Aleksandra Belczyk Rzeszów, 30.11.06r.

II ADF gr.lab. 1

Sprawozdanie z ćwiczenia 51.

Wyznaczanie promienia krzywizny soczewki

metodą pierścieni Newtona

1. Zagadnienie do samodzielnego opracowania:

1. Budowa i działanie mikroskopu.

2. Interferencja w cienkich warstwach.

3. Prążki Newtona.

Mikroskop - urządzenie służące do obserwacji małych obiektów, zwykle niewidocznych gołym okiem. Mikroskop pozwala spojrzeć w głąb mikroświata. Pierwsze mikroskopy były mikroskopami optycznymi, w których do oświetlania obserwowanych obiektów wykorzystywano światło dzienne.

W budowie mikroskopu wyróżniamy dwa zasadnicze układy: mechaniczny i optyczny.

Układ mechaniczny

• statyw z podstawą

• stolik (osadzony poziomo)

• tubus

• rewolwer

• śruba makrometyczna

• śruba mikrometryczna

• przesłona (blenda)

Układ optyczny

• okular

• obiektyw

• kondensor

• lusterko płasko-wklęsłe (lub wbudowane źródło światła)

Statyw opatrzony jest w uchwyt, za który należy zawsze trzymać mikroskop. Nowsze modele mikroskopów mają statywy łamane, pozwalające na ustawienie tubusa w pozycji skośnej, a tym samym na dogodne mikroskopowanie na siedząco. Niektóre mikroskopy wyposażone są w skośne nasadki binokularne pozwalające na dwuoczne mikroskopowanie bez łamania statywu.

Stolik czworoboczny lub okrągły, z otworem w środku, jest nieruchomy lub przesuwany za pomocą dwóch śrub osadzonych poziomo.

Tubus mikroskopu przesuwany jest śrubą makrometryczną, o dużym skoku.

Przesłona czyli blenda, ma różny wygląd, zależnie od typu mikroskopu. W starszych typach składa się z kilku wymiennych blaszek z otworami o różnej średnicy; zależnie od ich wielkości przechodzi mniej lub więcej światła do obiektywu, a następnie do okularu. W nowszych natomiast mikroskopach blenda zbudowana jest z szeregu blaszek dających się rozsuwać i zwężać podobnie jak w aparacie fotograficznym. Ponieważ światło przechodząc przez blendę po odbiciu od osadzonego niżej lusterka mimo wszystko nie jest dość silne, zastosowano do wzmocnienia go kondensor.

Okular osadzony w górnej części tubusa, składa się z dwóch soczewek płasko-wypukłych, górnej od strony oka i dolnej, zamykającej okular.

Obiektyw osadzony jest w dolnej części tubusa. Składa się on z kilku soczewek umieszczonych w oprawie metalowej . Na obiektywie i okularze podane jest jego powiększenie. Powiększenie, jakie daje mikroskop, zależy od powiększenia obiektywu i okularu i stanowi iloczyn powiększeń tych dwóch części. Maksymalne powiększenie uzyskane w mikroskopie wynosi ok. 2000 x.

Przy oglądaniu preparatu pod dużym powiększeniem konieczna jest szczególna ostrożność. Zmieniając powiększenie ze słabego na silniejsze tubus należy lekko podnieść do góry śrubą makrometryczną, a następnie przestawić obiektyw na dany obiekt i kręcąc bardzo powoli tą samą śrubą opuszczać go w dół tak, by nie przeoczyć obrazu. Z chwilą gdy ukaże się zarys preparatu, obraz na ostrość należy już nastawić śrubą mikrometryczną.

Obiektywy w mikroskopie umocowane są w tzw. rewolwerze. Gdy chcemy uzyskać inne powiększenie, rewolwer należy przekręcić w lewo lub w prawo, a wraz z nim przesuwa się odpowiedni obiektyw.

Lusterko umieszczone pod kondensorem bądź pod stolikiem, z jednej strony jest płaskie, a z drugiej wklęsłe. Ze względów praktycznych dla silniejszego oświetlenia preparatu używamy raczej lusterka wklęsłego. W mikroskopach wyższej klasy wmontowane jest stałe źródło światła w postaci żarówki zasilanej z transformatora.

W mikroskopie widzi się obraz pozorny, powiększony i odwrócony. Toteż przesuwając preparat w lewo i w prawo, widzimy obraz przesuwający się w kierunku odwrotnym.

Interferencja to zjawisko nakładania się fal prowadzące do zwiększania lub zmniejszania amplitudy fali wypadkowej. Interferencja zachodzi dla wszystkich rodzajów fal, we wszystkich ośrodkach w których mogą rozchodzić się dane fale.

Interferencja w cienkich warstwach:

Przy padaniu światła prostopadle do powierzchni:

a) maksima interferencyjne w świetle odbitym

minima w świetle przechodzącym)

b) Minima w świetle odbitym

(maksima w świetle przechodzącym )

Prążki interferencyjne równej grubości najłatwiej zaobserwować umieszczając na

płaskiej płytce szklanej wypukło-sferyczną soczewkę. Tworzy się wówczas między

powierzchnią płytki, a powierzchnią soczewki klin powietrzny o zmiennym kącie.

Prążki interferencyjne powstające w takim klinie - tzw. prążki Newtona - będą miały

kształt kolisty. W miarę wzrostu odległości od środkowego ciemnego (zerowego)

prążka, utworzonego w miejscu styku obu powierzchni, kolejne prążki coraz bardziej

się zagęszczają, aż przestaną być zauważalne. Przy obserwacji wzrokowej powstawanie

prążków Newtona można przedstawić wykreślnie.

2. Wykonanie ćwiczenia:

1. Powierzchnię soczewki i płytki płasko-równoległej dokładnie oczyścić.

2. Położyć badaną soczewkę płasko-wypukłą stroną wypukłą na płytkę i umieścić na

stoliku mikroskopu. Stolik powinien być ustawiony w położeniu środkowym tj.

czujnik powinien wskazywać około 5 mm. Nalepy ustawić soczewkę tak, aby środkowy

(zerowy) prążek wypadał na skrzyżowaniu nici pajęczych okularu mikroskopu.

3. Dokonać pomiarów średnicy wybranych ciemnych prążków (przynajmniej pięciu)

o możliwie dużych średnicach. Pomiary wykonywać następująco:

- pokręcając śrubą stolika liczyć liczbę kolejnych ciemnych prążków

przesuwających się w górę (określić numer wybranego prążka),

- ustawić punkt przecięcia nici pajęczej na środek wybranego k-tego ciemnego

prążka (środek linii wyznaczającej okrąg) i odczytać wskazanie czujnika a^g_k

(pamiętamy, że obraz w mikroskopie jest odwrócony),

- podobnie przesuwając stolik w przeciwnym kierunku od położenia zerowego

ustawić punkt przecięcia nici pajęczej na ten sam prążek i odczytać wskazanie czujnika

a^d_k (należy mierzyć średnicę prążka). Promień r_k będzie więc wynosił:

Pomiary powtórzyć trzykrotnie.

Wskazówki do oszacowania błędów

Na podstawie dokonanych pomiarów, których liczba powinna wynosić minimum

15 (przynajmniej 5 prążków po 3 pomiary) obliczyć błąd delta R jako błąd standardowy

odpowiedniej średniej.

λ_Na = 590 nm

3. Tabela pomiarów do ćw. 51:

k	a^dk	a^gk	a^dk sr	a^gk sr	R	Rsr+ΔR
-

5

m = 0,1,….

---