Download

Przyrządy optyczne i ich zastosowania.






Advertisement
/ 30 []
Download Presentation
Comments
lani
From:
|  
(1283) |   (0) |   (0)
Views: 33 | Added:
Rate Presentation: 0 0
Description:
Przyrządy optyczne i ich zastosowania. Klasa IIIb. Joanna Terka. Maria Lichwierowicz. I. Mikroskopy. Mikroskop optyczny. A - okular B - śruba mikrometryczna C - śruba mikrometryczna D - obiektyw bagnetowy (wymienny) E - płytka szklana z badaną próbką F - blaszki mocujące próbkę
Przyrządy optyczne i ich zastosowania.

An Image/Link below is provided (as is) to

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use only and may not be sold or licensed nor shared on other sites. SlideServe reserves the right to change this policy at anytime. While downloading, If for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.











- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -




Slide 1

Przyrządy optyczne i ich zastosowania.

Klasa IIIb

Joanna Terka

Maria Lichwierowicz

Slide 2

I. Mikroskopy

Slide 3

Mikroskop optyczny

A - okular

B - śruba mikrometryczna

C - śruba mikrometryczna

D - obiektyw bagnetowy (wymienny)

E - płytka szklana z badaną próbką

F - blaszki mocujące próbkę

G - lusterko

H - pokrętło nastawne lusterka

I – korpus

J – podstawa

Światło z lusterka przechodzi przez badany obiekt i pada na silne soczewki obiektywu, które tworzą powiększony obraz obiektu. Ten obraz zostaje następnie powiększony przez okular, działający jak zwykłe szkło powiększające.

Slide 4

Mikroskop elektronowy

Slide 5

Mikroskop elektronowy

Przyrząd elektronooptyczny, w którym powiększony obraz przedmiotu otrzymuje się za pomocą wiązki elektronowej, odchylonej i skupionej przez soczewki elektronowe; pozwala uzyskać znacznie lepszą zdolność rozdzielczą niż mikroskop opt. (do 0,2 nm), dzięki znacznie krótszej od fal świetlnych (o kilka rzędów wielkości) długości fal de Broglie'a odpowiadających elektronom (zdolność rozdzielcza mikroskopu elektronowego jest ograniczona przez efekty dyfrakcyjne). Najbardziej rozpowszechniony jest mikroskop elektronowy prześwietleniowy, w którym b. cienką (rzędu 10 nm) warstewkę badanego preparatu przenika skupiona wiązka elektronowa. Główną częścią mikroskopu elektronowego jest komora próżniowa (ciśn. ok. 20 mPa); wyrzutnia elektronowa emituje wiązkę elektronów, które są przyspieszane wysokim napięciem (od kilku kV do kilku MV) i osiągają znaczną prędkość; wiązka elektronowa skupiona przez soczewki elektronowe, średnicy rzędu kilku do 10 µm, przenika przez badany preparat, a następnie zostaje powiększona przez układ soczewek elektronowych i pada na ekran fluorescencyjny lub błonę fot., tworząc b. silnie powiększony obraz prześwietlanego preparatu. Stosowane są również mikroskopy elektronowe odbiciowe, skaningowe i in. Mikroskopy elektronowe są wykorzystywane gł. w badaniach krystalograf., biol., med., a także w fizyce ciała stałego. Pierwszy mikroskop elektronowy zbudowali 1931 Niemcy M. Knoll i E. Ruska; pierwszy mikroskop elektronowy użytkowy wyprodukowała 1938 firma Siemens.

Slide 6

Mikroskop tunelowy skaningowy

Slide 7

Mikroskop tunelowy skaningowy

Przyrząd do badania powierzchni ciał stałych i znajdujących się na nich obiektów; umożliwia uzyskanie obrazów powierzchni o rozdzielczości atom.; jest również wykorzystywany do badania procesów fizykochem. przebiegających na tych powierzchniach. Obraz w STM jest otrzymywany w wyniku przemiatania punkt po punkcie (skanowania) badanej powierzchni przez próbnik (najczęściej cienki, o średnicy ok. 0,1 mm, b. ostro zakończony drut z platyny, irydu lub wolframu), za pomocą piezoelektr. skanera sterowanego prądem elektr. (różnica potencjałów między ostrzem próbnika a badaną powierzchnią wynosi kilka V). Skaner umożliwia przesuwanie próbnika w 3 wymiarach z dokładnością do 0,01 nm. Po zbliżeniu próbnika do powierzchni na b. niewielką odległość (rzędu 0,1 nm) następuje przepływ prądu elektr. związany z przenikaniem elektronów przez przestrzeń między ostrzem a powierzchnią (tunelowe zjawisko). Natężenie tego prądu, tzw. prądu tunelowania, jest wykładniczą funkcją odległości między próbnikiem a powierzchnią próbki. Pozwala to na odwzorowanie badanej powierzchni i wykrywanie b. niewielkich (o wymiarach atom.) różnic wysokości znajdujących się na niej obiektów. Stosuje się 2 metody pracy STM: metodę stałego prądu i stałej wysokości; w pierwszej metodzie układ sprzężenia zwrotnego, korygując napięcie na skanerze, utrzymuje próbnik w takiej odległości od powierzchni próbki, aby prąd tunelowania był stały, w drugiej — próbnik jest szybko przesuwany na tej samej wysokości przy zwolnionym układzie sprzężenia zwrotnego, a zmiany prądu tunelowania są funkcją odległości próbnika od powierzchni. Badania można prowadzić zarówno w środowisku otaczającego nas powietrza, jak i wybranych gazów i cieczy czy ultrawysokiej próżni. Metodą STM można badać w sposób bezpośredni wyłącznie powierzchnie przewodzące prąd elektr.; istnieje jednak możliwość pośredniego badania cienkiej warstwy izolatora, osadzonej na podłożu przewodzącym, przez rejestrację wpływu jej obecności na obraz mikroskopowy podłoża (tzw. metoda kontrastu). STM jest stosowany zarówno w badaniach nauk. (w dziedzinie fizyki, chemii, biologii, elektroniki), jak i w przemyśle (badania nośników magnet., układów scalonych, polimerów, środków kosmetycznych). Został zbud. 1981 przez G. Binniga i H. Rohrera, nagrodzonych za to 1986 Nagrodą Nobla. Zob. też mikroskop sił atomowych.

Slide 8

Mikroskop akustyczny

Slide 9

Mikroskop akustyczny

Przyrząd wykorzystujący fale ultradźwiękowe o b. dużych częstościach (do kilku GHz) do otrzymywania obrazu elementów struktury ośr. sprężystego. Powiększony obraz przedmiotu uzyskuje się za pośrednictwem fali ultradźwiękowej, podobnie jak w mikroskopie optycznym za pomocą fali świetlnej; rejestruje się go albo bezpośrednio za pomocą przetwornika piezoelektrycznego, z którego sygnał zostaje przetworzony elektronicznie na obraz w monitorze telew., lub też optycznie jako obraz reliefu na powierzchni cieczy lub ciała stałego, pofałdowanej padającą falą ultradźwiękową. Początkowo do uzyskania obrazu w mikroskopie akustycznym wykorzystywano cień; akustyczny (mikroskop ultradźwiękowy Sokołowa, 1937). W latach 80. opracowano soczewki akustyczne w postaci wgłębienia (o promieniu kilkunastu µm) w szafirowej płytce. Umożliwiło to konstrukcję mikroskopów akustycznych soczewkowych; obraz otrzymuje się metodą przepuszczania impulsu ultradźwiękowego (2 soczewki, między którymi znajduje się próbka w ich wspólnym ognisku) lub metodą odbiciową (z jedną soczewką). Urządzenie skanujące przesuwa badaną próbkę (zanurzoną w cieczy) wzdłuż osi mikroskopu i w płaszczyznach do niej prostop., również w płaszczyźnie ogniskowej. W zależności od użytej długości fali, ogniskowej soczewki i jej apertury oraz od stosunku współczynników załamania materiału soczewki i cieczy immersyjnej (stosuje się np. ciekły hel) można uzyskać zdolność rozdzielczą rzędu kilkudziesięciu nm. Charakterystyczną cechą mikroskopu akustycznego są jego tomograficzne zdolności do wgłębnego (pod powierzchnią) oglądania struktury próbki, co jest szczególnie użyteczne w przypadku ośr. nieprzezroczystych dla światła. Powstawanie na powierzchni próbki fali Rayleigha ( fale sprężyste), zależnej od kąta padania zbieżnej wiązki ultradźwiękowej w stosunku do osi mikroskopu z, powoduje regularną zależność (maksima, minima) odbieranego sygnału ultradźwiękowego od głębokości wnikania wiązki — tzw. zależność V(z) — różną dla różnych substancji; zależność ta może służyć jako charakterystyka materiałowa.

Slide 10

Mikroskop polaryzacyjny

Slide 11

Mikroskop polaryzacyjny

Mikroskop opt. przystosowany do badania preparatów (gł. anizotropowych) w świetle spolaryzowanym liniowo. Mikroskop polaryzacyjny jest zaopatrzony dodatkowo w polaryzator, analizator oraz soczewkę Bertranda, której włączenie powoduje, że przez okular obserwuje się nie obraz badanego preparatu, lecz obraz źrenicy wejściowej obiektywu. Jeśli polaryzator jest skrzyżowany z analizatorem, w źrenicy obiektywu jest widoczny czarny krzyż tzw. konoskopowy; wstawienie do mikroskopu polaryzacyjnego preparatu anizotropowego modyfikuje krzyż, a nawet przekształca go w zupełnie inną figurę (zależnie od charakteru anizotropowości). Gdy badanym obiektem jest jedno- lub dwuosiowy kryształ, oprócz krzyża obserwuje się barwne prążki i figury interferencyjne (tzw. obrazy konoskopowe), do których analizy służą zwykle załączone kompensatory dwójłomne lub płytki opóźniające (np. ćwierćfalówka). Pierwszy mikroskop polaryzacyjny zbudował 1834 H.F. Tabolt, a D. Brewster wykorzystał do pierwszych systematycznych badań minerałów. Mikroskopy polaryzacyjne są stosowane m.in. w metalografii, przemyśle szklarskim, przemyśle włók., biologii (do badania struktury komórek i tkanek).

Slide 12

Mikroskop pomiarowy

Slide 13

Mikroskop pomiarowy

Mikroskop optyczny przystosowany do b. dokładnego mierzenia długości i kątów różnych przedmiotów. Rozróżnia się: 1) mikroskopy pomiarowe, w których za pomocą wzorca kreskowego lub mikrometru okularowego mierzy się odległości na odwzorowaniu obiektu w płaszczyźnie ogniskowej okularu, a następnie — znając powiększenie obiektywu — oblicza się odległości rzeczywiste; 2) mikroskopy pomiarowe, w których układ opt. służy tylko do naprowadzania na odpowiednie punkty mierzonego przedmiotu; przedmiot umieszcza się na stoliku mikroskopu pomiarowego, który można przesuwać w kierunkach wzajemnie prostop. za pomocą śrub mikrometrycznych i obracać wokół osi pionowej przyrządu; odległość między granicznymi punktami, tj. wielkość przesunięcia stolika (wraz z przedmiotem) przy naprowadzaniu elementu celowniczego (krzyża lub siatki kreskowej w głowicy okularu) na te punkty, określa się na podstawie wskazań śrub mikrometrycznych; kąty odczytuje się na podziałce kątowej na obwodzie stolika; do pomiaru kątów stosuje się też głowice goniometryczne (kąt odczytuje się w polu widzenia głowicy). W mikroskopie pomiarowym uniwersalnym, przeznaczonym do złożonych pomiarów długości i kątów (o dużej dokładności), do pomiaru przesunięć służą precyzyjne wzorce kreskowe, a ich wskazania odczytuje się najczęściej za pomocą mikroskopów odczytowych. Mikroskopy pomiarowe warsztatowe są stosowane do sprawdzania narzędzi pomiarowych, narzędzi skrawających itp. Mikroskopy pomiarowe mogą być wyposażone w dodatkowe urządzenia (np. fotoelektr. cyfrowe przetworniki położenia, automatyczne układy szybkiego odczytywania wyników), dzięki czemu zakres ich zastosowań znacznie się rozszerza.

Slide 14

II. Teleskopy i lunety

Slide 15

Luneta

  • Budowa:

    A - soczewka

    B - tuba optyczna

    C - blokada przesuwu pionowego

    D - blokada przesuwu poziomego

    E - trójnóg nastawny

    F - dodatkowy pojemnik na akcesoria

    G - pierścień mocujący

    H - pierścień mocujący

    I - celownik

    J - okular

    K - pokrętło precyzyjnego przesuwu poziomego

    L - pokrętło precyzyjnego przesuwu poziomego

    M - układ ogniskujący

Slide 16

Lunety zwierciadlane

Slide 17

Lunety zwierciadlane

(reflektory, teleskopy zwierciadlane). - Pierwsze teleskopy zwierciadlane powstały w XVII w., tak jak lunety soczewkowe. Zwierciadlanym odpowiednikiem lunety Keplera jest teleskop Newtona (1668 r,), w którym obiektywem jest wklęsłe zwierciadło paraboloidalrie lub kuliste. Pomocnicze zwierciadło płaskie kieruje wiązkę światła odbitego od zwierciadła wklęsłego do okularu umieszczonego z boku tubusa. W 1672 r. Cassegrain zaproponował konstrukcję teleskopu, umieszczając na osi głównego zwierciadła paraboloidalnego pomocnicze zwierciadło hiperboloidalne, które kieruje wiązkę światła ku otworowi w środku zwierciadła głównego. Ognisko złożonego obiektywu Casse-graina (teleobiektywu zwierciadlanego) wypada nieco na zewnątrz zwierciadła głównego, gdzie można umieścić okular. Konstrukcja taka okazała się bardzo dogodna i jest obecnie powszechnie stosowana. Każdy duży teleskop używany do obserwacji nieba jest tak skonstruowany, że może pracować jako teleskop Newtona lub teleskop Cassegraina. Powiększenie kątowe lunet zwierciadlanych jest opisane takim samym wzorem jak powiększenie lunety Keplera:

gdzie/04 - efektywna odległość ogniskowa obiektywu. Zaletą teleskopów zwierciadlanych w porównaniu z lunetami soczewkowymi jest całkowity brak aberracji chromatycznej oraz możliwość wykonania obiektywów o dużych średnicach. Duża średnica obiektywu zapewnia dobrą zdolność rozdzielczą, pozwalającą rozróżnić obiekty położone blisko siebie.

Ponadto obiektywy o dużej średnicy charakteryzują się dużą, proporcjonalną do powierzchni obiektywu, zdolnością zbiorczą światła, pozwalającą dostrzec i zarejestrować odległe i niewidoczne gołym okiem obiekty Wszechświata.

Slide 18

Luneta Keplera

Slide 19

Luneta Keplera

W 1611 roku astronom Johannes Kepler jako pierwszy opisał taką dwusoczewkową lunetę. Nakreślił on również bieg promieni w tej lunecie . Nazywamy ją kleperowską lub astronomiczną. Można przez nią oglądać planety i ich księżyce, gwiazdy itp. Lunetę tworzą dwie soczewki. Pierwsza soczewka pełni rolę obiektywu, tworząc pomniejszony i odwrócony obraz. Ten obraz z kolei oglądamy przez drugą soczewkę skupiającą spełniającą rolę lupy. Lunety posiadają lupy o małych średnicach. W miejscu , w którym powstaje obraz , wbudowuje się dodatkową soczewkę polową. Działa ona tak samo jak kondensor w projektorze – kieruje biegnące promienie świetlne na lupę i poszerza pole widzenia obrazu. Lupa i soczewka polowa tworzą wspólnie okular. Im większa jest ogniskowa obiektywu, tym dłuższa jest luneta, a tym samym uzyskujemy w niej większe powiększenie. Lunety astronomiczne są obecnie używane do obserwacji nieba.

Slide 20

Teleskop Chandra

Slide 21

Teleskop Chandra

Teleskop Chandra przeznaczony do badania wszechświata w promieniach rentgena, jest częścią pozaziemskiego kosmicznego obserwatorium. Teleskop ten nazwany na cześć laureata Nagrody Nobla, amerykańskiego astrofizyka, Subrahmanyana Chandrasekhara, został wyniesiony w kosmos przez wahadłowiec Columbia w lipcu 1999. Pracuje w odległościach od ok. 10 tys. do ok. 140 tys. km (osiągniecie tak wysokiej orbity pozwala na uniknięcie efektów zakłóceń wywołanych pasami radiacyjnymi Ziemi).

Slide 22

Teleskop Hubble’a

Slide 23

Teleskop Hubble’a

Teleskop umieszczony na orbicie Ziemii, poza atmosferą. Jest jednym z kilku kosmicznych obserwatoriów wchodzących w skład programu Great Observatories. Jego nazwa pochodzi od imienia wybitnego amerykańskiego astronoma Edwina Hubble'a. Teleskop został wystrzelony na orbitę okołoziemską w roku 1990 jako owoc pracy agencji kosmicznych NASA i ESA. W roku 1993 dokonano naprawy fabrycznej usterki optyki teleskopu. W roku 1994 otrzymano pierwsze w pełni ostre, wysokiej jakości zdjęcia obserwowanych obiektów kosmicznych. Eksploatacja teleskopu Hubble'a przewidywana jest do roku 2009, w którym to ma go zastąpić kosmiczny teleskop Jamesa Webba.

Wielką zaletą teleskopu Hubble'a jak i innych kosmicznych teleskopów jest praca poza atmosferą, co pozwala uzyskać pełny i niezakłócony obraz obserowowanych obiektów. Teleskop ten uczestniczy w niecodziennych badaniach kosmosu, takich jak badania nad czarną materią, rozszerzaniem się wszechświata czy szukanie planet poza układem słonecznym.

Slide 24

III. Inne przyrządy optyczne

Slide 25

Lupa

Soczewka o stosunkowo krótkiej ogniskowej. Jest ona najprostszym przyrządem optycznym. Zbudowana jest z jednej soczewki skupiającej, zaopatrzonej w uchwyt. Lupa powiększa kąt widzenia przedmiotu, oglądany obiekt powinien znajdować się blisko lupy. Oglądany obraz jest obrazem pozornym, powiększonym (powiększanie lup jest maksymalnie 10-krotne) i nie odwróconym. Obraz oglądanego przedmiotu powstaje w tzw. odległości dobrego widzenia x (przyjmuje się x=250 mm).

Slide 26

Aparat fotograficzny

Slide 27

Aparat fotograficzny

Urządzenie służące do rejestrowania barwnych lub czarno-białych obrazów na tzw. Błonie fotograficznej.

Aparat fotograficzny składa się z : obiektywu, przysłony, migawki, celownika, urządzenia do wymiany materiału światłoczułego a w nowoczesnych aparatach dalmierza, światłomierza, licznika zdjęć, lampy błyskowej, wizjeru itp.

OBIEKTYW – zasadnicza część aparatu – jest dołączony do światłoszczelnej obudowy. Obiektyw współczesnego aparatu fotograficznego składa się z kilku soczewek, których łączne działanie jest takie, jak soczewki skupiającej. Za pomocą obiektywu na światłoczułej błonie otrzymujemy zwykle obrazy odwrócone i pomniejszone.

MIGAWKA, - urządzenie w aparacie fotograficznym, mechaniczne lub elektroniczno-mechaniczne, służące do otwierania i zamykania drogi światłu padającemu przez obiektyw na materiał światłoczuły, jak również do odmierzania odpowiedniego czasu, niezbędnego do prawidłowego naświetlenia.

PRZYSŁONA – służy do regulowania ilości światła przechodzącego przez obiektyw do wnętrza aparatu. Składa się ona z zespołu uchylonych blaszek, którymi można nastawić wielkość apertury , czyli średnicy otworu na środku przesłony. Im większa jest apertura, tym silniejsza jest wiązka światła naświetlająca film.

CELOWNIK – miejsce w którym można zobaczyć obraz powstający na filmie

  • Obraz widoczny w wizjerze aparatu fotograficznego ( lustrzanki jednoobiektywowej)jest dokładnie taki sam, jak obraz utrwalony na zdjęciu po wciśnięciu przycisku wyzwalacza. Lusterko, umocowane zawiasowo i pryzmat odbijają światło z soczewki do celownika. W chwili robienia zdjęcia lusterko odchyla się do góry, następuje zwolnienie migawki i naświetlenie filmu.

Slide 28

Lornetka pryzmatyczna

Przyrząd ułatwiający oglądanie obojgiem oczu odległych przedmiotów. Składający się z odpowiednio połączonych dwóch lunet.

Lornetka pryzmatyczna posiada zarówno okular, jak i obiektyw o dodatniej ogniskowej, pomiędzy nimi znajduje się układ pryzmatyczny umożliwiający otrzymanie prostego, nie odwróconego obrazu. Najczęściej w lornetkach pryzmatycznych, uzyskuje się powiększenia od 6-do 12-krotnych. Aby powiększyć obraz uzyskany przez obiektyw i skierować go do naszego oka w formie równoległych wiązek światła używa się okularu, który w najprostszej postaci może składać się z jednej soczewki rozpraszającej lub skupiającej. W lornetce znajdują się jeszcze pryzmaty, które służą do odwrócenia obrazu uzyskiwanego przez obiektyw, tak aby po przejściu przez okular był on prosty

Slide 29

Lupa pomiarowa

Służy ona do dokładnego pomiaru przedmiotów przede wszystkim płaskich z dokładnością 0.1 mm. Zakres pomiaru wynosi 15 mm i 25 mm . Posiada ona soczewkę achromatyczną , wykonaną ze specjalnie dobranych szkieł optycznych , zmienne ustawienie ostrości obrazu oraz skośną obudowę umożliwiającą łatwiejszy odczyt . Wszystkie części mechaniczne wykonane są z aluminium , eloksydowane i pokryte lakierem piecowym. Przezroczysta obudowa dolnej części lupy umożliwia dobre oświetlenie podziałki i badanego przedmiotu .

Slide 30

Koooniec


Copyright © 2014 SlideServe. All rights reserved | Powered By DigitalOfficePro