Установка для демонстрации и изучения оптических свойств среды

(22) 31.05,89 (46) 15,07.92, Бюл. М 26 (71) Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажкой промышленности (72) В.Я. Лившиц, В,М. Максимов, Б,Г, Гольденфанг и Р,А, Нахапетян (53) 53 а.1(С 88.8) (56) Гольдин Л.Л, Лабораторные занятия по Физике, М.: 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-. скойоси, 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 света, 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 одчородного оптического материала, в связи с чем показатель преломления в каждой точке их имеет постоянную величину, В то же время изготовлены из ионизированного оптического материала и имеют форму пластин с полированными боковыми поверхностями и торцами 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 отцентральной 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. в реальной природе однородная среда является лишь частным случаем,Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей установки за счет демонстрации и изучениядополнительно на ней свойств неоднородных градиентных сред.На ф,".г, 1 изображена общая схема установки: на фиг. 2 - график изменения показателя преломления в неоднороднойградиентной среде; на фиг. 3 - 11 - моделиизучаемой среды в виде пластин,Свет в среде с непрерывно изменяющимся в пространстве показателем преломления распространяется по криволинейнойтраектории. Пусть в некоторой среде показатель преломления непрерывно изменя тся в направлении оси Х по параболическому1- , -0,5 г . " - показа- Для обьяснения принципа рабс 1 ы циф линдривских гоэ лентных: лементв дн 11(х) =л;,1 - 0,5 г х ).гдеп, - покао:л лгления на оси 2, В такой средер, ", . нстрругот ход лучей в пластине 5.чи эспрострэнясся пО мс н ст рр/коо ю полуцэют сошлифовы ан ем 1 оо-л гЛЬИОй ТРавхтоРИИ 1, Х = ХСОЬ 2 2). КстОРУЮ ПОЛУц4.к от па амет вых поверхностей цилиндрического,скусриод которых зависит только от парамет. вых щ,"й ихрдеющего элемента иг. мате иала ржэтсль 3 и по центру ее торца вводят узкийломленияисходногооптическогоматериала ржт ,; . киикла; Ь - изменение показателя пре- лазерный луч. Лэзерныи луч и хнтр пластины 5 пря Ол нейо по нэправломлениРя в чсп еделении п(х) (см. фиг.- лению центральной оси (фиг, 4), В пластинеЧетверть пе: д рлис а т аектории = , где (. =5, если онаизготовлена из стекла с повыр" я лучи и-ходящие з од"о, нныл 1 щщ7 анейный ход луча, ярко-красного цвета,15 ви имого очень отчетливо, на фоне однойй "я асстояние 2 вдоль оси, снова собираю с дт я в о ной точке, т. е. среда видиб - рашенной боковой поверхностипередает изображение, .р1, Расп еделением, белои зкр5. Н кране 4 наблюдают яркуюю фок с"овк всех пластины . а эПт, является распреде- светящуюся точку.лучей независимо от Хс я, рт ент а параллельно центральнойи= и бесЬх, которое для реаль- луча от центрлениевидал=по е20 ает криволинейную траекторию луча: м х а мало отличается от оси д; твие.ф д монстрация хода л чей в пластинах 5я гл бин об азцэ осуществ- дейсляетсяметодомионоо.м., но дфу Д м н-н й ифузиииз Дем н1 кретным, изменеСОЛИ В ОПТИЧЕСКИЙ МаТЕРИе . атериал - с разным, в том числе дискру б б - 25 1 м показаеля преломления по оси Х(фиг5-9) приведена на примерах возможных ваких темпе атурах о ра от- ниеки,иантов, соответствующих приведеннымУстановка д рсо е жит оптическую рил .ам распределения показателя прескамьо (не показана), нэ р .; укото ой станов- гра,икамля полуце- ломления по оси Х. В слуцае засветки торцален лазерный источник 1 света дл у5 з рным пучком в плай с стине 5 визуалзируется совокупность прорасширителя 2 и установленные на одной с"и е жатель 3 для креп- ходящих через нее луцей.ним оптической сси держат .ДемонстрациД ра " ю работы обычной линзы.лени.: сменных мсделей изучаемо, ср дИ ЕфОК СИ ОЩЕй, ПРОВОх 5 изображенных на фиг,в т в ве тикальной плоскости 35 дят на пластинах, изо р;о в торцовую поверхностьОтносительно опти с Г уе. . птической оси установки. и . ля15 вводят широкий лазерныи луч,цаемсйсреды изготовле- пластины ввкото ый виз ализируется и фокусируется, ни ванного оптического мзтери- которыи ви уФ расходится в зависимости от вида лин 1 л-ют фо мпластин 5 с или рэсхк вымиповерхностямии 40 зькоторая" 1" е методом ионного обмена".,нентным напслнением цеском материали вы .,1 - . П и этом в зависимости от соотношенияи выценныл 1 светорэссеяниемдля в- . ри этом вмеж "у показателями прелолления исходно - стеклй и линзы линза можете е. В пе вуо группу межд" и . кото"ых регулярно го материала - т"ь прело.".ления в на быть фокусируконфигурэци самойхо я ей при однсй и тои жепрэвленииот центральной оси. про д щк пе иферии линзы, что дел;онстрирует яется на установке.через вертикальные торцы, к периф р5 и Го изонтальных ее торцах. фо м ла изо рбретенияпастин 5 дустановка для демонстрации и изучеР Чг,па вхлюча:т пластины 5 с раз,я, РЕТНЫМЗМЕЕНИ- НИЯВорая р 1 50 Опт,ц скх свойств среды, содер-эщэяличным, втомчислед" .рэ для получения светового луем показателя преломления в напрвлел нии истсцн 1 к свет1 нь:е на одной спд л:" е ии при раз- ча ли пуцкэустановленнь:е наот Метрлю оси брФАИ Р -- ыми е еления показате. ним оптицескои оси дличных графиках распредппа состоит из ния сменных мооделей изучаемой среды ин отличающаяСятем что сцельюц,ил 1 а ихобластьсповышенным 55 экран, отл ич ающэсширеня лемонст рационных возможО.к - стэй "стэновк за счет демонстрэци и изулЛ М Г ЕЛОМЛЕНИЯ; КОНфИГУРаЦИЯ РаСШИ ЕНЯкоторой в плоскости, параллельной бокс- стэй устэн клъ 0 СВОЙСТвым поверхностям, имеетформу и л.Х, л ИЕНТ Н ЫХ СРЕД. Гст ОЦл н й линз(фиг. 1 Ои . нссднородньх грэдиентнтельнойиотрицэтельноия (ф ..- х, лиентнвертикальной плоскости относительно оптической оси, а сменные модели изучаемой среды изготовлены 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 первуюгруппу 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 графикахраспределения показателя преломления, а третья группа состоит из пластин, имеющих область с повышенным показателем преломления, конфигурация которой в плоскости, па раллельной боковым поверхностям, имеетформу положительной и отрицательной линз.1748172 Редактор Е,Копча ред р Корректор А,Осауленко аз 2507 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственноо комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж-Зэ, Ряушскаянаб 4/5 1 зводственно-издательский комбинат "Патент". т. Улстород, ул.Гагарина, 101 Сос Тех итель С,МоскалеМ.Мо гентал