Приборы Шиманского и Розенберга. Оптическая скамья

Прибор Шиманского. В физических кабинетах встречается очень близкий по идее к прибору Кольбе набор стеклянных матовых кругов, исторически ему предшествовавший (рис. 195). В середине каждого круга приклеено одно из тел, составляющих в целом почти такой же набор, какой прилагается к прибору Кольбе.

Рис. 195. Набор принадлежностей к прибору Шиманского

В качестве различия можно упомянуть полый стеклянный сосуд в форме равносторонней треугольной призмы. Каждый круг для опыта ставится на особую подставку (рис. 196). Отсутствие каких-либо делений на кругах делает этот набор неприспособленным для измерений. Вообще этот набор по удобству наблюдений значительно уступает как прибору Кольбе, так и шайбе Гартля. Перед шайбой Гартля набор имеет лишь одно преимущество — наличие полых сосудов — полукруглого и треугольного.

Рис. 196. Прибор Шиманского

Прибор по Розенбергу. Старинный универсальный прибор Розенберга (рис. 197), рассчитанный на освещение керосиновыми лампами, обладал одной характерной особенностью, составляющей вместе с тем несомненное достоинство прибора, а именно: прибор имел очень большой, широкий, и, что особенно важно, длинный экран (белый картон на металлической раме, длина около 1 м).

Рис. 197. Прибор по Розенбергу

Благодаря большой длине экрана на нем можно установить несколько стекол одно за другим и таким путем показать ход лучей в сложных приборах, состоящих из нескольких линз. Сообразно с таким назначением прибора к нему прилагается несколько (до 6) цилиндрических линз с различными фокусными расстояниями.

В своем первоначальном виде прибор Розенберга теперь не встречается, но идея длинного экрана и установка на нем сложных оптических приборов имеют большую методическую ценность и могут быть осуществлены при наличии соответствующего набора стекол. Примерная установка такого типа представлена на рисунке 198.

Рис. 198. Установка по Розенбергу

Оптическая скамья. К универсальным приборам надо отнести оптическую скамью. Под таким названием известен прибор, состоящий из рельс или направляющих и ряда подвижных салазок, свободно передвигающихся вдоль рельс (рис. 199 и 200). Рельсы на концах укреплены в стойках; такое устройство придает прибору подобие скамьи. Оптическая скамья составляет обычную принадлежность проекционного фонаря.

Рис. 199. Большая оптическая скамья

Рис. 200. Демонстрационная оптическая скамья (производства Главучтехпрома)

Основными требованиями, каким должна удовлетворять оптическая скамья, являются: 1) большая длина скамьи (более 1 м); 2) большое число салазок; 3) устойчивость салазок. Чтобы придать салазкам устойчивость, делают или два рельса (обычно круглых), или придают рельсу треугольное сечение, или салазки снабжаются зажимными винтами (рис. 201).

Рис. 201. Типы салазок и их закрепление на оптической скамье

Оптическая скамья предназначается для демонстрации многочисленной группы явлений по геометрической и физической оптике и по фотометрии. Для возможности охватить большое число как простых, так и сложных установок салазки должны иметь раздвижные стойки и потому съемные стержни (рис. 200).

Так как источником света в большинстве случаев служит проекционный фонарь, то скамья снабжается высокими ножками в расчете на соответствующую высоту фонаря. Во всех тех многочисленных демонстрациях и лабораторных работах, изложенных дальше, где требуется установка нескольких оптических приборов (линзы, зеркала, экраны, диафрагмы, щели, решетки и т. д.) вдоль одной и той же прямой линии, там весьма удобно применять оптическую скамью. Только надо заметить, что большинство демонстрационных оптических скамеек не имеет шкалы с делениями, нужными для измерительных и лабораторных работ.

Препятствием к широкому распространению обычно является высокая цена оптической скамьи, вследствие чего и приходится обходиться без нее. Прекрасную универсальную оптическую скамью выпустил в продажу московский Станкоинструментальный институт (Станкин); она снабжена большим числом принадлежностей для опытов с линзами, со сложными оптическими приборами для опытов по физической оптике (кольца Ньютона, зеркала Френеля, дифракционные решетки, поляризация); скамья копирует скамью фирмы Spindler und Ноуег (т. I, рис. 240).

По своей цене (более 5000 руб.) скамья доступна очень немногим учебным заведениям. Дешевую оптическую скамью можно составить из частей бунзеновских штативов — из муфт и держателей (рис. 202); в качестве рельса надо взять железный круглый стержень соответствующего диаметра; можно воспользоваться стержнем от штатива.

Рис. 202. Упрощенная оптическая скамья

Оптическая скамья для лабораторных работ должна удовлетворять иным требованиям, чем скамья для демонстрационных опытов. Прежде всего для лабораторных работ нужно иметь несколько скамеек на каждый класс. Это условие ставит главное требование — оптическая скамья для лабораторных работ должна быть, насколько возможно, дешева. Затем при выборе типа оптической скамьи для лабораторных работ надо отказаться от скамьи на высоких ножках ввиду их неустойчивости.

Правда, можно сделать массивные и широко расставленные металлические (чугунные) ноги, но они крайне удорожают прибор без иных преимуществ. В силу сказанного устройство скамьи сводится к изготовлению длинной деревянной планки из хорошего толстого дерева (L = 100—130 см; h — 2—3 см, ширина зависит от конструкции салазок). Вдоль планки должны иметься деления (сантиметровые с подразделением на миллиметры). Для получения делений можно наклеить полоску миллиметровой бумаги; очень удобно применять портновский метр (т. И, § 2, 5, рис. 6). Вдоль скамьи должны передвигаться салазки (их надо иметь не менее 5).

От салазок требуется, чтобы они были: 1) устойчивы, 2) не шатались, 3) легко перемещались и перестанавливались и 4) позволяли точно отсчитывать их положение по шкале. Третье требование заставляет отказаться от таких пазов (вроде изображенных на рисунке 203), при которых для замены одних салазок приходится выдвигать все другие салазки, находящиеся на пути по направлению к концу скамьи.

Рис. 203. Неудачная конструкция паза

Первое требование обычно достигается заливкой свинца или заделкой металлического куска в нижнюю часть салазок. Второе требование сводится к применению широких оснований (до 10 см) салазок, а также к применению направляющих со скошенным краем (рис. 204). Удобный тип салазок представлен на рисунке 205.

Рис. 204. Удобная конструкция салазок

Рис. 205. Оптическая скамья для лабораторных работ

При самой упрощенной конструкции берут метровый масштаб и к нему изготовляют две подставки и несколько салазок (рис. 206). У прибора Гримзеля нет никаких направляющих.

206. Упрощенная оптическая скамья для лабораторных работ

Для возможности точного отсчета расстояний необходимо, чтобы край салазок скользил непосредственно вдоль делений шкалы и на салазках делалась метка (черта, стрелка, треугольник, ромб); заостренный конец метки должен лежать в той плоскости, положение которой определяется на шкале — таковы плоскости предмета, экрана, зеркала, линзы; конец метки должен непосредственно касаться делений шкалы.