செய்முறைகள் · சோதனை 4
சோதனை இல. 4
பயணி நுண்நோக்கியின் (travelling microscope) பயன்பாடு
🎯 நோக்கம்
பயணி நுண்நோக்கியைப் பயன்படுத்தி (1) நுண்துளைக் குழாயின் உள் விட்டம், (2) ஒரு ரப்பர் குழாயின் உள் விட்டம், (3) அதே ரப்பர் குழாயின் வெளி விட்டம் ஆகியவற்றைக் காணல்.
🧰 கருவிகளும் பொருட்களும்
பயணி நுண்நோக்கி, நுண்துளைக் குழாய், ரப்பர் குழாய் (~5 cm நீளம், ~5 mm விட்டம்), நிலைக்கால் (stand), ஆவி-மட்டம் (spirit level).
📐 கொள்கை
முதன்மை அளவீட்டின் $n$ பிரிவுகள் வெர்னியர் அளவீட்டின் $N$ பிரிவுகளுடன் பொருந்தினால்:
$\text{LC} = \left(1 - \dfrac{n}{N}\right) \times$ முதன்மை அளவீட்டின் சிறிய பிரிவு
செங்குத்துத் திசையில் அளவீட்டை எடுத்து, கிடைத் திசையில் இரண்டாவது அளவீட்டை எடுத்து சராசரியெடுப்பதன் மூலம் குழாயின் உள்/வெளி விட்டத்தை இரு திசைகளிலும் பெறலாம்:
$\bar{d} = \dfrac{(X_2 - X_1) + (Y_2 - Y_1)}{2}$
🔬 செய்முறை
- பயணி நுண்நோக்கியின் குறை எண்ணிக்கையைக் கண்டறிந்து குறித்துக்கொள்க. ஆவி-மட்டத்தைக் கொண்டு கருவியை சமமாக்குக.
- நுண்துளை: நிலைக்கால் ஒன்றில் குழாயை நுண்நோக்கியின் அச்சில் பொருத்தி, ஒரு முகத்தைக் கூர்விழியாக்குக. நுண்நோக்கியை கிடையாக நகர்த்தி, குறுக்குக் கம்பிகள் உள் முனையில் வரும்வரை $X_1$, $X_2$ அளவீடுகளை எடுக்க. பின் செங்குத்தாக நகர்த்தி $Y_1$, $Y_2$. அட்டவணை 4.1-இல் பதிக.
- ரப்பர் குழாய் (உள்): குழாயை அதே நிலையில் வைத்து, உள் விட்டத்தின் கிடை/செங்குத்து அளவீடுகளை எடுத்து அட்டவணை 4.2-இல் பதிக.
- ரப்பர் குழாய் (வெளி): குறுக்குக் கம்பிகள் வெளி மேற்பரப்பைத் தொடும்வரை நகர்த்தி $X_3, X_4, Y_3, Y_4$ ஐ அளக்க — அட்டவணை 4.3.
📊 அளவீடுகள்
மூன்று அட்டவணைகள் (4.1 நுண்துளை, 4.2 ரப்பர் உள், 4.3 ரப்பர் வெளி). ஒவ்வொன்றிலும் $X_1, X_2, Y_1, Y_2$ (cm) → இரு திசை விட்டங்களின் சராசரி.
🧮 கணக்கீடு
நுண்துளை உள் விட்டம் = $\dfrac{(X_2-X_1) + (Y_2-Y_1)}{2}$
ரப்பர் உள் விட்டம் = $\dfrac{(X_2-X_1) + (Y_2-Y_1)}{2}$
ரப்பர் வெளி விட்டம் = $\dfrac{(X_4-X_3) + (Y_4-Y_3)}{2}$
ரப்பர் உள் விட்டம் = $\dfrac{(X_2-X_1) + (Y_2-Y_1)}{2}$
ரப்பர் வெளி விட்டம் = $\dfrac{(X_4-X_3) + (Y_4-Y_3)}{2}$
⚠ முன்னெச்சரிக்கைகள்
- அளவீட்டுக்கு முன் நுண்நோக்கியை ஆவி-மட்டத்தால் சமமாக்குதல் கட்டாயம் — இல்லாவிட்டால் கிடை/செங்குத்து அச்சுகள் ஒரு கோணத்தைக் கொள்ளும்.
- பின்விளக்கம் (backlash) தவிர்க்க — ஒரே திசையில் மட்டுமே சுழற்றி அளவீடுகளை எடுக்க (எ.கா. இடம்-வலம் மட்டும்).
- குழாயின் வெட்டுமுகம் நுண்நோக்கியின் அச்சுக்குச் செங்குத்தாக இருக்க வேண்டும்.
- குறுக்குக் கம்பிகள் உள் முனையின் மீது பொருந்தும்போது இணைகோடு வழுவைத் (parallax) தவிர்க்க கண்-நிலை சரியாக இருக்க வேண்டும்.
✅ முடிவு
நுண்துளையின் உள் விட்டம் (mm), ரப்பர் குழாயின் உள் & வெளி விட்டங்கள் (cm) ஆகியவற்றைப் பதிக. ரப்பர் வெளி-உள் வேறுபாட்டிலிருந்து குழாய்ச் சுவரின் கனம் கணக்கிடப்படும்.
குறிப்புரப்பர் குழாய் கிடையாக ஊடுருவ ~5 cm நீளம், ~5 mm விட்டம் கொண்டது. அதன் உள்ளே சற்று சிறிய மரத்துண்டு செருகி கிடை நிலைப்பாட்டை எளிதாக்குக. நுண்நோக்கியின் "செயல்திற நீளம்" (focusing length) கருவியின் தண்டில் அச்சிடப்பட்டிருக்கும் — பொருளை அந்த தூரத்தில் வைப்பது குவியத்தை எளிதாக்குகிறது.
NIE Physics Practical Handbook (2017) · Experiment 4, pp.11–13