Физические приборы - Бурсиан Э.В.
Скачать (прямая ссылка):
Дальномеры, определяющие расстояние до объектов по времени распространения волны от прибора до объекта и волны, отраженной от объекта к прибору, называются локаторами. Могут быть звуколокаторы (эхолоты), радиолокаторы, лазерные локаторы. Локатор должен создавать по возможности короткий и по возможности мощный импульс. Локатор состоит (рис. 16, а) из генератора импульсов 1, по возможности коротких и по возможности мощных, которые направляются в излучатель 2 (пьезоэлемент для звуковых волн, антенна для радиоволн). Излучатель 2 отправляет в пространство в заданном направлении сигнал. Отразившись от объекта 3, сильно ослабленная волна возвращается частично назад и попадает в приемник (обычно тот же пьезоэлемент или та же антенна), который преобразует . ее снова в электрический импульс, поступающий в усилитель 4. По времени At между этими двумя импульсами определяется расстояние до объекта , vM
I = —, где V — скорость звука в среде, а по направлению, в кото- был ориентирован в Данный момент излучатель, — направление объект. В радиолокаторе информация о всех объектах переносится экран электроннолучевой трубки с круговой разверткой (рис. 16, б), которой электронный луч ходит по радиусу экрана. Этот радиус дленно поворачивается вокруг центра, точно повторяя вращение злучателя (например, антенны). В момент посылки сигнала начинайся движение луча от центра экрана. Когда поступает отраженный гнал, яркость луча резко возрастает и на экране возникает яркое тно. Расстояние его от центра тем больше, чем позже пришел отрадный сигнал, т. е. чем больше расстояние до объекта. Измерение очень малых расстояний производится интерферен-онными методами (см. интерферометры), а также методами, в !оторых используется дифракция света, рентгеновских лучей, элек-онов, нейтронов и других микрочастиц, причем существенно, гобы длина волны зондирующих микрочастиц была близка к раз-ерам измеряемых промежутков. Существует также множество KOC-гнных способов измерения размеров. Так, размер частиц изве-гной плотности можно определить по скорости оседания в жидкости, размер пор в твердом теле — по тому давлению, которое надо Создать, чтобы ртуть начала входить в эти поры, преодолевая /капиллярные силы, и т. д.
§ 2. УГЛОМЕРНЫЕ ПРИБОРЫ
Простейшие угломерные приборы— угольники, транспортир применяются в тех случаях, когда достаточна точность в Г. Специальные угломерные приспособления1 в измерительных микроскопах и Измерительных проекторах дают точность до нескольких угловых ¦минут.
Для измерения углов с точностью до угловых секунд используют достаточно 'большой диск с делениями, который называется лимбом, и смещающийся относительно него круговой нониус {рис. 17). Принцип действия кругового нониуса и правило определения цены деления те же, что и в случае прямолинейного нониуса. Так, на рисунке 17 цена деления основной шкалы — 30'. Следовательно, цена деления нониуса Ь = 30'/6 = 5'. (Чтобы обеспечить такую цену деления, надо, чтобы т = 6 делениям нониуса соответствовало т — 1=5 делений основной шкалы.)
Гониометр — оптико-механический прибор для измерения углов между световыми лучами. Он используется для измерения двугранных углов деталей оптическим методом, углов преломления, дифракции и т. д. Про- Рис- I7- Часть лимба
СТЄЙШИЙ гониометр СОСТОИТ ИЗ массивного УгломеРного прибора < с круговым нониусом:
штатива 1, на ось которого насажен диск с а _ угол равен 28?00', делениями — лимб (рис. 18). Вокруг той же б — 28°40\
19 Рис. 18. Гониометр: а — коллиматорный способ; б — автоколлима-цкоиный.
оси могут вращаться две планки — алидады. На одной из них закреплена труба 2, кото-:-А^рая носит название коллиматор, на другой — ^зрительная труба 3, настроенная на бесконечность. Коллиматор представляет собой трубу с линзой на конце, обращенном к оси прибора, и щелью на другом конце. Расстояние от щели до Линзы равно фокусному расстоянию линзы, так что если щель осветить, то из коллиматора выходит параллельный пучок лучей. В центре гониометра находится столик 4 для изучаемого объекта, который также вращается вокруг той же оси. Если на столике ничего нет и зрительная труба поставлена строго против коллиматора, то параллельный пучок собирается объективом трубы в фокальную плоскость аналогично тому, как он расходился в коллиматоре, и глаз увидит через окуляр изображение щели. Совмещая это изображение с крестом нитей в окуляре, можно очень точно установить трубу против окуляра. Если же на столик поставить призму, то лучи отклонятся на некоторый угол и трубу нужно будет'повернуть на такой же угол, чтобы снова совместить изображение щели с крестом нитей (рис. 18, а). Отсчет угла между алидадами производится по скрепленным с ними круговым нониусам. Такой способ использования гониометра называется коллиматорны'м.
Для измерения двугранного угла между отражающими поверхностями применяют автоколлимационный способ. Для этого зрительная труба снабжается одним из видов автоколлимационного окуляра с осветителем. Вначале устанавливают зрительную трубу 3 перпендикулярно одной грани исследуемого объекта. При этом свет осветителя отражается от грани прямо назад и в окуляре видны одновременно крест нитей и отраженное изображение этого креста. Их следует совместить. Это будет свидетельствовать о строгой перпендикулярности луча к поверхности предмета. Затем трубу поворачивают в положение 3' и таким же способом устанавливают перпендикулярно другой грани. Угол поворота трубы ? находят по разности показаний нониусов, а искомый двугранный угол а = 180° — ?.
