa.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
teoria do 6, laboratorium fizyczne, Laboratorium semestr 2 RÓŻNE
Ćw 13 - Napięcie powierzchniowe - teoria, laboratorium fizyczne, Laboratorium semestr 2 RÓŻNE
laborka na za tydzień, laboratorium fizyczne, Laboratorium semestr 2 RÓŻNE
WYZNACZANIE CIEP A MOLOWEGO, laboratorium fizyczne, Laboratorium semestr 2 RÓŻNE
01, laboratorium fizyczne, Laboratorium semestr 2 RÓŻNE
PR FALI, laboratorium fizyczne, Laboratorium semestr 2 RÓŻNE
NAPI C 1, laboratorium fizyczne, Laboratorium semestr 2 RÓŻNE
Ćw 12 a, laboratorium fizyczne, Laboratorium semestr 2 RÓŻNE
Wyznaczanie równoważnika elektrochemicznego miedzi, laboratorium fizyczne, Laboratorium semestr 2 RÓ
37 - wersja 1, laboratorium fizyczne, Laboratorium semestr 2 RÓŻNE
CPCV, laboratorium fizyczne, Laboratorium semestr 2 RÓŻNE
Ćw. 1, laboratorium fizyczne, Laboratorium semestr 2 RÓŻNE
Wahadło torsyjne, laboratorium fizyczne, Laboratorium semestr 2 RÓŻNE
więcej podobnych podstron