Демонстрационный прибор по физике

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ЯО 157690 1)5 С 09 В 23/22 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 14310693/31-12 8/387 90. Бюл, Р вский авиа .Жуковског галь и К.О 1(088,8) ова В,И, Л по Физике,ионныи инстирпосенко кционные де- М., 1972,ретение относитсяационным приборамбретения являетсястрационных возмонаглядности приб(57) Изо к учебным о физике. демонстр Целью из расширеностей и ие демовышен ра, Дл ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБ ЕТЕНИЯМ И ОЩРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Иверомонстрациис.597,(54) ДЕМОНСТРАЦИОННЬЙ ПРИБОР ПО ФИЗИКЕ Изобретение относится к учебнымдемонстрационным приборам по Физике,Цель изобретения - расширениедемонстрационных возможностей и повышение наглядности прибора,.На фиг.1 приведена схема предлагаемого прибора с пластинами, деФормируемым изгибом; на Фиг.2 - тоже,с пластинами, деформируемымикручением,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 поставленнои цели демонстрационный прибор по физике, содержащий последовательно установленныена оптической скамье источник света,конденсатор, светофильтр, поляризатор, оптический объект, анализатор,объектив и экран, имеет оптическиикомпенсатор, расположенный между оптическим объектом и анализатором, приэтом оптический компенсатор выполнен в виде пакета плоских прозрачных пластин, помещенных в металлическую рамку с винтами, создающиминапряжение изгиба илп кручения, а вкачестве светофильтра применен интерференцпонньп светофильтр, установленньп на поворотном основании.2 з,п. Ф-лы, 2 ил,ции из гиб а или кручения сост являющему компенсатор пакету пластин, расположенных перпендикулярно оптической оси.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 двупреломлению, если в пластинах создана деформация изгиба, или углу поворота плоскости поляризации, если в пластинах создана деформация кручения. Нейтральная линия - это темная полоса,которая отчетливо видна в большойаудитории на экране,Использование такого компенсатора позволяет не только повыситьнаглядность демонстрации (за счетвизуализации распределения величиныдвупреломления 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,5а, пройдя конденсор 2, светофильтр3, поляризатор 5, становится линейноПоляризованным и проходит через оптический объект 6 и оптический компенсатор 7, затем, пройдя анализатор 8и 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 собойнейтральные области. Часть пластиноквьппе нейтральной линии испытываетнапряжение растяжения, а часть ниже30этой линии. - напряжение сжатия. Врезультате верхняя часть пластинокведет себя как положительный кристалл,а нижняя - как отрицательный одноосный кристалл. Если такой пакет пластинок рассматривать в параллельномполяризованном свете при скрещенныхполяроидах,то свет будет полностьюгаситься лишь вдоль нейтральных линий, Поэтому при изгибе пакета прозрачных пластин в поляризованном свете наблюдается система параллельныхтемных линий на фоне светлого поля,Прибор позволяет демонстрироватьискусственную оптическую анизотропию,т.в, явление Фотоупругости, Для этого вначале демонстрируют пластинкиоптического элемента без сжатия, азатем, постепенно увеличивая величи-,ну сжатия, показывают появление полос высших порядков. Снова устанавливают лишь темные нейтральные линиии вводят в поле зрения модель объек.та; выполненного из оргстекла и подвергнутого внешнему воздействию, Ьаэкране отчетливо видны искаженные 55нейтральные линии, которые показыва.юг, где в модели имеются напряжениясжатия, а где растяжения, а также величину смещения нейтральной линии,пропорциональной величине напряженияв той или иной точке объекта,Таким образом, на экране видно нетолько распределение напряжения воптическом объекте, но и величинунапряжения, которая без оптическогокомпенсатора 7 визуально не видна.При демонстрации принципа действияпластинки в . - в качестве оптического 3объекта 6 устанавливают пластинкуПри ее вращении на 180 нейтр альные линии смещаются вверх и внизотносительно начального положения.Кроме того, прибор позволяет демонстрировать принцип действия пластинки в длину волны, В качестве объекта 6 устанавливают пластинку в длнну волны Э = 575 нм (так называемую чувствительную пластинку), На экране верхняя часть пластин оптического ,элемента принимает индигосинюю окраску, а нижняя - пурпурно-красную.При демонстрации электрооптического эффекта в кристаллах в качестве оптического объекта используют электрооптический кристалл (например, ЦКДР ЕпБе), 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, те. когда кристалл механически 1 11свободен , 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 05 мкм уменьшается до нуля,Когда н прозрачной пластине создаются напряжения кручения, то линия по центру пластинки остается недеФормируемой, т.е. представляет собой157690неитральную область, В результате верхняя часть пластинки ведет себя как правовращающий кристалл,а нижняя - как левовращающий кристалл5 (нли наоборот). Поэтому при кручениипакета прозрачных пластин в поляризованном свете наблюдается система параллельных темных линий на фоне светлого поля. 10Прибор 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 10% до насыщенного. Затем эти трубки (3-4 шт.) устанавливают на пути лучей между поляризатором и оптическим компенсатором 7. После фо кусировки на экране 1 О видны линии, величина смещения которых пропорциональна концентрации сахара в трубке, поэтому и величина смещения для каждой трубки разная; 25вращение плоскости поляризации кварцем. Лля 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 демонстрируют следующие явления: смещение35 нейтральной линии вверх или вниз при смене левовращающей на правовращающую пластинку; показывают увеличение угла вращения при большой толщине пластин 40 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 вокругВ45 вертикальной оси (при этом изменяет 2 6ся 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 поле, механическое напряжение) наблюдается смещение нейтральной линии, указывающее на поворот плоскости поляризации.Формула изобретения1.,1 емонстрационный прибор по физике, содержаший последовательно установленные на оптической скамье источник света, конденсор, светофильтр, поляризатор, оптический объект, анализатор, объектив и экран, о т л и ч а ю щ и й с я 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 - щ и й с я 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 ющ и й с я тем, что средство для деформации установлено в кассете с возможностью задачи пластинам деформации кручения.1576902 Составитель Р . УжвийТехред Л.СердюковаКорректор Л.Патай Реактор Н.Тупица Закаэ 1847 Тираж 389ПодписноеВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям .и открытиям при ГКНТ ССР113035, Москва, Ж, Раушская наб, д. 4/5 Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101