Jegyzőkönyv. mikroszkóp vizsgálatáról 8



Hasonló dokumentumok
Mikroszkóp vizsgálata Folyadék törésmutatójának mérése

Mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Folyadék törésmutatójának mérése

Mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Folyadék törésmutatójának mérése

A mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Newton-gyűrűkkel Folyadék törésmutatójának mérése Abbe-féle refraktométerrel

Mikroszkóp vizsgálata és folyadék törésmutatójának mérése (8-as számú mérés) mérési jegyzõkönyv

8. Mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Folyadék törésmutatójának mérése jegyzőkönyv

Jegyzőkönyv. mágneses szuszceptibilitás méréséről (7)

2. Rugalmas állandók mérése

Fényhullámhossz és diszperzió mérése

Optikai alapmérések. Mivel több mérésről van szó, egyesével írom le és értékelem ki őket. 1. Törésmutató meghatározása a törési törvény alapján

Jegyzőkönyv. hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálatáról (3)

Rugalmas állandók mérése

Fényhullámhossz és diszperzió mérése

2. Rugalmas állandók mérése jegyzőkönyv javított. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

5.1. ábra. Ábra a 36A-2 feladathoz

Mágneses szuszceptibilitás mérése

Fázisátalakulások vizsgálata

Nehézségi gyorsulás mérése megfordítható ingával

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

Rugalmas állandók mérése

9. Fényhullámhossz és diszperzió mérése jegyzőkönyv

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

OPTIKA. Ma sok mindenre fény derül! /Geometriai optika alapjai/ Dr. Seres István

Modern Fizika Labor. 2. Az elemi töltés meghatározása. Fizika BSc. A mérés dátuma: nov. 29. A mérés száma és címe: Értékelés:

A mágneses szuszceptibilitás vizsgálata

Mágneses szuszceptibilitás mérése

OPTIKA. Gömbtükrök képalkotása, leképezési hibák. Dr. Seres István

Szög és görbület mérése autokollimációs távcsővel

Történeti áttekintés

2. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Optika gyakorlat 2. Geometriai optika: planparalel lemez, prizma, hullámvezető

A kísérlet célkitűzései: A fénytani lencsék megismerése, tulajdonságainak kísérleti vizsgálata és felhasználási lehetőségeinek áttekintése.

Nemzetközi Csillagászati és Asztrofizikai Diákolimpia Szakkör Asztrofizika II. és Műszerismeret Megoldások

- abszolút törésmutató - relatív törésmutató (más közegre vonatkoztatott törésmutató)

GEOMETRIAI OPTIKA I.

A fény visszaverődése

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése

OPTIKA. Vékony lencsék. Dr. Seres István

Mágneses szuszceptibilitás mérése

A geometriai optika. Fizika május 25. Rezgések és hullámok. Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május 25.

Csillagászati észlelés gyakorlat I. 3. óra: Távcsövek és távcsőhibák

19. A fényelektromos jelenségek vizsgálata

Optika gyakorlat 5. Gyakorló feladatok

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 12. mérés: Infravörös spektroszkópia május 6.

11.3. Az Achilles- ín egy olyan rugónak tekinthető, amelynek rugóállandója N/m. Mekkora erő szükséges az ín 2 mm- rel történő megnyújtásához?

11. Előadás Gradiens törésmutatójú közeg II.

Optikai eszközök modellezése. 1. feladat Egyszerű nagyító (lupe)

Modern Fizika Labor. 17. Folyadékkristályok

25. Képalkotás. f = 20 cm. 30 cm x =? Képalkotás

OPTIKA. Lencse rendszerek. Dr. Seres István

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Rugalmas állandók mérése

OPTIKA. Vékony lencsék, gömbtükrök. Dr. Seres István

Modern Fizika Laboratórium Fizika és Matematika BSc 8. Alkáli spektrumok

10. mérés. Fényelhajlási jelenségek vizsgála

A diákok végezzenek optikai méréseket, amelyek alapján a tárgytávolság, a képtávolság és a fókusztávolság közötti összefüggés igazolható.

OPTIKA. Vékony lencsék képalkotása. Dr. Seres István

Digitális tananyag a fizika tanításához

100 kérdés Optikából (a vizsgára való felkészülés segítésére)

Optika gyakorlat 6. Interferencia. I = u 2 = u 1 + u I 2 cos( Φ)

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Előszó. International Young Physicists' Tournament (IYPT) Karcolt hologram #5 IYPT felirat karcolása D'Intino Eugenio

Optika gyakorlat Példa: Leképezés hengerlencsén keresztül. 1. ábra. Hengerlencse. P 1 = n l n R = P 2. = 2 P 1 (n l n) 2. n l.

d) A gömbtükör csak domború tükröző felület lehet.

FÉNYTAN A FÉNY TULAJDONSÁGAI 1. Sorold fel milyen hatásait ismered a napfénynek! 2. Hogyan tisztelték és minek nevezték az ókori egyiptomiak a Napot?

17. Diffúzió vizsgálata

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Összeállította: Juhász Tibor 1

Budainé Kántor Éva Reimerné Csábi Zsuzsa Lückl Varga Szidónia

2. OPTIKA. A tér egy pontján akárhány fénysugár áthaladhat egymás zavarása nélkül.

Fázisátalakulások vizsgálata

(III) Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata (Ablakhoz közeli mérőhely)

Rövid ismertető. Modern mikroszkópiai módszerek. A mikroszkóp. A mikroszkóp. Az optikai mikroszkópia áttekintése

Mérés mérőmikroszkóppal 6.

7. Előadás. A vékony lencse közelítésben a lencse d vastagsága jóval kisebb, mint a tárgy és képtávolságok.

Fajhő mérése. (Mérési jegyzőkönyv) Hagymási Imre február 26. (hétfő délelőtti csoport)

Optikai szintezők NX32/NA24/NA32 Cikkszám: N102/N106/N108. Használati útmutató

Megoldás: feladat adataival végeredménynek 0,46 cm-t kapunk.

7. Mágneses szuszceptibilitás mérése jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Lineáris erőtörvény vizsgálata és rugóállandó meghatározása

A mérés célkitűzései: A matematikai inga lengésidejének kísérleti vizsgálata, a nehézségi gyorsulás meghatározása.

Modern fizika laboratórium

Méréselmélet és mérőrendszerek 2. ELŐADÁS (1. RÉSZ)

A fény útjába kerülő akadályok és rések mérete. Sokkal nagyobb. összemérhető. A fény hullámhoszánál. A fény hullámhoszával

Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata

Az elektromágneses sugárzás kölcsönhatása az anyaggal

Fény, mint elektromágneses hullám, geometriai optika

Mechanika - Versenyfeladatok

Lencse típusok Sík domború 2x Homorúan domború Síkhomorú 2x homorú domb. Homorú

Csillagászati észlelés gyakorlat I. 3. óra: Távcsövek és távcs hibák

Érettségi feladatok Koordinátageometria_rendszerezve / 5

Elsőként ellenőrizzük, hogy a 2,5mm átmérőjű golyóval vizsgálható-e az adott vastagságú próbadarab.

Modern mikroszkópiai módszerek

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

Fény- és fluoreszcens mikroszkópia. A mikroszkóp felépítése Brightfield mikroszkópia

6Előadás 6. Fénytörés közeghatáron

Érettségi feladatok: Koordináta-geometria 1/5

A kálium-permanganát és az oxálsav közötti reakció vizsgálata 9a. mérés B4.9

ELEKTROMOSSÁG ÉS MÁGNESESSÉG

Átírás:

Jegyzőkönyv a mikroszkóp vizsgálatáról 8 Készítette: Tüzes Dániel Mérés ideje: 008 0 08, szerda 4 8 óra Jegyzőkönyv elkészülte: 008 0 5

mérés célja feladat egy mikroszkópon lévő lencsék jellemzőinek meghatározása, úgymint a fókusztávolság, a numerikus apertúra és a nagyítás. Továbbá ezen adatok felhasználásával a Newton gyűrűk vizsgálata és lencsék görbületi sugarának meghatározása. Feladat továbbá egy bbe féle refraktométerrel ismeretlen összetételű glicerinoldat tömegszázalékának meghatározása. Elvi alapok mikroszkóp nagyításának mértékét összesen az objektív és az okulár határozza meg. Célunk csak az objektív nagyításának meghatározása. Ha az okulár és az objektív közé, valamint a tárgy helyére is teszünk egy ismert skálájú mérőeszköz a skálák arányításával pont az objektív nagyítását kapjuk meg, mert feltételezzük, hogy az okulár mindkét skálát egyenlő arányban nagyítja. lencse fókusztávolságát közvetlenül nem f Δ f tudjuk lemérni, de elméleti megfontolásokkal az alábbi kifejezésre jutunk K Δ : N ob = =, ahol N T F' F T f ob F β K az objektív nagyítása, K a képméret az okulár és az objektív objektív között, T a tárgyméret, Δ a tubushossz, f okulár pedig az objektív fókusztávolsága. tubushossz.. ismert megváltoztatásával lemérhető az objektív nagyításának változása, melyekből számolások után azt kapjuk, hogy f =, vagyis a fókusztávolság meghatározható. numerikus apertúra meghatározásához tekintsük először a definíciót, hogy mikor különböztethető meg a tárgy két, egymástól d távolságra lévő λ nsinu részletei! definíció szerint ennek értéked =, ahol λ a fény hullámhossza, n a minta és a objektív között lévő közeg törésmutatója, u pedig az objektívre eső fénynyaláb fél nyílásszöge, mint ahogy az 5. ábrán láthatjuk. definícióból leolvashatjuk, hogy ebből a mikroszkópra jellemző értéke az = nsinu, melyet numerikus apertúrának nevezünk. Ha a tárgy a pontban volt fókuszban, pontban még nem látható, B pontban pedig meg már nem, akkor ezekből meghatározható az u fél nyílásszög: u = arctg a, h a/ ( h) ( /( )) + a h ebből pedig = n.. oldal Tüzes Dániel, a mikroszkóp vizsgálata Δ Δ Nob Nob Newton gyűrűk a fény hullámtermészetének egy bizonyítéka. jelenség előállítása elődeink esetében megdöbbenést váltott ki, mi korunkban azonban annyira elfogadott a fény hullámtermészete, hogy ezt felhasználva a Newton gyűrűk segítségével beteg módon az azt előállító eszközök tulajdonságait mérjük meg. mellékelt irodalmon túl számos további foglalkozik a jelenséggel. Newton gyűrűk előállításához számos mérési elrendezés tartozhat, azonban most tekintsük az es mellékelt irodalomban szereplőt! z elméleti levezetésből következően egy Newton gyűrű sugara rn = RλN, ahol R a lencse görbületi sugara, λ a megvilágító fény hullámhossza, N pedig a Newton gyűrű sorszáma a legkisebbtől a nagyobb felé sorszámozva. Több P h tárgysík képsík B' a β F' P' u P u ' objektív B

kör átmérőjét meghatározva, az előbbi képletet átalakítva látható, hogy r( N) = RλN : = mn, vagyis ábrázolva N függvényében r et, annak m meredekségéből kiszámítható a görbületi R sugár: R = m/ λ. Homorú lencsék esetében egy ismert görbületi sugarú lencsével továbbra is megmérhető a görbületi sugár, jelen esetünkben a homorú lencsénél kisebb görbületi sugarú domború lencsével. Ennek megméréséhez a homorú lencsébe helyezzük a domború lencsét. z elméleti levezetést nélkülözve elmondhatjuk, hogy ekkor a domború lencse homorú lencse lencserendszernek az előbbi módszerrel mege gyező módon történő Reff görbületi sugara alapján a homorú lencse görbületi sugara R = h Rd R eff, ahol R az ismert domború lencse görbületi sugara. d törésmutató a mikroszkopikus jelenségek fenomenológiai, makroszkopikus megfogalmazása. Jelen esetünkben feltételezzük a törésmutató skalár voltát. z anyagok törésmutatója a legtöbb anyagi tulajdonságnak a függvénye, így adott oldószer és oldott anyag esetében a tömegszázaléknak is. törésmutató egyik meghatározási módja, ha azt ismert közegbe helyezve meghatározzuk a teljes visszaverődés szögét. Ha a beérkező fény a teljes visszaverődés során a prizmával β szöget zár be, akkor a minta n törésmutatójának értéke n = sinϕ n 0 sin β sin βcosϕ, ahol φ a prizma törőszöge. Feltéve továbbá a törésmutató vizsgált intervallumban való folytonosságát sőt, a tömegszázalékkal hozzávetőleg lineáris voltát, különböző, ismert összetételű anyagok segítségével m felvehetünk egy n ( %) m függvényt, majd az ismeretlen minta törésmutatóját megmérve meghatározhatjuk interpolálással a tömegszázalékát. mérési módszer ismertetése mikroszkóp nagyításának mértéke és fókusztávolsága használt mikroszkóp vázlatos képét az ábra mutatja. Egy kicsi, 0mm, léptékű, átlátszó mikrométert teszünk a tárgy helyére, és egy okulár mikrométert az okulár helyére. Ez utóbbi egy csavarmikrométerrel mozgatható szálkeresztet tartalmaz, melynek helyzetének leolvasási pontossága 00mm,. szálkereszt K helyzetét a minta egy T osztásához igazítjuk, majd egy T osztásához, K helyzetben. Ezekből megkapjuk a mikroszkóp objektívének N ob K K K T T T = = nagyítását. Ezt a mérést elvégezzük a mikroszkóphoz tartozó 3 objektív rendszer közül a nem félig áteresztővel. z előretekintés végett ugyanezeket megismételjük a tubushosszabbítóval is, így az elvi alapokból következően meghatározhatjuk az egyes objektívek fókusztávolságát. tubushosszabbító az okulár elé jön. z okulár a tubusról eltávolítható a rögzítő csavar kilazítása után, majd a tubushosszabbító megfelelő beillesztése után arra ugyanúgy felszerelhető. mérés során igyekeztem minél távolabbi osztások távolságát leolvasni a kisebb relatív hiba érdekében. szálkereszt helyzete a csavarmikrométerről ± 0005mm, pontossággal volt leolvasható, azonban a minta osztásai kiterjedt voltuk miatt ± 00, mm pontatlanságot eredményeztek a leolvasásban. Tüzes Dániel, a mikroszkóp vizsgálata. oldal

numerikus apertúra meghatározása Egy magasító plexi lapra helyezünk egy éles határral rendelkező tárgyat borotvapengét, majd élesre fókuszáljuk. Ezután kivesszük a minta alól a h magasságú plexi lapot, és az okulárt lyukblendére cseréljük. pengét úgy mozgatjuk, hogy a blendén át egyáltalán ne lehessen látni azt, az ehhez tartozó T tárgyhelyzetet a tárgytartóról leolvassuk. pengét ekkor úgy mozgatjuk, hogy a blendén át tekintve teljesen kitöltse a látómezőt eltakarja a megvilágítást, majd az ehhez tartozó T B tárgyhelyzetet is leolvassuk. z így kapható a = T TB értékből az elméleti alapokból következően meghatározható a numerikus apertúra. Görbületi sugarak meghatározása méréshez szükséges monokromatikus fényt eg y Na spektrállámpa biztosította mérésünk során köszönet érte, melynek hullámhossza λ = 589nm volt, melynek színe sárgás. domború lencsét a Na tárgy helyére, annak tetejére egy plán parallelt lemezt helyezve világítottam meg a lencsét. Ehhez szükség volt a mikroszkóp félig áteresztő objektívének használtára. fényforrás úgy helyeztem, hogy a féligáteresztő tükrön át a fénye a vizsgált mintára essen. mikroszkópban a képet élesre állítottam, majd megkerestem a Newton gyűrűket. szálkeresztet a 3. gyűrűhöz úgy igazítottam, hogy azok a gyűrű érintői legyenek, ezzel biztosítva, hogy a szélkereszt mozgatásával egy átmérő mentén fogok mozogni. szálkereszt metszéspontját egy körvonalra mozgattam, majd az okulár mikrométer helyzetét leolvastam. vizsgált lencsén és üveglemezen lévő karcolások és porszemek miatt az a műszer által elérhető ± 0005mm, leolvasási pontosság helyett ez ± 00mm, re változott. Így feljegyeztem több Newton gyűrű átmérőjének ellentétes oldalainak helyzetét, melyből megkaphatjuk az eszköz hitelesítésével a gyűrűk valódi átmérőjét. z objektív hitelesítése a mikroszkóp másik objektívének nagyításának mérésével azonos módon történt. mérés során törekedtem arra, hogy mind több gyűrű méretét lemérhessem, azonban az egyre sűrűbb körök miatt ennek az emberi képességeim határt szabtak. Megemlítendő továbbá, hogy ügyelni kellett arra, hogy a mikroszkóp ne legyen rezgéseknek kitéve. mérési elrendezésből következően ez nehéz feladat volt, mivel erre 3 mérőtársammal együtt kellett figyelnünk a mérés 30 60 percén át. Törésmutató mérése bbe féle refraktométerrel mérési eszköz vázlata jobbra látható. z bbe féle refraktométer lelke egy prizma, amelyben egy plán parallel rétegben a vizsgálandó mintát helyezzük el. gyakorlatban ez úgy történik, hogy a két prizma közé azok kettényitása után néhány csepp folyadékot juttatunk. beérkező fénysugár és a prizma helyzetét változtatva egy tekerővel elérhető a teljes visszaverődés. z bbe féle refraktométerben ennek helyzetét könnyen beállíthatjuk, majd a műszer előre kalibrálásának köszönhetően ebből egyből leolvashatjuk a minta törésmutatóját. z eszköz igen felhasználóbarát, az eszköz megfelelő használatának ismeretében minden elméleti alapot nélkülözve, számolás nélkül meghatározható a folyékony anyagok törésmutatója. S M C T K N Jelen esetünkben a feladatunk egy ismeretlen tömegszázalékú glicerin oldat vizsgálata, melyhez 5 ismert tömegszázalékú glicerin oldat áll rendelkezésünkre. 3. oldal Tüzes Dániel, a mikroszkóp vizsgálata

Mérési eredmények, hibaszámítás mikroszkóp nagyításának mértéke és fókusztávolsága z egyes objektívekhez tartozó össze tartozó értékpárokat táblázatban foglalom össze. 3./0. ( mm ) 6.3/0.6 ( mm) 3./0. tubussal ( mm ) 6.3/0.6 ( mm) tubussal okulár mikrométer K = 804, K = 064, K = 0, K = 8, K = 04, K = 809, K = 764, K = 046, objektív mikrométer T =, T = 00, T = 05, T = 6, T = 05, T = 0, T = 4, T = 06, táblázat adatai alapján N 3. / 0. = 394,, N 63. / 0. 6 = 79,, valamint felhasználva, hogy a tubushosszabbító hossza Δ Δ = 40,mm : f. /. =, mm és f = 3, 80mm. 3 0 34 98 63. / 06. tubushosszabbító hosszának értékét ±0, 05mm es, a K értékeit ± 00mm, pontossággal tudtam leolvasni. leolvasási pontatlanság alapján a hiba Δ N 30. /. = 0009,, Δ N 6306. /. 07, valamint Δ f = mm és Δ f. /. =, 3. / 0. 034, 6306 06 mm. numerikus apertúra meghatározása magasító plexilemez vasta gsága h= ( 0, ± 0, 05) mm volt. 3./0. jelzésű objektív esetén T = 68, 6mm és T = 64, 7mm volt, a 6. 3/0.6 jelzésű objektív eseté n T = 68, 5mm és TB B = 64, 6mm volt. Ezen adatok alapján 30. /. = 0097, és 30. /. 6. leolvasási pontatlanság meglehetősen nagy volt, mert a lencsehibák ill. fényelhajlás miatt nem volt egyértelműen meghatározható a nyitás és zárás helyzete, a leolvasási pontosság így az elérhető ± 00, 5mm helyett ± 0mm, volt. Ezek alapján a hiba Δ 3. / 0. 005 és Δ 6. / 06. = 0005, 5. görbületi sugarak meghatározása mért eredményeket táblázatban foglalom össze. es domború lencse es homorú lencse kör átmérő inek átellenes pontjainak látszólagos helyzete ( mm).. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 0... 3. 4. 5. 3,68 3,34 3,09,86,79,5,37,3,09,96,84,73,6,5,4 4,7 5,4 5,38 5,59 5,70 5,96 6,0 6,3 6,37 6,49 6,59 6,7 6,84 6,94 7,05 4,34 5,05 5,46 5,79 6,08 6,33 6,55 6,74 6,93 7,09 7,7 7,43 3,34,69,9,94,67,43,9,0 0,8 0,64 0,46 0,3 látszólagos átmérőből hogy valódit kapjunk, meg kell határozni a féligáteresztő objektív nagyításának mértékét. korábbiakkal megegyező módon tettem ezt, a kapott eredmények: T = 67, m m, T = 88, mm, valamint K = 006, mm és K = 796, mm. Ezek alapján a nagyítás mértéke: N / = 377,. hiba nagyságát a leolvasási hibából kaphatjuk, Δ N / 009. következő grafikon tartalmazza a kioltási maximumok függvényében a Newton gyűrűk sugarainak négyzetét. Ezt a fenti adattömbből úgy nyerhetem, ha az egymáshoz tartozó értékpárok különbségét elosztom a nagyítás mértékével, négyzetre emelem, majd ezt ábrázolom rendre a pozitív egész számok függvényében. Tüzes Dániel, a mikroszkóp vizsgálata 4. oldal

0,9 0,8 r értéke (mm ) m0793x es domború lencse es homorú lencse 0,7 0,6 m0384x 0,5 0,4 0,3 0, 0, 0 maximális kioltás sorszáma 0 3 4 5 6 7 8 9 0 3 4 5 6 Ezek alapján az es domború lencse görbületi sugara R = 65, cm, a homorú lencséé pedig felhasználva az effektív görbületi sugárra vonatkozó képletet, R =,64cm. hibát az egyenes illesztés hibájából és az objektív nagyításának mértékéből becsülhetjük. standard hibájából az illesztéseknek Δm / m =± 0, 003 ΔR 0cm, a nagyítás mértékéből pedig Δm / m =± 000, ΔR =± 00, cm. két mennyisség egymással összevethető, így az eredő hiba további számjegyek figyelembe vételével Δ R =± 004, cm. Gyors elméleti megfontolásokkal láthatjuk, hogy a homorú lencse valódi sugarának kiszámításakor már pontatlan adattal számoltunk, és további, mégx ekkora hiba jön be a mérés során, így a homorú lencse görbületi sugarának hibája ΔR = 008, cm. Törésmutató mérése bbe féle refraktométerrel mért értékpárokat az alábbi táblázatban és a grafikonon láthatjuk: tömeg 0 00 38 69 n/a 98 6 törésmutató,333,345,35,3535,356,357,364 h 300 50 00 50 y = 8366,5x 54 törésmutató leolvasásának pontossága ± 00005,. z egyenesillesztés standard hibájából, a megadott tömeg% ok pontosságából, valamint az egyenes meredekségéből a vizsgált anyag tömeg% a ( 9, ± 0, 3) m %. m Mellékletek 00 50 0,33,34,35,36,37 : Havancsák Károly: Mérések a klasszikus fizika laboratóriumban, ELTE Eötvös Kiadó, Budapest, 003. : http://www.citycollegiate.com/newtons_rings.htm 5. oldal Tüzes Dániel, a mikroszkóp vizsgálata