LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM SỐ 4 ĐIỀU CHỈNH VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ QUANG HỌC PHỔ BIẾN

Mục đích của lý thuyết thí nghiệm này là nghiên cứu bằng lý thuyết và thực nghiệm các điều chỉnh các thị kính ống ngắm kính tự chuẩn và ống chuẩn trực các cấu kiện quang học phổ biến các thành phần cơ bản của giác kế mà chúng ta sử dụng ngay nay các điều chỉnh ở các phương pháp phổ biến nhất hiện nay

VậT Lý II Lý thuyết Thí nghiệm Số điều chỉnh sử dụng thiết bị quang học phổ biến Mục đích lý thuyết thí nghiệm nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm cách điều chỉnh thị kính, ống ngắm, kính tự chuẩn ống chuẩn trực, cấu kiện quang học phổ biến, thành phần giác kế mà sử dụng sau Các cách điều chỉnh sử dụng phương pháp điển hình phổ biến THị kính : nguyên lý cách điều chỉnh Thị kính (Oculaire) hệ thống quang học đặt trước mắt (oculus = mắt tiếng la tinh) Dạng sơ đẳng thị kính thấu kính hội tụ mỏng sử dụng kính lúp, kính mắt Ta đặt tiêu diện vật F thấu kính tiêu chữ thập có chia độ micromét cho mắt nhìn thấy bình thường không điều tiết (LC) khoảng ngắm F Tiêu chữ thập chia độ micromét Tiêu chữ thập Tiêu chia độ micromét Hình Đặt mắt sát thị kính (để ánh sáng khỏi thị kính vào mắt), ta có mắt nằm lân cận tiêu điểm ảnh F kính lúp Trong thực tiễn, khoảng cách kính mắt tiêu chữ thập điều chỉnh : điều chỉnh ngắm chừng 1) Nhận biết thị kính thiết bị quang học bàn thí nghiệm thực điều chỉnh ngắm chừng so cho thấy rõ tiêu chữ thập (chia độ) 2) Có thể nói vị trí tiêu chữ thập (chia độ) mắt bình thường (điểm cực cận 25 cm, điểm cực viễn vô cực) đặt F với tiêu cự kính mắt cm ? Trong thực tiễn, để giảm bớt quang sai sắc sai, để tăng khoảng ngắm độ chùm tia người ta thường sử dụng thị kính lưỡng kính gồm thấu kính hội tụ mỏng, kính mắt kính trường (hình 2) kính trường ánh sáng L2 kính mắt khoảng ngắm L1 F2 F1 Tiêu chia độ tiêu diện vật kính mắt Hình Trong trường hợp hình 2, tiêu điểm vật lưỡng kính ảo Ta gọi lưỡng kính âm Trong trường hợp tiêu chữ thập (chia độ) đặt tiêu diện vật kính mắt Trong trường hợp hình 3, tiêu điểm vật lưỡng kính thực Ta gọi lưỡng kính dương Trong trường hợp tiêu chữ thập (chia độ) đặt tiêu diện vật lưỡng kính ánh sáng kính trường kính mắt khoảng ngắm F L1 O1 L2 O2 kính chia độ tiêu diện vật lưỡng kính Hình Vật lý II Lý thuyết thí nghiệm Đối với thị kính kép tốt với hai thấu kính hội tụ, ta thường có f '1 = F1O1 = cm, O1O2 = cm, f '2 = O2F '2 = cm 3) Chứng tỏ thị kính lưỡng kính âm Kính ngắm vô cực : nguyên lý cách điều chỉnh 2.1 Mô tả kính trường bán phản xạ gập lại kính mắt vật kính chữ thập định hướng ánh sáng M1 thị kính Nút điều chỉnh ống ngắm vật kính M2 bán phản xạ vị trí Nút điều chỉnh ống ngắm thị kính Kính ngắm vô cực Hình Kính ngắm vô cực bao gồm Một thị kính (thường lưỡng kính) Một tiêu chữ thập rọi sáng nguồn sáng phụ Một vòng định hướng kính chữ thập Hai nút vặn điều chỉnh M1 M2 hay hai vòng điều chỉnh Một vật kính Một đèn phụ trợ Một kính bán phản xạ gâp lại nhờ cần kéo : đặt chéo 450 so với trục kính ngắm, rọi sáng kính chữ thập cho phép ánh sáng truyền dọc theo trục kính ngắm theo hai chiều ngược (xem mũi tên hình 4) Để điều chỉnh, người ta đặt phụ thêm gương phẳng (MP) cho bố trí phí trước kính đối diên với vật kính để phản chiếu ánh sáng trở lại vào kính Hai nút vặn điều chỉnh M1 M2 cho phép thay đổi Khoảng ngắm thị kính mặt phẳng tiêu chữ thập M1 Khoảng ngắm vật kính khối lại (thị kính + tiêu chữ thập) M2 2.2 Thực hành điều chỉnh 4) Điều chỉnh thị kính kính ngắm cho thấy rõ chữ thập cách sử dụng nút vặn M1 Chỉnh hướng chữ thập vòng định hướng cho chữ thập nằm ngang 5) Mở sáng đèn phụ đặt kính bán phản xạ nằm 45 so với trục kính ngắm 6) Đặt phía đầu kính ngắm đối diện với vật kính gương phẳng MP Điều chỉnh cho ánh sáng phản xạ vào lại cách chuẩn xác (hai chữ thập trùng khớp nhau, cụ thể hình 5c) 5d)) ĐIều chỉnh tự chuẩn lý tưởng a) Dịch chuyển gương không tốt ảnh phản hồi chỉnh không rõ b) c) Dịch chuyển gương không tốt Dịch chuyển gương tốt ảnh phản hồi chỉnh rõ ảnh phản hồi chỉnh không rõ d) Dịch chuyển gương tốt ảnh phản hồi chỉnh rõ Hình Vật lý II Lý thuyết thí nghiệm 7) Điều chỉnh M2 cho chữ thập phản xạ thấy rõ (hình 5b) 5d)) Điều chỉnh đạt lý tưởng tia phản xạ chuẩn xác chữ thập thấy rõ nét hình 5d) 8) Chỉ người ta không để ý đến khoảng ngắm chừng thị kính, phương pháp đảm bảo hệ thị kính vật kính tương đương với lưỡng kính vô tiêu, nghĩa với chùm sáng thực chiếu từ vật kính đến thị kính, tiêu điểm ảnh F 'obj vật kính trùng với tiêu điểm vật Foc thị kính Từ sau, ta xem kính ngắm vô cực lưỡng kính vô tiêu với tiêu cự f 'obj f 'oc (hình 6) ánh sáng ' B Fobj' = ocF B ' thị kính vật kính Hình 9) Độ bội giác kính ngắm ? (G = f ' obj / f 'oc) Kính chuẩn trực : nguyên lý cách điều chỉnh 3.1 Mô tả vật kính đèn thước chữ thập kính mờ M ánh sáng nút điều chỉnh khoảng ngắm vật kính - kính chữ thập kính chuẩn trực giác kế với thước chữ thập chiếu sáng khe điều chỉnh vật kính ánh sáng đèn chiếu sáng khe M nút điều chỉnh khoảng ngắm vật kính - khe kính chuẩn trực giác kế với khe chiếu sáng Hình Hình mô tả cấu trúc hai loại kính chuẩn trực : loại mà ta gắn dễ dàng bàn quang học với tiêu chữ thập chiếu sáng đèn phía trong, loại thường gắn giác kế với khe chiếu sáng nguồn sáng 3.2 Thực hành điều chỉnh Kính chuẩn trực điều chỉnh với hỗ trợ kính ngắm vô cực hiệu chỉnh trước M Kính chuẩn trực Kính ngắm vô cực M2 M1 Hình Ta thử thực cụ thể trường hợp kính chuẩn trực giác kế với khe chiếu sáng Vật lý II Lý thuyết thí nghiệm 10) Đặt đối diện kính chuẩn trực kính ngắm, nhìn vào thị kính cho thấy ảnh khe chiếu sáng Thông thường viền khe ban đầu mờ Ta điều chỉnh khoảng ngắm kính chuẩn trực nút vặn M cho ảnh khe thấy rõ nét kính, thấy rõ nét tiêu chữ thập kính (hình 9a) 9b)) Đường viền khe rõ sắc Kính chuẩn trực tốt Đường viền khe không sắc Kính chuẩn trực không tốt a) b) Hình 11) Sử dụng kính chuẩn trực, ảnh thước decimét đôi, đo nhanh tiêu cự thấu kính hội tụ phương pháp chuẩn trực theo sơ đồ hình 10 Kính chuẩn trực với thước chia độ Thấu kính Màn ảnh Hình 10 Để có độ xác tốt hơn, người ta sử dụng dụng cụ quang học xác định giá trị đo tốt thước decimét Đó ống ngắm khoảng cách hữu hạn mà ta nghiên cứu phần sau ống ngắm khoảng cách hữu hạn 4.1 Mô tả Nắp đậy Thị kính Thấu kính nắp đậy LB Lobj Kính mắt Kính trường Thước chia độ Vật kính áánh sáng M1 M2 Kính ngắm vô cực +NắP đậy = kính ngắm khoảng cách hữu hạn Hình 11 Trên hình 11 sơ đồ kính ngắm vô cực bị "cắt" nắp đậy bao gồm thấu kính hội tụ gắn sát phía trước vật kính Kính ngắm vô cực liên hợp mặt phẳng vô cực với mặt phẳng tiêu chữ thập Dưới tác dụng thấu kính nắp đậy, liên hợp mặt phẳng tiêu với tiêu diện thấu kính nắp đậy Ta có sơ đồ tạo ảnh sau : Thấu kính Vật kính nắp đậy FLB Thị kính F ' obj = = F Kính chia độ Thị kính Mắt điểm vàng Trong điều kiện ống ngắm thực hiệu chỉnh mặt phẳng ứng chứa tiêu điểm thấu kính nắp đậy nằm khoảng 15cm trước nắp đậy Con số thường nhà sản xuất đưa Vật lý II Lý thuyết thí nghiệm 4 Cho nên người ta khẳng định thực tế không cần phải hiệu chỉnh : kính ngắm vô cực hiệu chỉnh tốt "cố định" (hiệu chỉnh từ nơi sản xuất), cần gắn thêm nắp đậy 12) Sử dụng kính chuẩn trực ống ngắm khoảng cách hữu hạn, đo nhanh xác tiêu cự thấu kính hội tụ phương pháp chuẩn trực theo sơ đồ hình 10 Giác kế : nguyên lý cách điều chỉnh 5.1 Mô tả Kính chuẩn trực thứ cấp chia độ micro Kính ngắm tự chuẩn Vòng tròn chia độ Kính chuẩn trực Mâm đặt lăng kính Khe vào Trục quay Hình 11 Vòng chia độ Mâm đặt lăng kính (platine) Kính chuẩn trực Kính ngắm tự chuẩn fente Nguồn sáng Kính chuẩn trực thứ cấp micromộtrique Hình 12 Giác kế gồm có Một đế cố định gắn với vòng chia độ với trục quay thẳng đứng , có du xích để đọc giá trị góc Một mâm di động quay xung quanh mà ta thường đặt quang cụ tán sắc lăng kính cách tử Một kính tự chuẩn có tiêu chữ thập định hướng được, với hiệu chỉnh ngắm chừng thị kính khối thị kính tiêu chữ thập Một kính chuẩn trực điều chỉnh độ nghiêng bề rộng, chiếu sáng nguồn sáng để phân tích quang phổ Một kính chuẩn trực thứ cấp chia độ micromét cho phép chiếu thước micromét chia độ đánh số dành cho định chuẩn đo bước sóng ánh sáng Hãy làm quen với dẫn giáo viên, sau mô tả cẩn thận cấu tạo học chức Các vít cố định Các vít thực quay mịn (chính xác) Các vít thực nghiêng Thiết bị bật sáng nguồn sáng kính tự chuẩn Thiết bị điều chỉnh ngắm chừng kính ngắm hai kính chuẩn trực Thiết bị điều chỉnh tiêu Thiết bị điều chỉnh khe vào Thiết bị định hướng kính ngắm hai kính chuẩn trực Thiết bị cố định kính ngắm, hai kính chuẩn trực, đế quay di động Có thể thực điều chỉnh qua lại nhiều lần để hiểu rõ chức hoạt động phận 13) Xem kỹ ảnh minh họa xác định thành phần giác kế 5.2 Cách điều chỉnh 14) Theo thứ tự Điều chỉnh thị kính kính ngắm tự chuẩn cách hiệu chỉnh rõ nét tiêu Điều chỉnh vật kính kính ngắm tự chuẩn phương pháp tự chuẩn Điều chỉnh kính chuẩn trực cách hiệu chỉnh rõ nét khe sáng với trợ giúp kính ngắm tự chuẩn Vật lý II Lý thuyết thí nghiệm Mặt khác cố định giác kế bàn cho mặt vòng chia độ luôn nằm ngang (có thể điều chỉnh thiết bị bọt nước) Cố gắng giữ tốt song song mâm quay đế cố định cách điều chỉnh vít nghiêng Cố gắng giữ tốt quay mâm xung quanh , trục kính ngắm kính chuẩn trực giữ trạng thái song song với mặt phẳng ngang đế Sự điều chỉnh nằm ngang tinh tế cần thực cho tốt : tiêu chuẩn cuối cho tâm chữ thập tiêu thước chia độ micro tập trung vào tâm vòng ngắm kính ngắm thao tác quay xung quanh trục Điều đòi hỏi chút khéo léo Điều chỉnh phụ 6.1 Du xích Cách đọc giá trị góc thực theo bước Vạch đọc 121 10 Vạch đọc n 20 30 18 120 30 ' 121 120 130 Hình 13 Bước : đọc giá trị thước đo trước vạch du xích : hình 13 giá trị 1210 Bước : tìm giá trị lẻ du xích vạch trùng tốt du xích thước : hình 13 giá trị 18 Giá trị cuối hình 13 121 18 ' = 121 + 18 ' Cẩn thận để đừng dễ lầm với trường hợp hình 14 121 48 ' = 121 + 30 ' +18 ' Vạch đọc n1 121 10 Vạch đọc n2 20 30 18 121 30 ' 121 120 130 Hình 14 6.2 Sử dụng kính chuẩn trực chia độ micro Ta thực điều chỉnh giống ống chuẩn trực với trợ giúp kính ngắm tự chuẩn, vật chiếu sáng thước chia độ micro thay khe sáng Sau ta sử dụng cách phản xạ mặt tia quang cụ tán sắc (lăng kính cách tử), cho thu hồi thị kính ống ngắm ảnh thước chia độ micro 15) Giả thiết kính ngắm tự chuẩn kính chuẩn trực hiệu chỉnh tốt Hãy điều chỉnh kính chuẩn trực thứ cấp với điểm ngắm micro 16) Đặt lăng kính mâm giác kế chiếu sáng khe với ánh sáng đèn thủy ngân, điều chỉnh cho vạch thước đo micro, giả dụ vạch số trùng với vạch xanh vàng 546,1nm, vạch rõ đèn thủy ngân Vật lý II Lý thuyết thí nghiệm