Установка для демонстрации и изучения оптических свойств среды

 

Сущность изобретения: источник света выполнен регулируемым по высоте в вертикальной плоскости относительно оптической оси. Сменные модели изучаемой среды изготовлены из ионизированного оптического материала и имеют форму пластин с полированными боковыми поверхностями и торцзми и с люминесцентным наполнением или повышенным светорассеянием для визуализации луча в среде. В первую группу пластин входят те. у которых регулярно изменяемый показатель преломления в направлении от центральной оси к периферии пластин на горизонтальных их торцах. Вторая группа включает пластины с различным в том числе и с дискретным изменением показателя преломления. Третья группа пластин состоит из пластин, имеющих область с повышенным показателем преломления , конфигурация которой в плоскости, параллельной боковым поверхностям, имеет форму положительной и отрицательной линз. 11 ил СО

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХ сОциАлистических

РеспуБЛИГ (21) 4б98844! 12 (22) 31,05.89 (46) 15.07.92, Бюл. М 26 (.1) Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленно-. сти (72) В.Я. Лившиц, B.M. Максимов, Б.Г. Гольденфанг и P.À. Нахапетян (53) 53а. 1(|,88.8) (56) Гольдин Л.Л. Лабораторные занятия по физике, M.: Наука. 1983. с. 381, (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ И

ИЗУЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

СРЕД

{57) Сущность изобретения: источник света выполнен регулируемым по высоте в вертикальной плоскости относительно оптиче-. ской оси. Сменные, модели изучаемой среды

Изобретение относится к средствам для . обучения, преимущественно к установкам для демонстрации и изучения оптических свойств неоднородной градиентной среды.

Известка установка для демонстрации и изучения оптических систем сднородных по показателю преломления с поверхностями сферической и цилиндрической формы, которая содержит истОчник СБета, держатель модели изучаемой среды. в частности в виде обычной линзы, и экран.

Недостатком известной установки является ограниченность ее демонстрационных воэможностей из-за того, что применяемые в ней элементы изготовлены из сдчсродного оптического материала. в связи с чем пскэзатель преломления в каждой точке их имеет постоянную величину. В то же время

5U„„1748172 Д1 изготовлены из ионизированного оптического материала и имеют форму пластин с полированными боковыми поверхностями и торцами и с люминесцентным наполнением или повышенным светсрассеянием для визуализации луча в среде. В первую группу пластин входят те. у которых регулярно изменяемый показатель преломления в направлении от центральной оси к периферии пластин на горизонтальных их торцах. Вторая группа включает пластины с различным, в том числе и с дискретным изменением показателя преломления. Третья группа пластин состоит из пластин. имеющих область с повышенным показателем преломления, конфигурация которой в плоскости, параллельной боковым поверхностям. имеет форму положительной и отрицательной линз. 11 ил.

° Ь в реальной природе однородная среда является лишь частным случаем.

Целью изобретения является расшире- Ф ние демонстрационных возможностей уста- QO новки эа счет демонстрации и изучения э дополнительно на ней свойств неоднородных градиентных сред.

На ф.".г. 1 изображена общая схема уста н рак и: на фиг. 2 — график иаиен пни а пс каэателя прелом",åíèÿ в неоднородной з градиентной среде; на фиг. 3 — 11 — модели изучаемой среды в виде пластин, Свет в среде с непрерывно изменяющимся в прсстранстве показателем преломления распрсстраняется по криволинейной траектории. Пусть в некоторой среде показатель преломления непрерывно изменя тся в направлении оси X по параболическому

1748172 I

05 Я 2, „ ПО„аэа ДЛя ОбЬяС«ЕНИя ПРИнц 1Па pa " зако y (", ::i 05 - линдрицеских градиентны ..лемент В д и »f.„.1 = n f1 - 0 5 г х ).где lls — lro a ,,;„ „„„,„„а ОСИ 2, В такой Срвдв тель np=.no ": „стриругот ход лучей в пластинe 5 ци асп .рстраняю ся пО мо "стр 1ру параксиальнье лу " р р-,, Q - сошРифовыаанl"ем Ь l аЛЬНой тп-ЕКТОРИИ. Х вЂ” ХОСОЬ(а 2). Р - л 4 к И косинус. д " -" - па -,- 5 вых поверхностей цилиндрицес«о О, скуспериод которых зависит только Р i. Осл «дую шеи их рующего зле 1е та с и ,„ Яп - и — показатель пре- поn.,lpoai Qll Пластину 5 устанaanl" в" ют а де

-.катсль 3 и по центру ее торца вводят узкий

„ОМЛЕНИЯ ИСХОДНОГООПтИчЕСКОРО Матвр la .à " Л- ныи л ч пРохоДит чеРез кла; hn — изменение показателя пре- лазерный луч. Лазерныи луч и х . 2). 10 центр пластины 5 прямолинейно по напрааломлени Р я а асп еделении п(х) (см. фиг. — лению центральной оси (фиг, 4). В пластине

Четверть пе„. д р .;1o а т аектории = 1, где L =

5, если она изготовлена из стекла с повышенным светорассеянием, виден прямоли7а нейный ход луча, ярко-красного цвета.

15 ви имого очень отчетливо, на фоне одной й-я асстояние 2L вдоль оси. снова собираю с д т я в о ной точке. т. е. среда види б - рашенной боковой поверхности передает изображение. .р

l . .Расп еделением, белои зикр

5. Н кране 4 наблюдают яркую ю фок си"оак всех пластины . а э

Перемещение вво-имого т, является распреде- светящуюся точку. лучей независимо от Хс,, я р т ент а параллельно центральной и= и бесЬ Х, которое для реаль- луча от центр ление видал=по е

20 ает криволинейную траекторию луча

°: 1м х С мало отличается от оси д (фиг. 3 и 5), что обьясняет фокусирующее боличе"кого. Изменения показателя пара

ТВИЕ. фу Д монстрация хода л"чей в пластинах 5 я гл бин об азца осуществ- дейс ляется методомионоо.м., но д .,фу Д м н н и и*фузиииз Дем н

1 кретным, изменеСОЛИ В ОПТИЧЕСКИЙ МаТЕРИ е . атериал — с разным, в том числе дискр у б б - 25 1 м показателя преломления по оси Х(фиг.

5-9) приведена на примерах возможных ваких темпе атурах о ра от- ние ки. иантоа, соответствующих приведенным

Установка д р со е жит Оптическую ри

Ч - + .ам распределения показателя прескамью (не воказана), на р ч у кото ой станов- граикам ля получе- ломления по оси Х. В случае засветки тсрца лен лазерный источник 1 света дл у

5 з рным пучком в ппай с стине 5 визуализируется совокупность прорасширителя 2 и установленные на Одной с

"и е жатель 3 для креп- ходящих через нее лучей. ним Опти еской Оси держат .

Демонстраци

Д pa" ю работы обычной линзы лени-: сменных мсделей изучаемо1, ср д и ефок си 1ощей, провах 5 изображенных на фиг, в т в ае тикальной плоскости 35 дят на пластинах, изо р; . е.. пети с -; у . 10 и 11. Для этого в торцовую поверхность относительно Опти с Г у е.. птической оси установки. и . ля 5 вводят широкий лазерныи луч. чаемойсреды изготовле- пластины вв кото ый виз ализируется и фокусируется . ни Ванного оптического мзтери- коrîðûll ви у ф расходится в зависимости от аида лин1м-ют фс м ° пластин 5 с или расх к вымипоаерхностямии 40 зы, которая е методом ионного обмена

".,н 1ен-,нымнапслнением ческомl1атериan п вы .,, - П и этом а зависимости от соотношения п выижнным светорассеянием для ви- . Ри этом а — СТЕКЛО и линзы линза можвт е е. В пе вую группу межд кото".ых регулярно го м териала т

ЮЩЕИ ИЛИ ДЕфОК С Р Ю ЦЕ

"ь прело."1ления в на- "5 быть фокусиру конфигурации самой хо я ей при QgHQ:; и тои же правленииот центральной оси. про д щ к пе иферии линзы, что демонстрирует я ется на установке. через вертикальные торцы, к периф р

5 и го изонтальных QB торцах. ФО м ла иЗО р бретения пластин 5 а р установка для демонстрации и изучер ч г,па включа"ò пластины 5 с раз..--ч .и.-к втным изменени- ния ."л . : . ...". - 50 QQT 1ческих 680&стВ среды, содорх ащая личным, в том числе д,. р

-a для получения светового луем показателя преломления в напр але л нии источник свет нь:е на Одной с и и:"е ии при раз- ча ил,1 пучка 11 устаноаленнь,е на и е еления показате- ним оптическои оси д личных графиках распред г ппа состоит из ния сменных мо оделей изучаемой среды и н отличающаяСятем что сцелью

", им ю их Областьс повышенным 55 экран, о т л и ч а ю щ асширения лемонстрационных возможнол м и еломленйя,- конфигурация расши ения которой в плоскости, параллельно 1 боко- стай устан к

ЛЬНО СвойстГ вым поверхностям. имеет форму и л<. х лиентных сред. исто"н ." л н и линз(фиг. 10и! 1). нсоднородных градиентн

1748172 вертикальной плоскости относительно оптической оси, а сменные модели изучаемой среды изготов TGHbi из ионизированного оптического материала и имеют форму пластин с. полированными боковыми поверхностями и торцами и с люминесцентным наполнением или повышенным светорассеяниемдля визуализации луча в среде, при атом в первую группу входят пластины, различные по длине, с регулярно изменяемым показателем преломления в направлении от центральной оси, проходящей через вертикальные торцы, к периферии пластин на горизонтальных ее торцах, вторая группа включает пластины с различным и в том числе дискретным изменением показателя преломления в направлении от центральной

5 оси к периферии при различных графиках распределения показателя преломления, а третья группа состоит из пластин, имеющих область с повышенным показателем преломления, конфигурация которой в плоскости, па10 раллельной боковым поверхностям, имеет форму положительной и отрицательной линз.

1748172

i748172 t

Щ7 ъ.

1748172

Составитель С.Москалев

Техред M.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор Е.Копча

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2507 Тираж Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-Зэ, Ряушс ая наб„4/5