Демонстрационный прибор по физике

 

Изобретение относится к учебным демонстрационным приборам по физике. Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей и повышение наглядности прибора. Для достижения поставленной цели демонстрационный прибор по физике, содержащий последовательно установленные на оптической скамье источник света, конденсатор, светофильтр, поляризатор, оптический объект, анализатор, объектив и экран, имеет оптический компенсатор, расположенный между оптическим объектом и анализатором, при этом оптический компенсатор выполнен в виде пакета плоских прозрачных пластин, помещенных в металлическую рамку с винтами, создающими напряжение изгиба или кручения, а в качестве светофильтра применен интерференционный светофильтр, установленный на поворотном основании. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

SU 1576902 (51) 5 (; 09 В ?3/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ по изоБРетениям и ощРытиям пРИ гкнт сссР

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4310478/31-12; 4310693/31 — 12 (22) 28.09.87 (46) 07.07.90. Бюл. Р 25 (71) Харьковский авиационный институт им. Н.Е.Жуковского (72) В.П.Мигаль и К.О.Кирпосенко (53) 532.881(088.8) (56) Иверонова B.И. Лекционные демонстрации по физике. — M. 1972, с.597. (54) ДЕИОНСТРАЦИОННЬЙ ПРИБОР ПО ФИЗИКЕ (57) Изобретение относится к учебным демонстрационным приборам по физике.

Целью изобретения является расшире— ние демонстрационных возможностей и повышение наглядности прибора. Для

Изобретение относится к учебным демонстрационным приборам по физике.

Цель изобретения — расширение демонстрационных возможностей и повышение наглядности прибора. .На фиг.1 приведена схема предлагаемого прибора с пластинами, деформируемым изгибом; на фиг.2 — то же,с пластинами, деформируемыми кручением.

Прибор содержит источник 1 света, конденсатор 2, интерференционный светофильтр 3, поворотную опору 4, поляризаторр 5, оптический объект б, оптический компенсатор 7, анализатор 8, объектив 9 и экран 10.

Компенсатор помещен в кассету, имеющую средство для задачи деформадостижения поставленной цели демонстрационный прибор по физике, содер— жаший последовательно установленные на оптической скамье источник света, конденсатор, светофильтр, поляризатор, оптический объект, анализатор, объектив H экран, имеет оптическии компенсатор, расположенный между оптическим объектом и анализатором, при этом оптический компенсатор выполнен в виде пакета плоских прозрачных пластин, помещенных в металлическую рамку с винтами, создающими напряжение изгиба илп кручения, а в качестве светофильтра применен интерференционный светофильтр, установленный на поворотном основании.

2 з.п. ф-лы, 2 ил. ции из гиб а или кручения сост являю- Сл щему компенсатор пакету пластин, рас- а ) положенных перпендикулярно оптиче- Cb ской оси. Я,)

В качестве компенсатора используется пакет плоских прозрачных пластин, создание в которых деформации изгиба или кручения позволяет преобразовывать эллиптическое двупреломление или поворот плоскости поляризации в смещение нейтральных линий.

Причем величина смещения пропорциональна эллиптическому двупреломле- й. нию, если в пластинах создана деформация изгиба, или углу поворота плоскости поляризации, если в пластинах создана деформация кручения. Нейтральная линия — это темная полоса, 1576902 которая отчетливо видна в большой аудитории на экране.

Использование такого компенсато— ра позволяет не только повысить наглядность демонстрации (за счет визуализации распределения величины двупреломления в объекте или одновременного наблюдения нескольких объектов), но и обеспечивает демонстрацию ряда новых закономерностей (например, дисперсию в оптически активных материалах, вторичный электрооптический эффект и др.)..

Световой поток от источника 1 све- 1,5 а, пройдя конденсор 2, светофильтр

3, поляризатор 5, становится линейно поляризованным и проходит через оптический объект 6 и оптический компенсатор 7, затем, пройдя анализатор 8 и объектив 9, попадает на экран 10, где проецируется изображение оптического объекта.

Когда прозрачные пластинки изгибаются в виде дуги, то линии по центру каждой пластинки остаются недеформируемые, т.е. представляют собой нейтральные области. Часть пластинок вьппе нейтральной линии испытывает напряжение растяжения, а часть ниже

30 этой линии. — напряжение сжатия. В результате верхняя часть пластинок ведет себя как положительный кристалл, а нижняя — как отрицательный одноосный кристалл. Если такой пакет пластинок рассматривать в параллельном поляризованном свете при скрещенных поляроидах,то свет будет полностью гаситься лишь вдоль нейтральных линий. Поэтому при изгибе пакета прозрачных пластин в поляризованном свете наблюдается система параллельных темных линий на фоне светлого поля, Прибор позволяет демонстрировать искусственную оптическую анизотропию, т.в. явление фотоупругости. Для этого вначале демонстрируют пластинки оптического элемента без сжатия, а затем, постепенно увеличивая величи-, ну сжатия, показывают появление полос высших порядков. Снова устанав- 5О ливают лишь темные нейтральные линии и вводят в поле зрения модель объек.та, выполненного из оргстекла и под-. вергнутого внешнему воздействию. Ьа экране отчетливо видны искаженные Л нейтральные линии, которые показыва-.ют, где в модели имеются напряжения сжатия, а где растяжения, а также величину смещения нейтральной линии, пропорциональной величине напряжения в той или иной точке объекта.

Таким образом, на экране видно Не только распределение напряжения в оптическом объекте, но и величину напряжения, которая без оптического компенсатора 7 визуально не видна.

При демонстрации принципа действия пластинки вЂ, — в качестве оптического

Я объекта 6 устанавливают пластинку

При ее вращении на 180 нейтр альные линии смещаются вверх и вниз относительно начального положения.

Кроме того, прибор позволяет демонстрировать принцип действия пластинки в длину волны, В качестве объекта 6 устанавливают пластинку в длнну волны )I= 575 нм (так называемую чувствительную пластинку), На экране верхняя часть пластин оптического

1 элемента принимает индигосинюю окраску, а нижняя — пурпурно-красную.

При демонстрации электрооптического эффекта в кристаллах в качестве оптического объекта используют электрооптический кристалл (например, ЦКДР ZnSe). При прикладывании к нему постоянного электрического поля на экране видно смещение нейтральной линии, величийа которого пропорциональна электрическому полю. При смене направления поля на противоположное нейтральная линия смещается в другую сторону. Это демонстрация электрооптического эффекта при постоянном механическом напряжении, т„е. когда кристалл механически (1 f1 свободен, При демонстрации дисперсии линейного двупреломления в качестве оптического объекта используют кристалл, имеющий значительную дисперсию двупреломления в видимой области спектра, например монокристалл селенида цинка, легирование которого магнием приводит к возникновению двупреломления. Величина смещения нейтральной линии, видимая на экране, при уменьшении длины волны от

0,64 до 0,,5 мкм уменьшается до нуля.

Когда н прозрачной пластине создаются напряжения кручения, то линия по центру пластинки остается недеформируемой, т.е. представляет собой

157690 неитральную область, В результате верхняя часть пластинки ведет себя как правовращающий кристалл,а нижняя — как левовращающий кристалл

5 (нли наоборот) . Поэтому при кручении пакета прозрачных пластин в поляризованном свете наблюдается система параллельных темных линий на фоне светлого поля. 10

Прибор позволяет демонстрировать следующие закономерности: вращение плоскости поляризации раствором са-; хара. Для этого берут в качестве оптического объекта 6 трубки с окнами, заполняют их раствором сахара от lOX до насыщенного. Затем эти трубки (3-4 шт.) устанавливают на пути лучей между поляризатором и оптическим компенсатором 7. После фо- 20 кусировки на экране 1О видны линии, величина смещения которых пропорциональна концентрации сахара в трубке, поэтому и величина смещения для каждой трубки разная; 25 вращение плоскости поляризации кварцем. Для этого в качестве оптического объекта 6 используют несколько плоскопараллельных пластинок разной толщины порядка 3-10 мм, вырезанных перпендикулярно оптической оси.

Необходимо иметь право- и левовращающие кварцевые пластинки, Устанавливают пластинки между поляризатором 5 и оптическим компенсатором 7 и демон— стрируют следующие явления: смещение

35 нейтральной линии вверх или вниз при смене левовращающей на правовращающую пластинку; показывают увеличение угла вращения при большой толщине пластин40 ки, для чего складывают последовательно несколько тонких пластинок, при этом смещение нейтральных линий компенсатора будет увеличиваться;, используют интерференционный светофильтр 0,64 мкм и, вращая его вокруг

Ь 45 вертикальной оси (при этом изменяет2 6 ся длина волны света), показывают дисперсию двупреломления. При этом величина смещения нейтральной линии будет зависеть от длины волны.

Прибор может использоваться для демонстрации эффектов: Фарадея электрогирации, пьезооптической активности. Для этого специально ориентированный кристалл помещается между поляризатором и оптическим компенсатором 7.. При внешнем воздействии (магнитное или электрическое голе, механическое напряжение) наблюдается смещение нейтральной линии, указывающее на поворот плоскости поляризации.

Формула и з о б р е т е н и я

1. )демонстрационный прибор по физике, содержаший последовательно установленные на оптической скамье источник света, конденсор, светофильтр, поляризатор, оптический объект, анализатор, объектив и экран, отличающийся тем, что,с целью расширения демонстрационных возможностей и повышения наглядности, он имеет расположенный между поляризатором и объектом оптический компенсатор, выполненный в виде пакета пластин, установленных перпендикулярно оптической оси в кассете, имеющей средство, для деформации пластин, а светофильтр выполнен интерференционным и установлен в поворотной опоре.

2. Прибор по и. 1, о т л и ч а ю— шийся тем,. что средство для деформации установлено в кассете с зозможностью задачи пластинам деформации изгиба.

3. Прибор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что средство для деформации- установлено в кассете с возможностью задачи пластинам деформации кручения.

1576902

Составитель P . Ужвий

Техред Л.Сердюкова, Корректор Л.Патай

Реактор Н.Тупица

Закаэ 1847

Тираж 389

Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям .и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„, д. 4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101