Лабораторная работа 16

Определение показателя преломления твердых тел с помощью микроскопа

Цель работы: освоить метод определения показателя преломления твердых прозрачных тел с помощью микроскопа.

Задачи исследования: познакомиться с принципом действия и работой микроскопа. Определить показатель преломления плоскопараллельной пластинки.

Если рассматривать предмет через плоскопараллельный слой прозрачного вещества, то вследствие преломления световых лучей на обеих плоских поверхностях слоя предмет будет казаться приподнятым, т.е. расположенным ближе, чем в действительности. Величина поднятия зависит от толщины слоя и показателя преломления вещества.

Рис.1. Ход лучей в плоскопараллельной пластинке

Рассмотрим некоторую точку на нижней поверхности пластинки, показатель преломления которой нам нужно определить (рис. 1). Проведем из точки O два световых луча OB и OC. После выхода их пластинки эти два луча пойдут по направлениям CD и BE. Наблюдая сверху, мы увидим изображение точки O на пересечении продолжений лучей CD и BE в точке O₁. Точка O₁ оказывается ближе к поверхности на величину отрезка OO₁.

Пусть d – истинная толщина пластинки, d₁ – кажущаяся толщина пластинки.

Найдем количественную связь между показателем преломления пластинки n, толщиной d и величиной d₁.

Из рисунка видно, что

,

.

Используя закон преломления , получим:

.

Если ограничиться рассмотрением лучей, близких к нормальному лучу, то при a → 0, соответственно, b → 0 и .

Тогда:

. (1)

В работе используется микроскоп МБС-9, внешний вид которого представлен на рисунке. Основной узел прибора – оптическая головка 1, в которую вмонтированы все оптические детали. Главный оптический узел – объектив микроскопа 2 крепится снизу к корпусу оптической головки. Выше объектива в корпусе оптической головки установлен барабан, в котором смонтировано пять систем линз. При помощи рукоятки 3 можно поворачивать барабан и изменять увеличение объектива с выбранной системой линз. Величина результирующего увеличения объективной части приведена на рукоятке: 7; 4; 2; 1 и 0,6.

Рис. 2. Внешний вид микроскопа МБС-9

Чтобы установить нужное увеличение, достаточно, вращая барабан, совместить цифру на рукоятке с индексом, нанесенным в виде точки на корпусе микроскопа. При этом перефокусировку микроскопа проводить не нужно. Каждое из положений барабана фиксируется щелчком специального пружинного фиксатора.

Сверху оптической головки установлены две окулярные трубки, в верхней части которых размещаются сменные окуляры 4, увеличение которых указано сверху. В данной работе используется окуляр с увеличением 8^х. В зависимости от положения рукоятки 3 общее увеличение микроскопа с этим окуляром может быть выбрано: 56; 32; 16; 8; 4,8.

Фокусировка микроскопа, т.е. перемещение оптической головки относительно объекта, производится при помощи рукоятки 5.

В верхней части основания микроскопа 6 имеется круглое окно 7, покрытое стеклом, на которое устанавливаются исследуемые объекты. Под стеклом располагается зеркало с рукояткой вращения 8.