Теория вопроса и метод выполнения работы

1. Масштабная линейка.

Масштабная линейка имеет сантиметровые и миллиметровые деления. Наименьшее деление 1 мм. Систематическая ошибка (точность измерений) масштабной линейки равна половине цены ее наименьшего деления – 0,5 мм. При измерении прикладывают линейку к измеряемому предмету так, чтобы ее нуль совпадал с началом измеряемой длины (рис. 1.1). Если концы линейки испорчены, то прикладывают начало предмета к любому делению шкалы, затем от него ведут отсчет. При наблюдении глаз должен быть расположен напротив наблюдаемого деления. Измерение основано на способности глаза, сравнивать измеряемый объект с эталоном. В данном случае эталоном является масштабная линейка.

Рис. 1.1. Масштабная линейка

2. Штангенциркуль.

Штангенциркуль состоит из линейки со шкалой 1, имеющей миллиметровые деления, и нониуса – дополнительного движка-линейки 2, который вместе с подвижной щекой может перемещаться вдоль шкалы (рис. 1.2). Измеряемый предмет 3 зажимается между неподвижной щекой, которая есть единое целое с линейкой и подвижной щекой передвигаемой вместе с нониусом. Штангенциркуль снабжен измерителем глубины 4 и внутреннего диаметра полостей 5.

Рис. 1.2. Штангенциркуль

Нониус позволяет измерять штангенциркулем размеры с погрешностью около 0,1 мм. Показания отсчитываются от 0-го штриха нониуса. Принцип действия нониуса иллюстрируется на вставке рис. 1.2.

Цена деления нониуса составляет 0,9 от цены деления неподвижной линейки, т.е. на 10 делений нониуса приходится 9 делений основной шкалы. При сдвинутых щеках штангенциркуля нулевое деление нониуса совпадает с нулевым делением линейки, а десятое деление нониуса – с девятым делением линейки. При этом первое деление нониуса не доходит до первого деления линейки на 0,1 мм. Второе деление нониуса не доходит до второго деления линейки на 0,2 мм и т.д.

В общем случае положение 0-го штриха нониуса определяет его смещение на целое число делений линейки.

На вставке (рис. 1.2) восьмой штрих нониуса лучше всего совпадает с одним (неважно каким) из штрихов основной шкалы, а нулевой штрих нониуса прошел через десятое деление основной шкалы. Это означает, что прибор показывает 10,80 мм, а 0,05 класс точности прибора – величина, точнее которой данным прибором измерить нельзя.

Примечание. Правила пользования штангенциркулем, у которого 10 делений нониуса равны 19 мм, такие же, как у описанного.

3. Микрометр.

Основные части микрометра: стальная скоба 1 с неподвижным упором 2, втулка 3, имеющая с внутренней стороны микрометрическую резьбу, а на поверхности – шкалу с делениями в 0,5 мм и продольную черту.

Во втулку ввертывается микрометрический винт. На правый конец винта насажена гильза 4, имеющая на косой фаске 5 50 делений. При вращении микрометрического винта она вращается вместе с ним. С правой стороны микрометрического винта ввертывается трещётка 6, с помощью которой производится передвижение винта во втулке.

Если давление винта на измеряемый предмет превышает некоторую величину, определяемую давлением пружины, помещенной в головке трещётки, то зубчики последней, проскальзывая по стерженьку, начинают издавать треск.

Микрометр с трещёткой дает более точный результат, так как посредством трещётки регулируется нажим на измеряемое тело и устраняется его деформация.

Рис. 1.3. Микрометр

Шаг микрометрического винта равен 0,5 мм, поэтому микрометр имеет на втулке шкалу с делениями через 0,5 мм.

Число делений на гильзе равно 50, следовательно, от поворота гильзы на одно деление винт отходит от упора на 0,01 мм; при двух оборотах гильзы, последняя проходит 100 делений, и винт отводится от упора 2 на 1 мм. Таким образом, цена деления барабана (микрометра) равна .

Число целых миллиметров отсчитывают по срезу барабана на нижней части основной шкалы. Так как смещение винта на 1 мм соответствует два оборота барабана, на основной шкале приходится учитывать еще полуцелые миллиметры (верхняя часть основной шкалы). Показания микрометра определяются как сумма показаний основной шкалы и показаний барабана.

На вставке рис. 1.3 показания верхней части основной шкалы не учитываются, т.к. не показалось следующее деление (верхней части основной шкалы).

4. Микроскоп

Микроскоп – оптический прибор, служащий для получения увеличенных изображений (рис. 1.4).

Измерительный микроскоп представляет собой обычный микроскоп, состоящий из следующих основных частей: основания 1, тубуса 6, держателя тубуса 2, механизма грубой фокусировки 4, микрометрического механизма 3, предметного столика 8, ахроматических объективов 7, окуляров типа Гюйгенса 5, зеркала 9.

Рис. 1.4. Микроскоп

Держатель тубуса 2, имеющий форму сегмента, шарнирно соединен с основанием 1. В расширенной верхней части сегмента смонтирован микрометрический механизм.

Для получения увеличенного изображения нужно поместить исследуемый предмет на предметный столик 8 и с помощью механизмов грубой 4 и плавной 3 настройки получить резкое изображение предмета.

При повороте на одно деление микрометрического винта, тубус перемещается на 0,002 мм, что указано на самом барабанчике.

Для измерения линейных размеров какого-либо объекта окулярным микроскопом, необходимо определить цену деления окулярной шкалы. Для этого на предметный столик микроскопа необходимо положить прозрачную линейку с миллиметровыми делениями (при этом окулярная линза должна быть с сеткой делений), навести на резкость, и отсчитать, сколько мелких делений окулярной шкалы соответствует 1 мм линейки. Цена деления окулярной шкалы микроскопа будет равна

(мм).

При измерении диаметра тонкой проволоки ее помещают на предметный столик. После наведения на резкость отсчитывается число делений окулярной шкалы, помещающихся на изображении диаметра проволоки

(мм).

Порядок выполнения работы

1. Измерьте масштабной линейкой и штангенциркулем размеры одного и того же тела. Измерения одним и тем же прибором проводить не менее пяти раз (в пяти разных местах). Результаты измерений занесите в таблицу 1.1, 1.2.

Таблица 1.1. Масштабная линейка

№ п/п
мм	мм	мм	мм	мм	мм	%

Таблица 1.2. Штангенциркуль

№ п/п
мм	мм	мм	мм	мм	мм	%

– систематическая ошибка прибора.

Сравнение точности измерений масштабной линейки и штангенциркуля отразите в выводах.

2. Определите микрометром и окулярным микроскопом диаметр провода. Измерения проводить в пяти разных местах. Оценить систематическую ошибку окулярной шкалы микроскопа. Результаты занесите в таблицы 1.3, 1.4.

Таблица 1.3. Микрометр

№ п/п
мм	мм	мм	мм	мм	мм	%

Таблица 1.4. Микроскоп

№ п/п
мм	мм	мм	мм	мм	мм	%

3. Сравнение точности измерений микрометром и окулярным микроскопом отразите в выводах.

Контрольные вопросы

1. Объясните устройство и принцип действия штангенциркуля, микрометра и микроскопа?

2. Что называется абсолютной ошибкой?

3. Что называется относительной ошибкой?

4. Что называется систематической ошибкой?

5. Какие измерения называются прямыми, а какие косвенными?

6. Что называется шагом винта?

7. Для чего нужен нониус?

8. Чем ограничена точность измерений измерительных приборов?

9. Какое наибольшее увеличение могут дать оптические микроскопы?

10. Почему нельзя построить оптический микроскоп с любым увеличением?

11. Какое увеличение дают электронные микроскопы?

________________________________________________________________

________________________________________________

________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________

Лабораторная работа № 2