Füüsika II labor 13 (2)

TTÜ
Üliopilane:
Teostatud:
Üliopilane:
Kaitstud:
Too nr. 13
OT
Silma omaduste tundmaõppimine ning pikksilma suurenduse määramine
Tööeesmärk: Silma omaduste tundmaõppimine ning pikksilma suurenduse määramine.
Töövahendid: Pikksilm suurendusega 7/50
Joonlaud 1 ± 0,005 m
Joonlaud 30 ± 0,05 cm
Skeem
Teoreetilised alused
Silma pimetähn
Pimetähn on koht silma võrkkestal, kuhu suubub nägemisnärv. Seal puuduvad valgustundlikud närvirakud. Kui mingi eseme kujutis langeb pimetähnile, siis me seda ei näe. Sellele vaatamata ei taju me vaateväljas musta kohta. Valgusaisting antakse peaajule mõlemast silmast ning lisaks sellele aju töötleb valgustundlikest närvidest tulevaid signaale nii, et me näeme nähtamatu piirkonna asemel keskmist kujutist sellest, mis tegelikult lähinaabruses asub. Lisaks sellele ei lange parema ja vasaku silma pimetähnide kohal olevad kujutised kokku (paiknevad vaatevälja keskjoone suhtes sümmeetriliselt), mis aitab sammuti ajul infopuudust korvata.
Pimetähn võb märgatavaks muutuda siis, kui vaadatakse ühesilmaga ja objektiks on väga kontrastne (musta ja valge kombinatsioonid) ese.
Nägemisteravus ja silma minimaalne vaatenurk
Silma võrkkestal tekkinud kujutis A’B’ mõõtmed on põhiliselt määratud nurgaga φ, mille all antud ese AB vaadeldakse.
Füüsikas n9metatakse seda nurka, mille piires esemelt läbi silmaava tulnud kiired tekitavad võrkkestale terve eseme terava kujutise, eseme vaatenurgaks. Joonisel on eseme AB vaatenuk φ. Mida väiksem on see vaatenurk φ, seda pisem on ka silma võrkkestale tekkinud kujutis ja seda vähem detaile suudame eristada. Meie nägemisteravus (pisikeste detailide eraldusvõime) on piiratud võrkkesta ehitusega. Me ei suuda eristada detaile, mille kujutisete vahekaugus on nägemisnärvide vahekaugusest väiksem. Nägemisteravusest saab iseloomustada silma minimaalse vaatenurgaga. Selleks nimetatakse vähimat vaatenurka, mille korral vaadatuna kaks punkti näivad veel lahusolevaina. Tavaliselt on inimese minimaalne vaatenurk umbes üks kaareminut.
Teoreetilised alused
Silma minimaalset vaatenurka saab määratalihtsate vahenditega. Paberilehele joonistatakse kaks musta ristkülikut nii, et nendevahele jääks 1 – 2 mm laiune vahe ( pilu ). Paber kinnitatakse silmade kõrgusele seinale ja vaatleja eemaldub sellest nii kaugele, et ristkülikud näiksid talle üheks kokkusulanuna. Teades pilu laiust s ja kaugust paberini l ning arvestades fakti, et väikeste nurkadekorral on nurga siinus ja tangens ligikaudselt võrdsed nurga endaga radiaanides, võimegi silma minimaalset vaatenurka arvutada valemist
(1)
Pikksilma suurendus
Kaugel asuvaid esemeid ei näe me selgelt just sellepärast, et nende vaatenurk on liiga väike. Selleks, et eristada ka kaugel asuvate esemete väikseid detaile, kasutatakse optilisi seadmeid (näiteks pikksilmi), mis muudavad vaatenurga suuremaks . Optilise seadme poolt tekitatud suurendusefekti hinnatakse tavaliselt valemiga
, (2)
Kus s on suurendus, φ’ – optilise seadme poolt tekitatud vaatenurk ja φ – vaatenurk palja silmaga vaatamise korral.
Lihtsaimaks mooduseks pikksilma suurenduse hindamiseks on ühtlastejaotistega skaala (näiteks joonlaud) vaatlemine üheaegselt nii pikksilma kui ka palja silmaga,st. Ühe silmaga läbi pikksilma ja teisega pikksilmakõrvalt otse. Kui jaotise tegelik pikkus skaalal on l0 ja läbi pikksilma paistab temq suurendatud kujutis pikkusega L, on pikksilma suurendus võrdne
Tegelikuses on seda lihtne teha nii, et leitakse, mitu otsenähtud skaalajaotist (n) mahub pikksilmas nähtud mõne (N) suurendatud jaotise kõrvale. Sellisel juhul saame suurenduse valemiks
Töökäik
1.Pimetähni kindlaks tegemiseks joonistan paberile ringi ja risti, nii et nende vahe oleks 6 – 8 cm. Seejärel sulgen parema silma ja vaadates vasaku silmaga tähelepanelikult risti. Joonisest eemaodudes ja lähenedes leian sellise asendi, mille korral ristist vasakul asetsev ring ära kaob. Selles asendis langebki ringi kujutis vasaku silma pimetähnile. Korrata sama aktset ka parema silmaga, seejuures tuleb joonis keerata teist pidi, sest parem ja vasak silm on ehituselt peegelsümmeetrilised. Märkige protokolli mõlema silma kaugused, mille korral kujutis kadus ära.
2. Joonistan paberile kaks ristkülikut teine teisest 1 – 2 mm kaugusele ning mõõdan nende vahelise kauguse s võimalikult täpselt.
3. Kinnitan paberi seinale silmade kõrgusele ning eemaldun suurimale kaugusele kus mõlemad ristkülikud näeb veel eraldi.
4. Mõõdan kauguse l ja arvutan valemist (1) minimaalse vaatenurga.
5. Kordan katset 5 korda ning hindan tulemuse täpsust.
6. Tutvun pikksilma ehitusega ning reguleerimisvõimalustega.
7. Teravustan pikksilma ruumi vastasseinal asuvale skaalale nii, et vaadates nii otse kui läbi pikksilma, oleks skaala korraga terav . Palja silmaga nähtav skaala peab jääma pikksilmaga nähtava skaala foonile.
8. Loen mitu suurendatud skaalajaotist moodustab suurendamata skaalajaotis .
Katseandmete tabelid
Kujutise kadumis kaugus tingitud pimetähnist:
lp = 26 cm
lv = 26 cm
Ristküliku kokkusulamiskaugus
L1
L2
L3
L4
L5
11,29 m
11,33 m
11,50 m
11,47 m
11,29 m
φmin
φmin
φmin
φmin
φmin
8,86 * 10-5
8,98 * 10-5
8,70 * 10-5
8,72 * 10-5
8,86 * 10-5
Pikksilma suurenduse arvutus
Katse nr.
N
N
s
1
16
100
0,16
2
16
100
0,16
3
16
100
0,16
4
15
100
0,15
5
15
100
0,15