Дослід 6. Заломлення світла в лінзах

Установку збирають по Рис. 279.

На дисковий екран встановляють прямокутний екран; лінзи встановляють на екрані за допомогою магнітних утримувачів. Щоб отримати кольорові промені, в освітлювач вставляють світлофільтр.

а) На екрані встановлюють велику двоопуклу лінзу з набору оптичних деталей. Відкривають середню щілину і отримують на екрані сусідні дві щілини, направляють червоний і синій промені уздовж побічних оптичних осей. Спостерігають проходження цих трьох пучків світла через оптичний центр лінзи без зміни напряму.

б) Направляють на лінзу три променя, паралельні головній оптичній осі. Спостерігають перетин цих пучків світла в одній точці — головному фокусі лінзи. Вимірюють головну фокусну відстань лінзи.

в) Направляють бічні промені на лінзу так, щоб вони перетнули головну оптичну ось перед лінзою в точці, що співпадає з другим головним фокусом. Спостерігають паралельні промені після лінзи.

Дослід 7. Залежність головної фокусної відстані лінзи від показника заломлення

Установку збирають по Рис. 281, але без дзеркала. Перед конденсором встановлюють круглу діафрагму, а перед об'єктивом порожнисту наливну двоопуклу (пустую) лінзу. Включають проекційний апарат ФОС-67 і отримують паралельний пучок світла, яке направляють на порожнисту лінзу. Роблять висновок: паралельний пучок світла проходить через лінзу без зміни напряму. Заливають лінзу водою і спостерігають дію лінзи : паралельний пучок збирається в одній точці. Вимірюють фокусну відстань лінзи. Замінюють воду в лінзі насиченим розчином куховарської солі і знову вимірюють фокусну відстань, порівнюють його з раніше виміряним. Роблять висновок.

/ОЗНАЙОМИТИСЯ/

Переносять лінзу, наповнену рідиною, у ванну з водою і знову вимірюють фокусну відстань. Роблять висновок. Виливають рідину з лінзи, занурюють її у воду. Виконують спостереження і роблять висновок.

Завдання 8 закони освітленості

Постановка демонстрацій по фотометрії вимагає перш за все правильного підбору джерел світла, приймачів світла і індикаторів струму. Вони мають бути гарно погоджені між собою і з необхідною допоміжною апаратурою, поширеною в шкільних фізичних кабінетах.

Джерелами світла можуть служить електричні лампи автомобільні, освітлювальні (газонаповнені) і проекційні. Автомобільні лампи найбільш походять на так звані «точкові» джерела світла і, крім того, на них зазвичай вказується число свічок. Про силу світла освітлювальних ламп можна приблизно судить по позначеній на них потужності. У ламп потужністю менше 100вт світлова віддача зазвичай складає 0,8 - 0,9св на 1вт, у ламп же більшої потужності - до 1,5св на 1вт.

Проекційна лампа потужністю 300вт застосовується в якості порівняно потужного джерела світла. У цієї лампи спіраль розжарення утворює невеликий майданчик з мінімальною відстанню між окремими секціями, що робить її зручною для деяких дослідів по фотометрії.

Приймачами світла можуть бути: термостовпчик, напівпровідниковий фотоелемент і око.

Найважливішою властивістю дорогого приймача є його чутливість до різних довжин хвиль падаючого випромінювання. Кращим приймачем в цьому сенсі є термостовпчик. Проте він має теплову інерцію — порівняно довго нагрівається. Тому для демонстраційних дослідів зручніше застосовувати напівпровідникові фотоелементи (селеновий, сірчистосрібний), що не мають помітної інерції. У них, як і в термостовпчика, залежність між струмом і величиною світлового потоку лінійна за умови не занадто великої освітленості і не занадто великого опору зовнішнього ланцюга. Слід мати на увазі, що чутливість фотоелементів залежить не лише від інтенсивності світла, що падає, але і від його спектрального складу.

Застосування термостовпчика і фотоелемента уточнює демонстраційний експеримент і знайомить учнів з об'єктивним методом фотометріювання.

Індикаторами струму можуть бути шкільний проекційний гальванометр, а у разі застосування сірчистосрібного фотоелемента - демонстраційний гальванометр Главучтехпрома останнього випуску, що має чутливість 5*10^-5А/поділку.

Візуальні фотометричні спостереження і вимірювання, виконані за допомогою простих фотометрів і люксметрів, носять відносний характер і дають погрішність 10-20%. Роль ока в цих вимірах зводиться до встановлення рівності освітленості двох поверхонь.

Щоб підвищити точність вимірювань і виразність таких демонстраційних дослідів, необхідно прагнути до створення найкращих умов для роботи ока: при порівнянні користуватися джерелами світла з близькими спектральними характеристиками, підтримувати високий рівень освітлення і адаптувати око на темряву.

Для деяких дослідів необхідно залишить учнів на декілька хвилин в затемненому приміщенні, під час демонстрації не допускати зайвого освітлення і не порушувати досягнутого стану адаптації ока. Відновлення адаптації вимагає тривалого часу, що може надмірно затягнути дослід.

До допоміжної апаратури, яка застосовується в дослідах по фотометрії, відносяться: шкільний проекційний апарат, оптичний диск (або шайба Гартля), метр демонстраційний, штативи, підставки з патронами для електричних ламп і т. п.

ПРИЛАД ДЛЯ ВИВЧЕННЯ ЗАКОНІВ ФОТОМЕТРІЇ ПЗФ

Призначення

Прилад призначений для проведення лабораторної роботи «Вивчення законів освітленості за допомогою фотоелемента» при проходженні розділу «Оптика» курсу фізики середньої школи.

Експлуатація приладу робиться при температурі навколишнього повітря 25±10°С і відносній вологості не більше 80%.

Технічні дані

1. Кут повороту селенового фотоелемента 0 - 90°

2. Ціна поділки кутової шкали

нахилу селенового фотоелемента 10°

3. Ціна поділки лінійної шкали 10 мм

4. Напруга живлення лампи 3,5 В

5. Габарити не більше 410х115x170 мм

6. Маса не більше 2,1 кг

Будова і робота виробу

Прилад складається з камери і розбірного корпусу прямокутної форми, встановлених на двох стійках. Усередині камери змонтований селеновий фотоелемент, клеми якого за допомогою гнучких провідників сполучені із клемами, розташованими на торцевій частині камери.

1,2— стійки; 3 — камера, 4 — розбірний корпус; 5 — затиски; 6 — ручка; 7 — кутова шкала; 8 — лінійна шкала; 9 — стійка зі збиральною лінзою; 10 — стійка з електролампою МН-3,5-0,26; 11 — гальванометр типу М-273/9 (чи аналогічний по параметрах прилад); 12 — оправа з матовим склом; 13--діафрагма з площею отвору 6 см2, 14 — діафрагма з площею отвору 3 см².

Селеновий фотоелемент встановлений в оправі з максимальним кутом повороту, рівним 90°. Відлік кута повороту фотоелемента здійснюється за кутовою шкалою, розташованою на лицьової стороні камери.

Корпус приладу має декілька захисних ребер, які служать для оберігання фотоелемента від відбитих променів, а чорна матова поверхня внутрішньої частини корпусу забезпечує надійний захист фотоелемента від світлових відблисків.

Селеновий фотоелемент із замикаючим шаром представляє собою систему, що складається з металевої підкладки, на одній стороні якої нанесений шар що є завтовшки близько 0,1 мм.

Цей шар покритий напівпрозорим електродом. Верхній шар електрода має достатню прозорість в тій області спектру, довжина хвилі якої викликає фотоефект.

Фотоелемент має спектральну характеристику чутливості, дуже близьку до кривої видимості середнього людського ока. Ця обставина дуже важлива, оскільки дозволяє використовувати фотоелемент для фотометріювання денного світла.