516-0816/01 – Praktikum z akustiky a optiky (PAO)
| Garantující katedra | Institut fyziky | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | doc. RNDr. Jan Kopečný, CSc. | Garant verze předmětu | doc. RNDr. Jan Kopečný, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 4 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 1999/2000 | Rok zrušení | 2005/2006 |
| Určeno pro fakulty | HGF | Určeno pro typy studia | magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
xx
Vyučovací metody
Anotace
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.
Povinná literatura:
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
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
Další požadavky na studenta
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
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.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.