516-0816/01 – Practical Work in Acoustics and Optics (PAO)

Gurantor departmentInstitute of PhysicsCredits4
Subject guarantordoc. RNDr. Jan Kopečný, CSc.Subject version guarantordoc. RNDr. Jan Kopečný, CSc.
Study levelundergraduate or graduateRequirementCompulsory
Year4Semesterwinter
Study languageCzech
Year of introduction1999/2000Year of cancellation2005/2006
Intended for the facultiesHGFIntended for study typesMaster
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
KOP20 doc. RNDr. Jan Kopečný, CSc.
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 0+4

Subject aims expressed by acquired skills and competences

xx

Teaching methods

Summary

Předmět bezprostředně navazuje na předmět Akustika a optika a jeho hlavním cílem je ověřit si teoretické základy optiky a akustiky na sérii laboratorních měření. Skladba úloh je volena tak, aby byla zastoupena hlavní laboratorní měření optických a akustických veličin. Studující se tak seznámí s principy měření veličin se kterými se pak může setkat v praxi ve formě komerčních jednoúčelových přístrojů. Jsou zde prováděna fotometrická měření, stanovování indexu lomu, měření absorbčních vlastností, parametrů optických prvků a soustav, koncentrací, plarizačních vlastností, seznamuje se zde s mikroskopií, difrakčními a interferenčními experimenty, měřením vlnové délky, pracuje se s interferometry, realizují se měření základních akustických veličin.

Compulsory literature:

1) Mádr, V. - Knejzlík, J. - Kopečný, J. - Novotný, I.: Fyzikální měření, SNTL, Praha 1991 2) Fuka, J. - Havelka, B.: Optika, SPedN, Praha 1961 3) Brož, J. a kol.: Základy fysikálních měření, část I, SPedN, Praha 1967 4) Brož, J. a kol.: Základy fysikálních měření, část II.B, SPedN, Praha 1974 5) Kopečný, J. a kol.: Fyzikální měření, VŠB-TUO, Ostrava 1999

Recommended literature:

Way of continuous check of knowledge in the course of semester

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerequisities

Subject has no prerequisities.

Co-requisities

Subject has no co-requisities.

Subject syllabus:

l. Fotometrie V úloze se provádí základní fotometrická měření s ocejchovanými přístroji, je zde možnost proměřovat tyto parametry u komerčních výrobků. Na výzkumné optické lavici se uskutečňuje měření svítivosti ve dvou krocích. Prvý krok spočívá v cejchování fotodiody (fotoodporu) pomocí zdroje známé svítivosti. V dalším kroku se měří svítivost neznámého zdroje fotodiodou (fotoodporem). V další části úlohy se měří jas plošného zdroje fotodiodou (fotoodporem). V poslední část úlohy se měří osvětlení vybraného místa fotodiodou (fotoodporem) a komerčním luxmetrem a porovnávají se výsledky. 2. Měření indexu lomu V prvé část úlohy se student učí okalibrovat komerční mřížkový monochromátor - stanovit disperzní křivku a určit spektrální charakteristiku zdroje záření. Nejdříve se kontroluje kalibrace monochromátoru pomocí záření rtuťové výbojky . Dále se proměřuje spektrální charakteristika neznámého zdroje ve viditelné oblasti. V další části se zvládá metoda měření indexu lomu pevných a kapalných látek pomocí komerčního Abbeova refraktometru, stanovuje se střední disperze a Abbeovo číslo. 3. Měření absorbčních vlastností optického materiálu Úkolem úlohy je stanovení propustnosti a odrazivosti komerčním přístrojem na bázi jednopaprskového fotometru a pomocí sestavené optické soustavy. Měření se skládá z několika částí: Stanovuje se křivka spektrální propustnosti ve viditelné oblasti filtru SPEKOLEM 11 pomocí nástavce EK5. Stanovuje se křivku spektrální odrazivosti ve viditelné oblasti vzorku SPEKOLEM 11 pomocí nástavce R45/0. Na optické lavici se postaví sestava pro měření integrální propustnosti a měří se křivka propustnosti skla v závislosti na jeho tloušťce. Sestavuje se graf závislosti. 4. Měření parametrů optických prvků Úkolem úlohy je stanovit základní parametry optických prvků či soustav. Měření se dělí na: Měření tloušťky čočky a jejich poloměrů křivosti radiusmetrem. Dále se měří ohnisková vzdálenost spojné a rozptylné čočky Besselovou metodou. Pro srovnání se ještě provádí přesnější měření ohniskové vzdálenosti čočky Porrovou metodou. Dále se stanovuje poloha hlavních rovin. A konečně se měří barevná vada čočky pro červenou, modrou a zelenou čáru. 5. Stanovení koncentrací Úkolem úlohy je naučit se pracovat s dvoupaprskovým spektrálním fotometrem a interferenčním refraktometrem. Nejdříve se provádí cejchování Pulfrichova spektrálního fotometru pomocí roztoků jedné látky známé koncentrace pro tři vlnové délky. Pak se stanovuje neznámá koncentrace roztoku. V druhá části se používá špičkový laboratorní přístroj - Rayleighův interferometr. Stanovuje se závislost indexu lomu vzduchu na tlaku a měří se index lomu kapaliny za normálních podmínek. 6. Stanovení polarizačních vlastností látky, elasticimetrie Úkolem úlohy je seznámit se s principem polarimetru a jeho využitím a modelovat elasticimetrická měření.Nejdříve se na výzkumné optické lavici sestavuje polarimetr. Na něm se stanovuje závislost stočení polarizační roviny na dráze světla ve vzorku a na koncentraci. Dále se pozoruje závislost stočení polarizační roviny na vlnové délce a počítá se měrná stáčivost daného vzorku. V další části se sleduje pomocí speciálního přípravku modelujícího zatěžování nosníku souvislost interferenčního obrazce s tlakovým zatížením vzorku (model elasticimetru). Výsledkem pozorování je průběh křivek při různém zatížení. 7. Akustická měření Cílem úlohy je seznámit se s principy základních akustických měření, naučit se ovládání komerčního přístroje pro měření hladiny intensity a hladiny hlasitosti. V prvé části se určuje rozsah frekvencí vysílaných komerčním reproduktorem pomocí komerčního zvukoměru. Postupně se stanovuje síť směrových charakteristik reproduktoru. V další části se pracuje s akustickým tunelem. Určuje se součinitel průzvučnosti a měrný součinitel průzvučnosti různých materiálů pro různé frekvence. Dále se rezonanční vlnová délka akustického tunelu (uzavřeného rezonátoru). 8. Práce s mikroskopem Úloha má naučit základní úkony při pozorování mikroskopem. K dispozici jsou dva typy mikroskopů a to polarizační a klasický s křížným posuvem s vertikálním osvětlovačem pro pozorování na odraz. Nejdříve se seřizuje osvětlovací systém u polarizačního mikroskopu a u mikroskopu s vertikálním osvětlovačem. Dále se stanovuje zvětšení mikroskopu pomocí objektivového mikrometru (nebo posuvu stolku) a měřícího okuláru a nebo orientačně se určuje zvětšení mikroskopu srovnáním dvou stupnic. Dále se měří střední velikost zrna kovového materiálu (metalografického výbrusu)lineární analýzou. Následuje práce s polarizačním mikroskopem. Tento se seřizuje pro konoskopické pozorování a identifikuje se isotropní a anizotropní materiál. Pak se seřizuje pro orthoskopické pozorování k identifikaci dvojosých a jednoosých minerálových vzorků. 9. Difrakční a interferenční experimenty Cílem je provádět praktické pozorování difrakčních a interferenčních jevů na různých prvcích.Nejdříve se určuje vzdálenost dvou štěrbin (dvou otvorů) a jejich šířka (průměr) v Youngově pokuse.Dále se měří šířka štěrbiny a průměr tenkého drátku pomocí ohybu. Stanovuje se počet štěrbin přispívajících do ohybového obrazce. Počítá se poloměr křivosti ploskovypuklé čočky pozorováním Newtonových kroužků. Určuje se tvar pozorovaného otvoru, počítají se jeho rozměry. Počítá se střední velikost otvoru síťové mřížky, určuje se tvar těchto otvorů. Konečně se popisuje pozorovaný ohybový obrazec na ostré hraně. 10. Měření na interferometrech Cílem úlohy je seznámení se s činností, justáží a prací s interferometry. Nejdříve se sestavuje na optické desce Michelsonův interferometr s laserovým zdrojem. Na matnici se zobrazí interferenční proužky. Nastaví se zrcadla na nekonečný proužek a zjistí se závislost změny rozteče proužků na náklonu jednoho ze zrcadel.Dále se pozoruje interferenční obrazec je- li jedním ze zrcadel nedokonale rovinná plocha. Měří se hloubku vrypu v rovinné ploše, tloušťka tenké vrstvy. Následuje sestavení Saunders-Postova interferometru. Jako druhého, odrazného zrcadla se užívá plandeska s napařenou tenkou vrstvou, její tloušťka se určí měřením. V poslední části úlohy se seřídí Mach-Zehnderův interferometr se sodíkovou výbojkou. Do jedné větve se umístí plamen kahanu a provádí se pozorování.. 12. Měření vlnové délky světla Úkolem úlohy je změřit vlnové délky vysílané světelnými zdroji pomocí hranolového spektroskopu a z ohybu na mřížce.V prvé části úlohy se cejchuje komerční hranolový spektroskop vysokou rozlišovací schopností – stanovuje se disperzní křivka jeho hranolu pomocí spektrálních čar rtuťové výbojky. Změří se spektrální čáry sodíkové výbojky a laserové diody. V druhé části se na výzkumné optické lavici sestaví optická sestava pro sledování ohybu na mřížce. Stanoví se mřížková konstanta mřížky pomocí záření laserové diody. Změří se spektrální čáry rtuťové výbojky.

Conditions for subject completion

Full-time form (validity from: 1960/1961 Summer semester, validity until: 2007/2008 Winter semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of points
Exercises evaluation and Examination Credit and Examination 100 (145) 51
        Examination Examination 100  0
        Exercises evaluation Credit 45  0
Mandatory attendence parzicipation:

Show history

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.FormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2005/2006 (M2102) Mineral Raw Materials (3911T001) Applied Physics of Materials P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2004/2005 (M2102) Mineral Raw Materials (3911T001) Applied Physics of Materials P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2003/2004 (M2102) Mineral Raw Materials (3911T001) Applied Physics of Materials P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2002/2003 (M2102) Mineral Raw Materials (3911T001) Applied Physics of Materials P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2001/2002 (M2102) Mineral Raw Materials (3911T001) Applied Physics of Materials P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan
2000/2001 (M2102) Mineral Raw Materials (3911T001) Applied Physics of Materials P Czech Ostrava 4 Compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner