8. Mérés A miroszóp vizsgálata ót Csaba elsőéves Anyagtuomány mesterszaos allgató ZLGPN Szera élelőtti csoport mérés iőpontja: 05... jegyzőönyv beaás iőpontja: 05..8.
. Mérés elve.. A miroszóp sugármenete Az első ábrán a miroszóp épalotásána vázlatos bemutatását látatju, aol min az objetívet, min az oulárt egyszerű véony lencseént ábrázoltu.. ábra A miroszóp felépítése. ábra A miroszóp épalotása A vizsgálanó tárgyról iinuló fénysugara elsőént az objetíven alana eresztül. Az objetív és az oulár fóuszsíjai egymástól, a miroszóp felépítése által megatározott, állanó távolságban vanna. Ez az optiai tubusossz ( ). A épszeresztést a lencsé átsó gyújtópontjain és a özéppontjain átmenő sugaraal mutatja a. ábra, arra az esetre, melyben az objetív által előállított K ép az oulár első gyújtósíjában van, teát a végső épet aomoáció nélül a végtelenben látju. Ha a végső épet a tiszta látás távolságában ívánju szemlélni, az oulárt annyival beljebb tolju, ogy az. és. sugara egymást a szemüntől ~5 cm távolságban messé. Végereményéppen a miroszóp ereő nagyítása az objetív és az oulár nagyításána szorzata: N N N. össz ob o
.. Az objetív nagyításána mérése Az objetív nagyítása efiníció szerint: K N ob T Az objetív nagyítását objetív-mirométer és oulár-mirométer segítségével méretjü meg. A miroszóp elyes beállítása esetén az objetív épe és az oulár-mirométer száleresztje együtt látszi élesen. Az objetív nagyítását úgy apju meg, ogy a tárgyasztalra elyezett objetív-mirométer valaány osztásána megfelelő valói osszúságot (T tárgyméretet) összeasonlítju az oulárban látató, nei megfelelő épmérettel (K), amelyet az oulár-mirométerrel sálájána segítségével mérün meg. A 3. és 4. ábrá alapján T T T, és K K K. Ebből a ét aatból az objetív nagyítását már i tuju számolni. 3. ábra Az objetív nagyítás mérés iinulási elyzete.3. Az objetív fóusztávolságána mérése 4. ábra Az objetív nagyítás mérés végelyzete
Az objetív nagyítása a. ábra alapján, a K-t és a T-t tartalmazó asonló áromszöge segítségével, ifejezető a tubusossz ( ) és az objetív fóusztávolság (f ) ányaosaént is. K N ob T A tubusosszat azonban özvetlenül nem tuju mérni. Az objetív fóusztávolságána megatározásáoz ezért ét ülönböző tubusossz mellett ell megmérnün az objetív nagyítását, és ezután, a tubusossz megváltoztatásána ismeretében, a fóusztávolság már számolató. Ugyanis a. ábra alapján, a ét tubusosszra felírva az objetív nagyítását: N ob f; N ob f. A ét ifejezést ivonva egymásból az objetív fóusztávolsága (f ) a tubusosszmegváltozással ifejezető: f N ob N ob A nagyítást étszer mértem. Egyszer az ereeti tubusosszal, másoszor peig a tubusosszabbító beitatása után..4. A numerius apertúra megatározása A miroszóp leépezéséne részleteit az Abbe-féle leépezési elmélet írja le. Az Abbeelmélet szerint a miroszópnál a T tárgy renszerint véony, alulról megvilágított elyről elyre más fényáteresztő épességű réteg. A onenzorról a tárgyra bocsátott fény a tárgy átlátszó, ill. fényelnyelő részein átalava, mint egy rácson, elajlást szenve. A rácson történő fényelajlás leírása szerint a a rácsot n törésmutatójú özeg veszi örül, a rácsállanó, a. elajlási ren szöge, aor a övetező összefüggés érvényes:. nsin A legisebb távolság, amit az objetív fel tu bontani: nsin u aol a megvilágító fény ullámossza, n a tárgy és az objetív özötti özeg törésmutatója, u peig az objetívre eső fénynyaláb félnyílásszöge, aogyan az 5. ábra mutatja. A ifejezésben szereplő A nsin u mennyiséget numerius apertúrána nevezzü. f
5. ábra A numerius apertúra méréséez Az objetív numerius apertúráját a övetezőéppen atározatju meg. Egy =0-5 mm vastag, átlátszó asábot elyezün a tárgyasztalra, és erre egy üveg tárgylemezre ragasztott pengét teszün. A miroszópot élesre állítju a penge élére, ezzel a tárgytávolságot állítju be. Ezt övetően a tárgylemez alól ivesszü a magasságú asábot, vagyis a tárgyat távolsággal a tárgysí mögé elyezzü. Eltávolítju az oulárt, és elyébe lyublenét teszün. Ezzel elérjü, ogy izárólag az objetív sugármenetét vizsgálju, másrészt a lyu biztosítja, ogy minig azonos pontról szemléljü az A és B ponto A és B épét. Ugyanis megmérjü azt, ogy a tárgyasztalon meora távolsággal ell elmozítani a pengét, amíg éppen megjeleni a lyublenén eresztül nézve (A pont), aig, míg teljesen eltaarja az objetívbe tartó fényt, vagyis míg a penge éle átala a épmezőn (B pont). Az 5. ábrán ezt a távolságot a-val jelöltü. Így az u félnyílásszöge: a u arctg melyből az objetív numerius apertúrája iszámítató..5. Lencse görbületi sugarána mérése Newton-gyűrűel A Newton-gyűrű létrejötte fényinterferencián alapuló jelenség. Az elrenezés a övetező: a vizsgálanó gömbfelületre átlátszó síüveg lemezt elyezün, és az egészet egy miroszóp tárgyasztalára tesszü. A fényne a lemezre merőlegesen ell beesnie, ezért a visszavert fényben aarun olgozni, az objetív elé ferén egy féligáteresztő türöt elyezün, mely az olalt álló lámpa fényét a felületre vetíti. Ezt az elrenezést látatju a 6. ábrán.
6. ábra A lencse görbületi sugarána mérése A vizsgálanó jelenség a lencse és a síüveg özött levő levegőréteg felső felületéről, valamint a lencse felületéről visszaverőő nyalábo özött létrejövő interferencia. A ialauló interferenciaép az egyenlő vastagság görbéit mutatja, amelye lencsé esetében gyűrű alaúa, sötét özépponttal. Eze az un. Newton-féle gyűrű. Ha a lencse görbületi sugara, aor az interferencia görbé olyan oncentrius sötét örö, melye sugarai: r állanó, aol,, 3... Homorú lencsé görbületi sugarát ( ) is megméretjü, a a lencsét egy isebb, e ismert görbületi sugarú ( ) omború lencsére elyezzü. Az apott sugarat nevezzü -ne. Ez a asznált lencsé sugaraival a övetező apcsolatban van:.. Mérés eszözei fénymiroszóp objetíve oulár spetrállámpa tubuosszabbító lencsé r grafion mereeségéből
plexi-asáb penge 3. Mérési aato és iértéelés mérőely: abla felőli 3.. Az objetív nagyításána mérése A mért aatoat az alábbi táblázatban foglaltam össze. objetív T K T száma K N ob Nob 0.50 0.79.00.76 3.94 06586 0.80.97.30 3.98 4.0.0 3.5.60 5. 3.94 4609.00 0.47.50 4. 7.30 féligáteresztő türös 4.00.0 5.50 6.49.98. táblázat Az objetív nagyításána mérése A nagyítást az alábbi éplet alapján számoltam: K N ob T 3.. Az objetív fóusztávolságána mérése A mért aatoat a. táblázatban foglaltam össze. tubusossz-megváltozás: K T 4.00 cm objetív T K T K N ob N ob száma f / cm 06586 3.0 0.4 4.70 7.79 5.0 3.97 3.54 4609 0.80 0.34.60 7.5 8.96 7.30.4 A fóusztávolság ibájána számítása: f N ob N ob f f N N ob. táblázat A fóusztávolság mérése ob 0.0 0.03 4.00 5.0 3.97 ob ob 06586 N N N N f f 4609 Nob N Teát az objetíve fóusztávolsága: f 3.54 0.0cm ob 0.0 0.03 4.00 8.86 7.30 ob ob 06586 f 4609.4 0.0cm 3.3. A numerius apertúra megatározása A mért aatoat a 3. táblázatban foglaltam össze. asáb magassága:.00 cm 0.056 0.04 objetív x x gyári x a a u n A száma A 06586 68. 7.6 0. 4.4 0. 0.096 0.093 0.0 0.03
4609 67. 73.4 0. 6.3 0. 0.56 0.556 0.6 3. táblázat A numerius apertúra megatározása Numerius apertúra ibájána számítása: a x x05686 0., x4609 0.575 x a x 0. 0.0 x 0.05045, x a x 4.4.00 x 05686 4609 0. 6.3 0.0 0.036746.00 3 3 x u 05686 0.0055495 5.5 0, u 4609 0.0057875 5.6 0 u x A ncos uu A 0. 0.575 3 3 3 3 0.0965.5 0 5.5 0, A cos0.565.6 0 5.5 05686cos 4609 0 Teát a numerius apertúrá: A 0.093 0.0055 05686 A 4609 0.556 0.0055 3.4. Lencse görbületi sugarána mérése Newton-gyűrűel -4 Használt ullámossz: 589 nm 5.89 0 mm 3.4.. Domború lencse görbületi sugarána megatározása A 4-es lencse nem címés olalát vizsgáltam. A mért aatoat a 4. táblázatban foglaltam össze. x mm x mm / bal jobb / r r 3. 4.5 0.8 0.0476.86 4.87 0.337 0.37 3.6 5.3 0.4 0.774 4.38 5.3 0.4933 0.433 5.4 5.48 0.5436 0.955 6.06 5.63 0.5990 0.3588 7.9 5.80 0.650 0.438 8.78 5.93 0.6963 0.4848 9.66 6.07 0.7399 0.5475 0.53 6.9 0.789 0.63 4. táblázat Domború lencse görbületi sugarána megatározása r a gyűrű valói sugarát jelöli, melyet a övetezőéppen számoltam i ( N. 98): r N x jobb x bal obj Ábrázolva r -et a függvényében, maj a pontora egyenest illesztve: obj
0.7 0.6 0.5 0.4 r 0.3 0. 0. 0.0 Equation y = a + b*x Aj. -Square 0.9997 Value Stanar Error B Intercept -0.036 0.004 B Slope 0.064 3.444E-4 0 3 4 5 6 7 8 9 0 Az egyenes mereesége: m A fentie alapján: 7. ábra Domború lencse görbületi sugarána megatározása 0.064 0.00034mm m 05.5 mm 0.55 cm m Nobj 0.00034 0.03 0.05606 m N 0.064.98 obj Teát a omború lencse görbületi sugara: 0.55 0.7cm 3.4.. Homorú lencse görbületi sugarána megatározása A 5-ös lencse címés olalát vizsgáltam. A mért aatoat az 5. táblázatban foglaltam össze. x bal x jobb mm r r 3.36 5.39 0.3406 0.60.9 5.87 0.4950 0.450 3.56 6.3 0.658 0.379 4.7 6.5 0.73 0.5085 5.0 6.78 0.7987 0.6379 6.78 6.99 0.874 0.764 7.55 7.0 0.9480 0.8987 8.38 7.4.07.036 9.8 7.60.077.603 0.00 7.78.376.94
Ábrázolva 5. táblázat Domború lencse görbületi sugarána megatározása r -et a függvényében, maj a pontora egyenest illesztve:.4..0 0.8 r 0.6 0.4 0. 0.0 Equation y = a + b*x Aj. -Square 0.99994 Value Stanar Error B Intercept -0.049 0.0005 B Slope 0.3048 3.9986E-4 0 3 4 5 6 7 8 9 0 Az egyenes mereesége: m A fentie alapján: 8. ábra Homorú lencse görbületi sugarána megatározása 0.3048 0.00033 mm m.5 mm.5 cm m Nobj 0.00033 0.03 0.066 m N 0.3048.98 obj 0.50 cm 0.55 0.50 0.7 0.06638 0.55.5 Teát a omorú lencse görbületi sugara: 0..3cm.5 cm 0.04964 cm 0.5 cm