Оптика

Все установки находятся в помещении 414.
Все работы из подраздела обычно находятся на одном лабораторном столе и выполнение двух работ из одного подраздела обсуждаются отдельно, так как это не всегда возможно.

Раздел  "Оптика" cодержит три подраздела:

  1. Геометрическая оптика.
  2. Волновая оптика.
  3. Квантовые свойства света.

4.1-02. Геометрическая оптика. Собирающая и рассеивающая линзы

В геометрическая оптика (в отличае от волновой и квантовой оптики) изучаются законы распространения света на основе представлений о световых лучах. Такой подход может быть использован, например, для проектирования оптических приборов. В настоящей работе вам предлагается познакомиться с основными понятиями и методами геометрической оптики, оценить её границы, исследуя сферические и хроматические аберраци.

9 класс11 классвеснаоптика

4.1-03. Оптические системы. Микроскоп, Телескоп

Данная работа посвящена знакомству с классическими схемами наиболее известных оптических приборов: микроскопа и телескоп. Вам предстоит экспериментально сследовать модель лупы и микроскопа, телескопа Кеплера и галилея. Самостоятельно собрать телескоп, а с помощью микроскопа провести измерение диаметра калибровочной проволоки.

11 классвеснаоптика

4.1-04. Измерение скорости света в различных средах

Со времен первого успешного эксперимента по измерению скорости света в воздухе лабораторным методом, проведенного Физо в 1843 году, точность определения этой величины возросла более чем на 10 порядков, что стало возможным благодаря применению самых современных методов лазерной интерферометрии. Но до сих пор предложенный еще Галилеем подход к измерению скорости света путём определения времени прохождения коротким световым импульсом известного расстояния остаётся самым простым, прямым и понятным даже юному экспериментатору. Применение современного лабораторного оборудования, в частности, твердотельного лазера, генерирующего световые импульсы с частотой 50 МГц, позволяет проводить измерения скорости света в воздухе и других прозрачных средах (вода, акрил) оперируя расстояниями в несколько метров.

11 классвеснаоптика

4.1-05. Фотометрические характеристики излучения (яркость, освещенность)

Целью данной работы является проверка первого закона фотометрии – закона обратных квадратов, сформулированного Кеплером в 1604 году. Вам предстоит экспериментально проверить этот закон, исследовав зависимость освещенности поверхности фотодетектора как функцию расстояния до точечного источника света.

11 классвеснаоптика

4.2-01. Интерференция и дифракция света

Данная работа посвящена знакомству с явлением дифракции света на примере простых объектов: прямой кромки непрозрачного экрана и двух таких кромках, образующих собой щель. Цель работы: количественно (при помощи системы фотоэлектрической регистрации света) исследовать распределение интенсивности в дифракционной картине, образуемой кромкой и щелью, проанализировать их и, по результатам измерений, вычислить ширину щели.

11 классвеснаоптика

4.2-02. Двухлучевая интерференция света с бипризмой Френеля

В этой работе вам предстоит познакомиться с явлением интерференции света и повторить классический эксперимент с бипризмой Френеля. Собрав несложную оптическую схему и проведя измерения размеров полос интерференционной картины и параметров установки, вы сможете определить длину волны излучения используемого вами газоразрядного лазера.

11 классповышенная сложностьоптика

4.2-03. Интерференция света на тонких пленках. Кольца Ньютона

Кольцами Ньютона называют кольцеобразные интерференционные максимумы и минимумы, появляющиеся вокруг точки касания слегка изогнутой выпуклой линзы и плоскопараллельной пластины при прохождении через них света. В данной работе у вас есть возможность собрать оптическую схему, включающую уже готовую сборку плоской и сферической поверхности и получить изображение колец Ньютона на экране, меняя длину волны при помощи различных светофильтров. Дальнейший анализ полученного изображения позволит вам определить радиус кривизны сферической поверхности.

11 классвеснаоптика

4.2-04. Интерферометр Майкельсона

В настоящей работе вы продолжите исследовать явление интерференции света, подробно познакомившись с интерферометром Майкельсона. Вам предстоит изучить принцип действия и методику настройки двухлучевого интерферометра, собрать и отъюстировать оптическую схему, направив в интерферометр пучок света от He-Ne лазера и повторить исторический опыт по точному измерению световой длины волны.

11 классповышенная сложностьоптика

4.2-05. Поляризация света. Закон Малюса

Явление поляризации света находит всё более широкое применение в науке и технике: от создания трехмерного изображения в кинотеатрах до самых точных оптических экспериментов. Одним из важнейших законов в теории поляризации световой волны является закон Малюса. Этот закон выражает зависимость интенсивности линейно-поляризованного света после его прохождения через поляризатор от угла между плоскостями поляризации падающего света и поляризатора. В настоящей работе вам предстоит собрать и отъюстировать экспериментальную установку, и, с её помощью, экспериментально проверить этот закон.

11 классповышенная сложностьоптика

4.2-06. Дифракция на щели

Целью данной лабораторной работы является проверка одного из фундаментальных правил квантовой механики — принципа неопределенности Гейзенберга. В нашем случае речь пойдет о проверке данного соотношения для координаты и импульса фотонов, испускаемых He-Ne лазером в эксперименте по количественному исследованию дифракции света на щелях различной ширины.

11 классповышенная сложностьоптика

4.3-01. Оптические спектры и спектральные приборы

Данная лабораторная работа позволяет на практике познакомиться с явлением разложения видимого света на составляющие при помощи простых оптических приборов: призмы и дифракционной решетки. Обсуждается природа наблюдаемого явления, изучаются различия сплошного и линейчатого спектров. Исследуются спектры наиболее распространенных источников света (лампа накаливания, люминесцентная лампа, светодиод).

9 класс11 классвеснаоптика

4.3-03. Фотоэффект

Явление внешнего фотоэффекта было открытое Генрихом Герцем и подробно исследовано Александром Столетовым в конце 19 века.  Это явление обусловлено взаимодействием света с веществом. В процессе этого взаимодействия энергия фотонов передаётся электронам вещества. В настоящей работе вам предстоит повторить опыты Столетова, построить вольт-амперную характеристику, определить величину запирающего напряжения и вычислить постоянную Планка.

11 классвеснаоптика

4.3-04. Дифракция электронов

Вам предстоит экспериментально проверить гипотезу де Бройля, согласно которой электроны обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Для этого, при помощи специальной электронно-лучевой трубки вы будете исследовать кольцеобразную дифракционную картину, полученную на тонком поликристаллическом слое графита, и визуализированную с помощью флуоресцентного покрытия колбы трубки.

11 классповышенная сложностьоптика

5.1-01. Микроволновое излучение

Эксперименты по демонстрации волновых свойств электромагнитных волн на примере микроволнового излучения считаются классическими в школьном курсе электродинамики по причине их относительной простоты и наглядности. В настоящей работе вам предстоит исследовать распространение, отражение и преломление микроволнового излучения, познакомиться с явлениями поляризации, интерференции и дифракции.

11 классповышенная сложностьоптика

5.2-01.Рентгеновское излучение. Томография

Эта лабораторная работа посвящена знакомству с рентгеновским излучением и методами его практического применения.  Вы научитесь получать 3D-изображения предметов и их составных частей, скрытых внутри оболочки: пуля в деревянном бруске, лягушка в пенопластовом футляре и другие интересные объекты. По согласованию с преподавателем, возможно изучение объектов, предложенных учениками.

11 классонлайнвеснаоптика

5.2-02. Брэгговская дифракция: определение параметра решетки неизвестного монокристалла

Цель работы - знакомство с явлением Брэгговской дифракции рентгеновских волн. Вы познакомитесь с основными принципами рентгеновской спектроскопии на простом примере дифракции на монокристалле поваренной соли NaCl. Вы узнаете, как влияет межплоскостное расстояние в монокристалле на спектральное разрешение и научитесь определять межплоскостное расстояние в неизвестном монокристалле.

11 классонлайнвеснаоптика