Centrovaný optický systém. Geometrická optika
Pošlite svoju dobrú prácu do vedomostnej základne je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár.
Študenti, študenti absolventov, mladí vedci, ktorí používajú vedomostnú základňu pri štúdiu a práci, vám budú veľmi vďační.
Publikované na http://www.allbest.ru/
sústredený optický systém
Optický systém so stredom je optický systém, ktorý má os symetrie (optická os) a zachováva všetky svoje vlastnosti pri otáčaní okolo tejto osi.
Pri centrovanom optickom systéme musia byť splnené tieto podmienky:
· Všetky ploché povrchy sú kolmé na os,
· Stredy všetkých sférických povrchov patria k osi,
· Všetky membrány sú okrúhle, stredy všetkých membrán patria k osi,
· Všetky médiá sú buď homogénne, alebo rozloženie indexu lomu je symetrické okolo osi.
Optické systémy so stredovou orientáciou môžu obsahovať ploché zrkadlá a reflexné hranoly, ktoré porušujú optickú os, ale v skutočnosti neovplyvňujú symetriu systému (obrázok 1).
Obr.1. Centrovaný optický systém s prerušením optickej osi.
stredová ohnisková vzdialenosť objektívu optického systému
Objekt, ktorého hrúbka sa považuje za nulovú, sa nazýva tenká v optike. Pre takúto šošovku nevykazujú obojstranné roviny, ale jedna, v ktorej sa spájajú predné a zadné.
Zvážte konštrukciu dráhy lúča ľubovoľného smeru v tenkej zbernej šošovke. Na to používame dve vlastnosti. tenké šošovky:
Lúč, ktorý prechádza optickým stredom šošovky, nemení jeho smer;
Paralelné lúče prechádzajúce cez šošovku sa zbiehajú v ohniskovej rovine.
Zvážte zväzok SA ľubovoľného smeru, ktorý dopadá na objektív v bode A. Vytvorte čiaru jeho šírenia po refrakcii v šošovke. Za týmto účelom budeme vytvárať lúč OB, paralelný s SA a prechádzajúci optickým stredom O objektívu. Podľa prvej vlastnosti objektívu lúč OB nezmení svoj smer a pretína ohniskovú rovinu v bode B. Podľa druhej vlastnosti objektívu musí paralelný lúč SA po refraktácii pretínať ohniskovú rovinu v tom istom bode. Preto po priechode cez šošovku bude lúč SA sledovať cestu AB.
Podobne môžete vytvoriť aj iné lúče, ako napríklad lúč SPQ.
Označte vzdialenosť SO od šošovky k zdroju svetla u, vzdialenosť OD od objektívu k ohnisku lúčov pomocou v, ohnisková vzdialenosť OF f. Odvodíme vzorec týkajúci sa týchto množstiev.
Zvážte dva páry podobných trojuholníkov: 1) SOA a OFB; 2) DOA a DFB. Napíšte pomery
Rozdelenie prvého podielu o druhý, dostaneme
Po rozdelení obidvoch častí výrazu v a reorganizácii členov dorazíme na konečný vzorec
kde - ohnisková vzdialenosť tenkej šošovky.
Zobrazovanie s tenkou zbernou šošovkou
Pri prezentácii charakteristík šošoviek bol zvážený princíp konštrukcie obrazu svetelného bodu v ohnisku šošovky. Lúče, ktoré padajú na šošovku na ľavej strane, prechádzajú cez jej zadné zaostrenie, a tie, ktoré padajú vpravo cez predné zaostrenie. Treba poznamenať, že v rozptýlených šošovkách, naopak, je zadné zaostrenie umiestnené pred objektívom a predné za sebou.
Vytváranie obrazu objektívu objektov s určitým tvarom a veľkosťou sa získa nasledovne: napríklad čiara AB je objekt umiestnený v určitej vzdialenosti od šošovky, oveľa väčší ako jeho ohnisková vzdialenosť. Z každého bodu predmetu cez šošovku je nekonečný počet lúčov, z ktorých pre jasnosť je znázornený iba diagram troch lúčov.
Tri lúče vychádzajúce z bodu A prechádzajú cez šošovku a pretínajú sa na zodpovedajúcich bodoch zmiznutia na A 1 B 1, čím vytvárajú obraz. Výsledný obrázok je platný a prevrátený.
V tomto prípade bol obraz získaný v zaostrení konjugátu v ohniskovej rovine FF, trochu vzdialenej od hlavnej ohniskovej roviny F "F", prechádzajúcej rovnobežne s ňou cez hlavné zaostrenie.
Ak je objekt vzdialene ďaleko od objektívu, potom jeho obraz je získaný v zadnom zaostrení objektívu F "skutočný, obrátený a zmenšený do podobnosti bodov.
Ak je objekt blízky objektívu a nachádza sa vo vzdialenosti väčšej ako dvojnásobná ohnisková vzdialenosť objektívu, jeho obraz bude skutočný, obrátený a zmenšený bude umiestnený za hlavným zameraním na segment medzi ním a dvojitou ohniskovou vzdialenosťou.
Ak je objekt umiestnený na dvojitú ohniskovú vzdialenosť od objektívu, výsledný obraz je na druhej strane objektívu na dvojnásobnej ohniskovej vzdialenosti od neho. Obraz sa získa skutočne, obrátene a je rovnaký ako veľkosť objektu.
Ak je objekt umiestnený medzi predným zaostrením a dvojitou ohniskovou vzdialenosťou, bude obraz zaobratý za dvojitú ohniskovú vzdialenosť a bude skutočný, obrátený a zväčšený.
Ak je objekt v rovine predného hlavného zamerania šošovky, potom lúče, ktoré prešli cez šošovku, idú paralelne a obraz sa dá získať len v nekonečno.
Ak je objekt umiestnený vo vzdialenosti menšej ako hlavná ohniskovej vzdialenostilúče vyjdú z objektívu do rozbiehajúceho sa lúča a nikde sa nepretínajú. Obraz sa teda ukáže ako imaginárny, priamy a zväčšený, t. v tomto prípade šošovka funguje ako lupa.
Je ľahké si uvedomiť, že keď sa objekt blíži k nekonečnu k prednému zaostreniu objektívu, obraz sa posunie od zadného zaostrenia a keď sa objekt dostane do roviny predného zaostrenia, je z neho nekonečný.
Tento vzor má veľký význam pri vykonávaní rôznych druhov fotografických prác, a preto je potrebné určiť vzťah medzi vzdialenosťou od objektu k objektívu a od šošovky k rovine obrazu, je potrebné poznať základný vzorec objektívu.
Výpočet ohniskovej vzdialenosti a optického výkonu šošovky
Hodnota ohniskovej vzdialenosti objektívu sa môže vypočítať podľa tohto vzorca:
Index lomu materiálu šošovky, index lomu média obklopujúceho šošovku,
Vzdialenosť medzi sférickými povrchmi šošovky pozdĺž optickej osi, tiež známa ako hrúbka šošovky, a znamienka s polomerom sú považované za pozitívne, ak stred guľového povrchu leží vpravo od šošovky a negatívny, ak je vľavo. Ak je zanedbateľne malá v porovnaní s ohniskovou vzdialenosťou, takáto šošovka sa nazýva tenká a jej ohniská sa dá nájsť ako:
kde R\u003e 0, ak je stred zakrivenia vpravo od hlavnej optickej osi; R<0 если центр кривизны находится слева от главной оптической оси. Например, для двояковыпуклой линзы будет выполняться условие 1/F=(n-n_0)(1/R1+1/R2) (Эту формулу также называют формулой тонкой линзы.) Величина фокусного расстояния положительна для собирающих линз, и отрицательна для рассеивающих.
Hodnota sa nazýva optický výkon objektívu. Optická sila šošovky sa meria v dioptriách, ktorých jednotky merania sú a1.
Tieto vzorce možno získať dôkladným zvážením procesu vytvárania obrazu v šošovke pomocou zákona Snell, ak ideme z všeobecných trigonometrických vzorcov na paraxiálnu aproximáciu. Navyše, aby sme odvodili tenkú vzorec objektívu, je vhodné ju nahradiť trojuholníkovým hranolom a potom použiť tento vzorec uhol vychýlenia pre tento hranol.
Šošovky sú symetrické, to znamená, že majú rovnakú ohniskovú vzdialenosť bez ohľadu na smer svetla - doľava alebo doprava, čo sa však nevzťahuje na iné charakteristiky, ako sú odchýlky, ktorých veľkosť závisí od toho, na ktorú stranu šošovky sa otočí svetlo.
Publikované na Allbest.ru
Podobné dokumenty
Podstata šošovky, klasifikácia jeho konvexných (zberných) a konkávnych (rozptylových) foriem. Koncepcia zamerania objektívu a ohniskovej vzdialenosti. Vlastnosti konštrukcie obrazu v šošovke v závislosti od dráhy lúča po lomu a od umiestnenia objektu.
prezentácia bola pridaná dňa 02/22/2012
Rozpočtový výpočet optickej schémy. Určenie uhlového poľa okulára, priemer vstupnej žiačky monokulárnej, ohnisková vzdialenosť šošovky, priemer poľnej membrány. Aberačný výpočet okulára a hranolu. Hodnotenie kvality obrazu optického systému.
semester, pridaný 02.07.2013
Elementárna teória tenkých šošoviek. Určenie ohniskovej vzdialenosti veľkosti objektu a jeho obrazu a jeho vzdialenosti od šošovky. Určenie ohniskovej vzdialenosti veľkosti posunu šošovky. Veľkosť zväčšenia objektívu.
laboratórne práce, pridaná dňa 07.03.2007
Dokonalý optický systém. Výpočet hranolu, výber okulára. Axisymetrický a priestorový optický systém. Konštrukčné parametre, aberácia šošoviek a hranol. Výpočet monokulárnych aberácií. Uvoľnite kreslenie mriežky. Objekty priestoru triora.
skúmanie, pridané 10/02/2013
Odrazivý uhol prizmy. Uhol najmenšej odchýlky lúča od pôvodného smeru. Optický výkon zloženej šošovky. Bodový zdroj s kosinusovým rozložením svetelnej intenzity. Tvorba interferenčných pásiem. Svetelná intenzita v smere svojej osi.
skúška, pridané 12/04/2010
Zváženie rozsahu elektromagnetických vĺn. Zákon priamočiarého šírenia svetla, nezávislosť svetelných lúčov, odraz a lom svetla. Koncepcia a vlastnosti šošovky, definícia optickej sily. Vlastnosti obrázkov stavieb v šošovkách.
prezentácia bola pridaná dňa 28.08.2015
Vývoj funkčného diagramu zariadenia na meranie ohniskovej vzdialenosti pružného zrkadla. Výber a technické charakteristiky fotodetektora, motora, napájacieho zdroja a mikrokontroléra. Prezentácia elektrického konceptu zariadenia.
semester: 10/07/2014
Prehľad lomu a odrazu svetla na sférických povrchoch. Určenie polohy hlavného ohniska refraktívneho povrchu. Popisy tenkých sférických šošoviek. Formulácia tenkých šošoviek. Zobrazovanie objektov s tenkou šošovkou.
abstrakt, pridané 04/10/2013
Podstata zákona lomu svetla. Podmienka maximálneho a minimálneho rušenia. Pomer intenzity incidentu a odrazených vĺn. Určenie rýchlosti poklesu hrúbky filmu. Podstata dĺžky optickej dráhy a rozdiel optickej dráhy.
vyšetrenie, pridané 10/24/2013
Určenie ohniskovej vzdialenosti zberných a rozptylových šošoviek, zväčšenie a optická dĺžka mikroskopickej trubice, index lomu a priemerná disperzia kvapaliny, svetelná intenzita žiarovky a jeho svetelné pole. Štúdium zákonov fotometrie.
Z literatúry vyplýva, že použitie decentralizovaných šošoviek spôsobuje zakrivenie obrazu a zmenu astigmatizmu, chromatizmu, zväčšenia a skreslenia, ktoré nie sú pre symetrické body poľa rovnaké.
Pri výrobe a montáži sa používajú dve centrovanie: centrovanie samotnej šošovky a centrovanie šošovky v ráme.
Podstata strediacej šošovky. Centrovanie šošovky je operáciou spojenia optickej osi šošovky s osou základnej valcovej plochy (EB). Obrázok 1 O A O B - optická os. Pripomeňme si, že optická os je priamka, na ktorej leží ležiace centrá zakrivenia sférických povrchov šošovky; ak je jeden z povrchov šošovky plochý, potom optická os prechádza stredom zakrivenia gule a je kolmá na túto rovinu.
Obr. 1. Skicu optickej časti
Ak sa tieto dva riadky nezhodujú, objektív sa volá decentralizácie, Meranie dekarbonizácie je uvedené na výkrese objektívu. Decentricita sa vyskytuje v dôsledku hromadenia chýb vo všetkých predchádzajúcich operáciách spracovania mechanických šošoviek. Je dôležité poznamenať, že optická os a os základňového prvku sú vždy prekrútiť riadkov, t.j. línií ležiacich v rôznych rovinách. Vzťah kríženia je určený uhlom a vzdialenosťou medzi nimi.
Veľkosť odstránenej kvóty počas brúsenia závisí od pomeru medzi polomermi zakrivenia R objektív a jeho priemer D, ako aj znaky zakrivenia sférických povrchov. Príspevok sa zvyšuje s pomerom R: D.
Pri sústredení objektívu je inštalovaný tromi spôsobmi: na oslnenie; v samostrediteľnej kazete; na zariadení.
4.1. Inštalácia objektívu na oslnenie, presnosť centrovania oslnenia
Inštalácia objektívu na oslnenie sa používa, ak je možné stredové rozlíšenie objektívu presnejšie, nie presnejšie ako 0,04-0,1 mm (v niektorých zdrojoch 0,02-0,2 mm). Inštalácia sa uskutočňuje lepením strednej šošovky 3 so živicou 2 na rúrkovú mosadznú kazetu 1 upevnenú v vretene centrovacieho stroja (obrázok 2).
Obr.2. Schéma centrovania osvetlenia:
1-náplň, 2-živica, 3-šošovky, 4-diamantové brúsne koleso,
- optická os k centrovaniu,
- optická os po centrovaní
Objektív sa zahreje na 60 °, priloží sa na kazetu a až do zmrznutia živice sa pohybuje pozdĺž konca kazety, pozoruje sa voľným okom poloha vrcholu na povrchu objektívu zo zdroja svetla S, V tomto prípade sa vreteno ručne otáča a centrovanie končí, keď nedôjde k úderu.
Na centrovanie použitej tubulárnej náplne (pozri obrázok 3), ktorá je namontovaná v závitovom vretene stroja M, a je orientovaný pás DH6. To znamená, že osi vretena a skľučovadla sa nezhodujú. Preto je kazeta po inštalácii vo vretene opracovaná cez Ø d na dĺžku 10-15 mm (pre výstup z brúsneho kotúča). Potom prepichujú kužeľ k bodu a prednej plošine so šírkou 0,2 mm.
Táto operácia sa používa na získanie referenčných okrajov, ktoré sú striktne vycentrované vzhľadom na os otáčania vretena: vonkajší okraj pre konkávne plochy a vnútorný okraj pre konvexné povrchy.
Kolmosť čelnej plochy kazety sa kontroluje aplikáciou mazanej, leštenej dosky na rotačnú kazetu.
Na lepenie objektívu sa kazeta zahrieva alkoholovým alebo plynovým horákom, kužeľ a čelná plocha namazať živicou, po ktorej sa stlačí teplý šošovník (ohrievaný pri prúde horúceho vzduchu cez plameň horáka na 600) so stranou s menším polomerom zakrivenia. Pohybom šošovky pozdĺž konca kazety sa jej poloha dosiahne tak, že pri otáčaní vretena sa obraz žiarovky Sdané prednými a zadnými povrchmi šošoviek budú upevnené. Potom sa šošovka ochladí a nad ňou prežije z horkej vody z huby.
Obr. 3. Strediaca kazeta na tubusy
centrovanie vykonať brúsne kotúče z karbidu kremíka; Tvrdosť radu M2-CM2 a veľkosť zrna č. 3-12 sa vyberajú v závislosti od značky skla, veľkosti objektívu a tolerancie priemeru.
Rýchlosť otáčania nastavenie vretena závisí od pracovných podmienok. Pre šošovky s malým priemerom a rýchlosťou mäkkého skla je väčšia.
Priemer šošovky sa periodicky kontroluje (meria sa), zatiaľ čo kruh je vytiahnutý a brzda je brzdená. Po centrovaní sa kruh sklopí a čelný povrch je tvárený ručným pohybom fazetového pohára.
Presnosť centrovania, Táto metóda centrovania používa optický "systém", ktorý pracuje s očkom, t.j. prijímateľom žiariacej energie je oko. Dôležitou vlastnosťou oka je rozlišovacia schopnosť (rozlíšenie) - uhlová alebo lineárna veľkosť najmenšej vzdialenosti medzi dvomi bodmi alebo čiarami, pri ktorých systém vytvára samostatný obraz za špecifických testovacích podmienok.
Oko môže byť považované za druh optického zariadenia s množstvom optických vlastností.
Optický systém oka premieta obraz objektu na zadnú stenu sietnice. Ostrosť obrazu na sietnici objektov v rôznych vzdialenostiach od oka sa dosiahne zmenou ohniskovej vzdialenosti objektívu. Keď je prstencový sval stresovaný, zakrivenie povrchu šošovky sa zväčšuje (ohnisková vzdialenosť klesá) a objekty bližšie sú prudko znázornené. Vlastnosť oka, ktorá poskytuje ostrý obraz objektov rôznych vzdialeností, sa nazýva ubytovanie. Bod označený okom na zvyšok ubytovania sa nazýva ďaleko a pri maximálnom napätí blízko.
Pri pohľade s oko 4 toho istého objektu
MN (Obrázok 4, a) v rôznych vzdialenostiach
L a L’
veľkosť obrázka
l’
a l’’
bude tiež iný, pretože objekt bude videný s oko v uhle a
rôznych veľkostí.
Pre oko bez defektov (emmetropické) najvzdialenejší bod leží v nekonečno a blízkom bode vo vzdialenosti do 70 mm. Preskúmanie objektu nachádzajúceho sa v blízkom bode sa vyskytuje, ako bolo uvedené, pri maximálnom napätí ubytovania, ktoré je pre oko veľmi únavné. vzdialenosť najlepšie zobrazenie pri prezeraní malých predmetov pre emmetropické oko zodpovedá 250 mm. Jednou zo bežných nedostatkov oka je ametropia, prejavujúca sa vo forme krátkozrakosti (myopie), hyperopie (hyperopia).
Obr. 4. Optické pôsobenie oka
Pre myopické oko je najvzdialenejší bod v konečnej vzdialenosti. Preto objekty ležiace v nekonečno nie sú znázornené na sietnici, ale pred ňou (obr.4, v). Na korekciu myopie sa pred očami umiestňuje negatívna šošovka (okuliare).
Pre vzdialené oko leží najvzdialenejší bod za sietnicou (mimo oka). V tomto prípade je pred očkom umiestnená pozitívna šošovka. V prípade malej hyperpózie môže pozorovateľ počas očí získať ostrý obraz vzdialených objektov. V prípade krátkozrakosti to nemôže urobiť, pretože neexistuje žiadne negatívne ubytovanie.
Pri výpočte optického výkonu šošovky, určenej na korekciu emmetropického oka, je potrebné postupovať z pozície, že zadné zaostrenie šošovky musí zodpovedať vzdialenému bodu. Paralelné lúče (alebo ich pokračovanie v opačnom smere), ktoré padajú na šošovku, musia prechádzať zaostrením po lomu a pretože sa zaostrenie zhoduje s vzdialeným bodom, lúče vstupujúce do oka sa objavia (alebo zhromaždia) z ďalekého bodu oka a dávajte ostrý obraz vzdialeného objektu na sietnici. Napríklad, ak je myopia -2 dioptrie, potom najvzdialenejší bod leží na diaľku
preto by sa šošovka mala aplikovať s ohniskovou vzdialenosťou
, tj silou
dioptrie.
Podobne aj pre vzdialené oči; iba známka sily šošovky bude pozitívna.
Uvedené je potrebné vziať do úvahy pri vývoji a používaní optických mechanických meracích prístrojov s okulármi. Okulár by mal dovoliť do práce na každé oko v stave pokoja ubytovania.
Pri vývoji opticko-mechanických meracích prístrojov je potrebné brať do úvahy veľkosť očí žiaka. Najlepšie podmienky pozorovania budú, ak sa výstupná žiak zariadenia zhoduje so žiakom oka z hľadiska polohy a veľkosti. Umiestnenie žiakov je zabezpečené okuliarom (špeciálna vložka vystužená na okulári).
Najdôležitejším parametrom meracieho procesu je rozlíšenie oka (zraková ostrosť), pod ktorou sú dve viditeľné body viditeľné oddelene.
Rozlíšenie oka je určené pozorovaním bodových objektov, kontrastom K = 1 (čierne ťahy na bielom pozadí) a osvetlenie 50-200 luxov.
Navyše, rozlíšenie oka je určené štruktúrou sietnice. Ak sa obrazy dvoch bodov nachádzajú na jednom prvku prijímajúcom svetlo alebo na dvoch priľahlých prvkoch, tak tieto body nebudú vyriešené (pre pozorovateľa sa zlúčia do jedného miesta). Kužele (svetlo prijímajúce prvky oka) majú dĺžku približne 0,035 mm a šírku 0,006 mm. Nevyhnutnou podmienkou pre rozlíšenie je umiestnenie obrázkov dvoch bodov na prvkoch, medzi ktorými je voľný prvok. Uhlová vzdialenosť medzi dvoma maximálnymi rozlíšiteľnými bodmi sa určí z výrazu
, (1)
kde a '- šírkové kužele, D - optická sila oka (refrakcia oka).
dioptrie,
.
V meracej technológii je často potrebné odhadnúť posun jednej časti priamky v porovnaní s jej inou časťou (nerovná orientácia) alebo symetrické usporiadanie priamky medzi dvoma priamkami (bisektorové zarovnanie). V týchto prípadoch je obmedzujúci uhol rozlíšenia v strede šesťkrát menší (10 ").
Keď sa pozoruje pri najlepšej vzdialenosti, dva body sa vyriešia, ak sú umiestnené na vzdialenosti od seba rovnajúcej sa
, (2)
kde L - vzdialenosť najlepšieho videnia (250 mm), - riešenie sily oka alebo náhrady číselných hodnôt.
4.2. Inštalácia objektívu na autokolimátor. metóda Precision
Metóda je podobná predchádzajúcemu, len namiesto ľubovoľného svetelného zdroja sa používa autokolimátor a poloha zvlnenia je určená presným odčítaním na autokolamátorovej mriežke (obrázok 5).
Metóda je jednoduchá a vysoko výkonná.
Obr. 5. Strediace šošovky s autokolamentáciou rýchlosti ovládania:
1-kazeta, 2-šelaková živica, 3-autoklimačná trubica, 4-diamantové nástroje, centrá krivosti sférických povrchov A a B šošoviek
4.3. Inštalácia objektívu do samocentračnej kazety, presnosť metódy
Najproduktívnejším spôsobom je centrovanie šošoviek v samostrediteľnej kazete na strojoch CA-100, CA-10A, CA-150B (obrázok 6).
b) Znevýhodnené stupne slobody: na základni B - x, y, z na základni A -
Obr. 6. Schéma centrovania šošovky v samocentrickom zariadení:
Skľučovadlo s jedným prívodom, 2-šošovkový, 3-poháňané skľučovadlo, 4-osové otáčanie vretena, 5-diamantový nástroj (kruh),
- centrá zakrivenia sférických povrchov A a B v dvoch polohách - pred a po inštalácii
Samostrediteľná kazeta pozostáva z dvoch súčasne sa otáčajúcich polovíc - ľavej a pravej kazety. Sú namontované na vretenách stroja takým spôsobom, že osi ich okrajov sa zhodujú s osou otáčania vretena. Búšenie okrajov kaziet by nemalo presiahnuť 1-2 mikróny.
Objektív umiestnený medzi kazetami pod pôsobením pružiny sa bude pohybovať v smere od jeho hrubého do tenkého okraja, až kým sa optická os objektívu nezrovnaje s osou otáčania vretena.
Objektív sa inštaluje nasledovne: pracovník starostlivo aplikuje šošovku na ľavú kazetu a zbaví ju troch pohybov - x, y, z (pozri obrázok 6 pre schému založenia). V tomto bode je optická os v uhle k osi vretena (). Potom pracovník jemne uvoľní pružinu pravého zásobníka a optická os sa otáča a je zarovnaná s osou vretena. Objektív na základni B, dodávaný nosičom 3, stráca dve otáčky.
Pre presnosť inštalácie je dôležitý uhol posunu objektívu. (pozri obrázok 6), ktorý je pre bikonvexné a bikonkávové šošovky súčtom zvieracích uhlov a povrchov šošoviek a meniskus - pozitívny rozdiel týchto uhlov.
Uhol posunu šošovky je tvorený dotyčnicami na polomery zakrivenia povrchov šošovky, vedených cez bod dotyku s okrajom kazety. Úhly medzi určenými polomermi zakrivenia a osou šošoviek sú uhly zovretia a.
Bolo experimentálne založené [Sulim], ktoré šošovky majú úhlový posun
dobre namontované a vycentrované s presnosťou 0,01 mm. Úhlové šošovky
inštalované horšie a sústredené s presnosťou 0,02-0,03 mm. Pri ďalšom znižovaní uhla posunu menej
Táto metóda nie je zvyčajne centrovaná.
Po inštalácii šošovky obsahujú vreteno a hladko dodávajú diamantové koleso. Rýchlosť otáčania vretena a rýchlosť posuvu závisí od tvrdosti skla, hrúbky objektívu a abrazívnych vlastností kolesa. Režimy spracovania sa vyberajú empiricky.
Sila pružiny valcového vretena je 20-80 N (2-8 kg) a zvyšuje sa so zvýšením priemeru šošovky na 295 N.
4.4. Inštalácia na zariadení
Centrovanie šošoviek na zariadení (obrázok 7) umožňuje použitie rôznych meracích systémov: rovný, zakrivený, mikroskop s automatickým mikroskopom s obrazovkou, CCD, ktorý výrazne rozširuje rozsah aplikácie.
Obr. 7. Vycentrovanie na prístroji
Pri tomto spôsobe (obrázok 8) je stred spodnej gule časti 6 vždy umiestnený na osi nábojnice 5, preto je potrebné inštalovať len stred O2 horného povrchu, čo značne zjednodušuje proces. Ukazuje sa, že presnosť procesu závisí hlavne od presnosti snímania a čítania.
Pozrime sa podrobnejšie na každú z týchto metód.
V autokolimačnom mikroskopu (obrázok 9) svetelný lúč žiarovky 1, ktorý prechádza cez kondenzátor 2, odrážaný od deliacej dosky 3 a zrkadla 4, osvetľuje mriežky 5 a 6 rozmiestnené pozdĺž osi k hĺbke poľa čočky kolimátora 7. Mriežky 5 a 6 predstavujú kríže: jedno - priehľadné na tmavom pozadí, druhé - nepriehľadné na svetlom pozadí. Obrazy týchto mriežok sú premietané šošovkou 7, hranolom 8, rovinnou rovnobežnou doskou 9 a mikrošošovkou 10 do roviny mikroskopu, do ktorej je postupne umiestnený buď stred zakrivenia, alebo vrchol meraného povrchu.
Odrazený svetelný tok prechádza cez mikrošošovku 10, odráža sa od dosky 9 a diagonálnej čelnej plochy hranola 11, prechádza šošovkou 12, hranolovou kocku 13, hranolom 14 a vstupuje do okulára 15, cez ktorý obsluha vidí autokalový obraz kríží mriežok 5 a 6. V prednej ohniskovej rovinou okulára je umiestnená mriežka 16, ktorá je označená referenčným indexom vo forme vodorovnej čiary a riadiacou kružnicou malých rozmerov, ktorá vykonáva funkciu referenčného bodu pre centrovanie meranej šošovky.
Obr. 8.ja - kolimátor; II - mikroskop; 1 - lampa, 2 - kondenzátor, 3 - skúšobný objekt, 4 - objektív, 5 - trn, 6 - objektív na inštaláciu, 7 - objektív, 8 - mriežka, 9 - okulár, 10 - hranol, 13 - okulár
Obr. 9. Schéma autokolamentového mikroskopu
1 - iluminátor, 2 - kondenzátor, 3 - deliaca doska, 4 - zrkadlo, 5 a 6 - mriežky, 7 - šošovka, 8 - hranol, kocka-hranol, 14 - hranol, 15 - okulár, 16 - sieťovina, 17 - inštalovateľná šošovka, 18 - jadro
Optická schéma meracieho mikroskopu (obrázok 10) pozostáva zo šošovky a troch referenčných častí. Obrazy meraného objektu, ako aj hlavné a referenčné stupnice sú premietané na obrazovkách. V čítacích systémoch sa používajú optické mikrometre.
Obrysy meraného objektu sa pozorujú na pozorovacej clone (pri slabom osvetlení) alebo sa pozerajú cez binokulárny prístroj (pri vysokom osvetlení). Odpočítavanie pohybu vozíkov sa uskutočňuje podľa obrazu hlavnej a referenčnej stupnice.
Svetlo zo svietidla 17 konštantným kondenzátorom 16 a vymeniteľným osvetľovacím systémom 18, 19 alebo 20 smeruje k vymeniteľnej šošovke 10, 11, 12 alebo 13 (zväčšenia ,
, a resp.) osvetľujúcim meraný objekt P. Obraz objektu je premietaný šošovkou cez hranol 3 a ochranné okuliare 9 do roviny sklenenej dosky 5 prerušovanými čiarami. Dosku môžete otáčať zotrvačníkom
, Obrazový obraz objektu a mriežkových čiar cez kolektív 8 je premietaný šošovkou 6 pomocou zrkadiel 7 a 1 na pozorovacej stene 2. Goniometrický optický čítací systém je znázornený na rovnakom obrázku.
Svetlo zo svietidla 27 cez kondenzátor 26, svetelný filter 25 a tím 24 je zaslané do sklenenej končatiny 4 (cena rozdelenia a) uhol zdvihu hlavy. Končatina je pevne spojená s prerušovanou mriežkou a otáča sa s ňou. Objektív 23 vyčnieva osvetlenú časť končatiny do roviny pevnej čítacej (minútovej) stupnice. Obraz spoločného oboch stupní je premietaný šošovkou 22 cez hranol 21 a zrkadlo 15 na čítacom goniometri 14.
Obr. 10. Diagram mikroskopu na meranie obrazovky
4.5. Orientácia objektívu v ráme
Existuje niekoľko spôsobov, ako stredobodovať šošovky, keď sú pripojené k okraju a jedným z nich je autokolimácia. Takáto zlúčenina sa nazýva autokolamácia.
Autocolimátor centrovanie .
Objektívy určené na autokolamentáciu v optickom obchodnom centre s nízkou presnosťou 0,03 - 0,1 mm.
Rámy pre šošovky sú vyrábané v strojárni s toleranciou pre základný priemer a konce základne. Potom sú šošovky upevnené v rámoch valcovaním alebo závitovým krúžkom. O centrovaní je jedno.
Napríklad, vezmite objektív fotografického objektívu do rámu, ktorého výkres je znázornený na obr. Na výkrese je zvyčajne špecifikovaná tolerancia pre decentrovanie - s označením alebo textom v poli výkresu. Napríklad "nesúlad osí
a osi 20 nie viac ako 0,01 m. "
Obr. 11. Príklad šošovky v ráme pre autokolamentáciu.
Na vykonanie centrovania je potrebný presný sústruh, ktorého vreteno má búšenie nepresahujúce 3-5 mikrónov, optické zariadenie nazývané autokolamentačnou rúrkou YuS-13 *, ktoré A.A. Zabelin a nastaviteľná centrovacia kazeta.
4.5.1. Zariadenie autokolamentačnej skúmavky YuS-13
Diagram trubice Zabelin je znázornený na obr. 12. Obsahuje: pohyblivú šošovku 14, iluminátor so zdrojom 10, chladič 11 a zrkadlo 12; šošovka a iluminátor rozdeľuje zrkadlo 13, ktoré má priehľadný otvor (otvor) alebo kríž; Mikroskop M pozostáva z šošovky 4, meracej mriežky 6 a okulára 5. Obrazovka 17 sa používa na zaznamenávanie hlbokých odchýlok.
Obr. 12. Autokolamizačná trubica YuS-13 zariadenia
4.5.2. Skľučovadlo centrovania zariadenia
Zariadenie kazety je schematicky znázornené na obr. 13. Skladá sa z týchto hlavných častí. Spojka 1 sa používa na upevnenie a orientáciu kazety na vretene. Centrovanie bude presnejšie, presnejšie skľučovadlo je nastavené vzhľadom na os vretena. Najpresnejšia orientácia je možná s kužeľovou stopkou, t.j. namiesto pristávacieho pásu D by mala byť stopka. Spojka je vybavená telesom 2 kazety vo forme puzdra so štyrmi radiálnymi skrutkami 4, ktoré sa používajú na pohyb vnútrajšku kazety cez sklo 3 v rovine XOY. Skrutky 5 slúžia na otáčanie guľovej podložky 6 (konvexné alebo konkávne) s rámom namontovaným na podložke pomocou šošovky.
Hlavné parametre kazety: skutočný polomer
guľová podložka 6; skutočnú vzdialenosť B od hornej časti podložky až po jej koniec. Aktuálne parametre a B sú aplikované na kazetu značkou.
Výber centrovacej kazety je určený polomerom zakrivenia povrchu stredovej šošovky, s ktorou začína proces centrovania. Napríklad negatívna kazeta sa používa iba pre veľké negatívne polomery zakrivenia prvého povrchu strednej šošovky.
Obr. 13. Schéma upínacieho skľučovadla.
Polomer prvého povrchu šošovky určuje dĺžku prechodového tŕňa k centrovacej kazete (pozri nižšie).
4.5.3. Centrovací proces
Zabelinova trubica bola inštalovaná do koní s dvoma skrutkami 9 (jeden z nich nie je znázornený na obr. 14) so sklonom rúrky v dvoch vzájomne kolmých smeroch, ktoré vyrovnávajú os rúry s osou otáčania vretena. Rám s objektívom je umiestnený v centrizačnej kazete (obrázok 14, a) tak, že stred O1 jej povrchového zakrivenia najbližšie k trubke je v rovine strednej časti guľovej časti náboja 1 (táto rovina je kolmá na os vretena). Ak dĺžka rámčeka neumožňuje kombinovať O 1 a O, vyberte ďalšiu kazetu alebo použite medzikus (pre výpočet tŕňa, viď nižšie). Zapnite iluminátor. Svetelný lúč zo svetelného zdroja 10 je odrazený od kondenzátora 11 po odrazení od zrkadla 12 na rovine zrkadla 13 s priehľadným otvorom (otvorom) alebo krížom. Objektív 14 premieta lúče do bodu na optickej osi autokolaminátora.
Obr. 14. Scentrovanie na autokolimátor
Pri posúvaní brko 8 koníku stroja, v ktorom je rúrka 7 inštalovaná cez kužeľovitú stopku, je obrazový bod (bod) vytvorený šošovkou 14 vyrovnaný s rovinou stredov zakrivenia šošovky O1 a stredom zakrivenia O guľovej šálky zásobníka. Moment náhody je určený ostrým obrazom membrány viditeľnej v okulári 5, pretože lúče odrazené od povrchu šošovky idú svojou cestou v opačnom smere (označené čiarkovanou čiarou so šípkou) a sú premietané šošovkou 14 na rovinu zrkadla 13. Odsadený obraz membrány je zobrazený pod mikroskopom M na jeho mriežka 6. Ak je posun veľký, obraz padá na obrazovku 17 a počas nastavovacieho procesu sa nestratil. Pri otáčaní vretena bude tento obrázok opisovať kruh s priemerom D.
Teraz bod O 1 je zarovnaný s osou vretena. Za týmto účelom otáčaním skrutiek 15 umiestnených cez 90 ° okolo osi vretena sa pohyblivá časť skľučovadla posúva pozdĺž osi Y a Z tak dlho, až je bod O 1 vyrovnaný s osou vretena, pričom pohyblivá časť, t.j. D = O (viď obr. 14, b) a búšenie strediska O1 počas otáčania sa nerešpektuje.
Potom sa šošovka 14 posunie do autokolaminátora, aby sa získal ostrý obraz membrány tvorenej lúčmi lúčov odrážaných od druhého povrchu šošovky so stredom zakrivenia O2. Ak je otáčanie vretena pozorované posunom obrazu membrány, potom otáčajte skrutkami 16 (obr.14, c) otáčaním sférickej časti kazety, až kým sa odstráni rytmus obrazu membrány na mriežke 6 mikroskopu. To znamená, že stred O 2 leží na osi vretena. Toto spôsobí posun stredu O 1 z osi vretena, ako aj to, koľko bude zobrazené nižšie.
Objektív 14 v tele autolótera môže posunúť obraz membrány (bodu) z konca rúrky vo vzdialenosti -15 cm na
a až od 9 cm, čo umožňuje centrovacie šošovky s polomerom pracovných plôch takmer akejkoľvek veľkosti. Avšak posun šošovky 14 mení lineárny nárast
ktoré sa musia brať do úvahy pri meraní decentralizácie. Hodnota decentralizácie C, vytvorená vtedy, keď sa stredy zakrivenia O1 alebo O2 povrchu šošovky nezhodujú s osou otáčania vretena, sa určujú podľa vzorca
, (3)
kde je lineárne zväčšenie autokolimátorovej šošovky,
- lineárne zväčšenie mikroskopu, m - cena rozdelenia mriežky mikroskopu, D - priemer kružnice, ktorý je opísaný obrazom membrány v rovine mriežky mikroskopu, N - počet rozdelení mriežok zodpovedajúcich priemeru D.
Výsledkom je, že držiak objektívu bude mať prenos v pomere k osi vretena, ale optická os O 0 O 2 (s chybou) je vyrovnaná s osou vretena (pozri obrázok 14, c). Deformácia ráfika vyplývajúca z vyrovnania sa odstráni ošetrením základných plôch (pozri obr. 12, c a 13) bez odstránenia ráfika zo strediacej kazety. Vonkajší povrch rámu 20 sa opracováva na veľkosť rovnajúcu sa priemeru skrine objektívu s minimálnou potrebnou vzdialenosťou (asi 0,01 mm). Koniec ráfika sa odreže tak, aby vydržal veľkosť špecifikovanú na výkrese 0.54 0,01 mm (pozri obrázok 11). Vzdialenosť od objektívu až po koniec je meraná indikátorom zobrazeným na obr. 15, a. potom sa rám odstráni z centrovacieho skľučovadla a nainštaluje sa v upínacom skľučovadle sústruhu na obrábaných povrchoch základne (pozri obrázok 15, b). Rez druhý koniec rámu rámu tak, aby odolal veľkosti 3 0,01 mm na druhý povrch šošovky. Proces centrovania objektívu skončil.
Obr. 15. Spracovanie ráfika šošovky po centrovaní
4.5.4. Určenie metodologickej chyby metód centrovania
Konštrukcie sú vytvorené na príklade bikonvexnej šošovky (obrázok 16). O 1 O 2 - k optickej osi centrovanie, O - skľučovadlo guľa stredová os sa zhoduje s osou skľučovadla v XYZ súradnicovom systéme, osi vretena sa zhoduje s osou OX. Najprv posunieme kazetu do roviny YOZ tak, aby sme spojili bod O 1 s bodom O. Osa zásobníka bude mať novú pozíciu. Stred gule kazety sa pohybuje do bodu
, stred zakrivenia O 2 sa posunie do bodu , Otáčaním skrutiek otočte sférickú časť kazety okolo stredu, aby ste presunuli stred gule O 2 z bodu na os vretena do bodu
, Na tomto otočte prvé centrum zakrivenia O 1 z bodu presunúť sa na bod
, Optická os O 0 O 2 sa nezhoduje s osou otáčania vretena, "objaví sa nešpecifikovaná metóda."
Je zrejmé, že na zníženie tejto chyby by sa malo začať centrovanie od povrchu šošovky, ktorý je umiestnený presnejšie vzhľadom k osi vretena, alebo opakovať celý proces.
Obr. 16. Schémy definície metodickej chyby
4.5.5. Matematický model
Na výpočet presnosti umiestnenia osí podľa schémy na obr. 17 vyvinul matematický model.
Sú nastavené dve priesečníky. a b. lietadlo a získaný paralelným prenosom a b na priesečník.
Obr.1 7. Schéma na vytvorenie matematického modelu
, b
, a kolineárne;
Kanonické rovnice:
direct:
,
priame b:
,
kde
.
vektor
,
;
Skalárny produkt:
Vzdialenosť medzi prekríženými bodmi:
Uhol medzi križovatkou:
. (5)
4.6. Schémy na výpočet uhla a vzdialenosti medzi optickou osou a osou rámu
Určenie vzdialenosti (obrázok 18)
Obr. 18. Schéma na výpočet vzdialenosti medzi optickou osou a osou rámu
Os meracieho zariadenia sa zhoduje s OZ; ach 1
- stred pravého okruhu, ach 2
stred ľavej gule, segmenty
a
určiť oddelenie pravého a druhého povrchu.
vzdialenosť medzi a OZ
postavené v nasledujúcom poradí. Vzlietli sme lietadlo XOYkolmý OZ, potom vzdialenosť je definovaná ako vzdialenosť medzi svojimi ortogonálnymi výstupkami na túto rovinu (t.j. XOY). Ortogonálna projekcia OZ - to je bod ach, vytvoríme projekciu, ktorá navrhne bod ach 2
- to je bod prostriedky
- projekcia a kolmo OH - požadovanú vzdialenosť. Vypočítajte túto vzdialenosť.
Vektorizovať segmenty:
;
;
rovnice: alebo všeobecnú rovnicu čiary
.
Predstavujeme zápis; A potom - všeobecná rovnica riadku.
Vzdialenosť od bodu na trať:
Určenie uhla (obrázok 19)
Pohyboval sa paralelne k sebe OZ k bodu, potom - požadovaný uhol.
alebo (7)
Prenesieme paralelne k sebe segment do križovatky s at Hpotom skutočná poloha vzdialenosti medzi a OZ.
Obr. 19. Schéma na výpočet uhla medzi optickou osou a osou rámu
Vykonali sa výskumy pre desať typov šošoviek uvedených na obr. 20.
Obr. 20. Typy šošoviek
Podľa výskumu bola zostavená tabuľka možností metód centrovania:
Tabuľka 1.
presnosť |
Konštrukcia šošoviek, č. |
Druh výroby |
produktivita |
Nástrojové náklady |
poznámka |
|
Oslnenie osvetlením oka |
jemne sériovo |
|||||
Na oslnenie s AK: na oslnenie s okulármi |
sériový |
|||||
Na oslnenie s AK: cCD oslnenie |
||||||
V samočiniacom skľučovadle |
stredný sériový |
zostatková decentralizácia sa nezmeriava |
||||
Orientácia v adaptácii: mikroskop s okulármi |
sériový |
|||||
Centrovanie v zariadení: mikroskop s obrazovkou |
stredný sériový |
|||||
Centrovanie v adaptácii: mikroskop s |
stredný sériový |
|||||
Zostrenie ráfika (okulár) |
sériový |
|||||
Centrovanie ráfika (CCD, monitor) |
stredný sériový |
4.7. Pri výbere kazety a výpočte tŕňov
Ako už bolo spomenuté vyššie, centrovanie šošoviek sa spravidla musí začať elimináciou deformovania povrchu najbližšieho k mikroskopu. Vo výnimočných prípadoch, keď je stred zakrivenia guľovej časti nábojnice zarovnaný so stredom zakrivenia povrchu šošovky, ktorý nie je najbližšie k mikroskopu, je centrovanie povrchov šošoviek uskutočňované striedavo použitím spôsobu postupných aproximácií.
Polomer prvého povrchu strednej šošovky určuje dĺžku prechodového tŕňa k centrovacej kazete. Dĺžka tŕňa je rovná vzdialenosti medzi podpornými koncami centrovacej kazety a rámom stredovej šošovky. Výpočet dĺžky prechodového tŕňa je znázornený pomocou špecifických príkladov.
Obr. 16. Schémy pre výpočet prechodových objímok so stredovým zaoblením
a - pozitívna kazeta, b - negatívna náplň
Príklad 1 Pozitívna kazeta.
V závislosti od konkrétnych údajov objektívu existujú dve možnosti na výpočet prechodového vretena.
Možnosť 1.
Pre prvý povrch strednej šošovky je vybraný povrch s polomerom R / 1 a stredom v bode (obrázok 16 a)
Dĺžka trn L je určená vzorcom:
L = R / n-R / 1-B-P-d
Možnosť 2.
Pre prvý povrch je vybraný povrch s polomerom R // 1 a stredom v bode O // 1 (obrázok 16, a). Potom dĺžka tŕňa L rozhodne:
L = R // n-R // 1-B-P
Príklad 2 Záporná kazeta.
Stanoví sa dĺžka tŕňa (obrázok 16, b)
L = Rn-R1-B-P-d
4. 8. Umiestnenie optických prvkov počas montáže
Pri montáži základnej zostavy je spojenie dvoch častí priamym mechanickým kontaktom ich povrchov. Spojenie je interakcia častí v súlade s ich funkčným účelom. Upozorňujeme, že tu slovo "spojenie" neznamená proces uvádzania jednej časti na inú, ale znamená štát. Pripojené súčiastky kontaktný pár.
Aby dvojica kontaktných dvojíc počas prevádzky nebola porušená, je predmetom uzavretia silou, formou, upevnením.Pri vytváraní zlúčenín sa používa terminológia výrobných postupov, t.j. sa hovorí, že časť je založená alebo orientovaná, čo znamená založenie (orientácia) privádzania určitej polohy špecifikovanej výkresom časti, ktorá sa má spojiť vzhľadom na základňu. Je potrebné jasne pochopiť, že založenie a konsolidácia sú dve rôzne veci. Nemôžete povedať, že "podrobnosť je opravená", najprv je tento údaj založený a v prípade potreby je opravený.
Existujú počiatočné (všeobecné) schémy založenia pre typické založené orgány: pozri tabuľku. 2.
Zvážte založenie rámca najsilnejšej optickej časti - objektívu. Základňa nezávisí od konfigurácie objektívu. Pripomeňme si, že pri zakladaní na dosiahnutie určitej polohy optickej osi šošovky - kombinácia osi s geometrickou osou základnej plochy rámu. Odklonenie osi je odhadnuté dekantérmi prvého a druhého druhu. Decentralizácia prvého druhu je priečny posun objektívu pozdĺž osí X a Y (označených x a y), pozri tabuľku. 2. Druhým typom dekantovania je sklon (otáčok) šošovky vzhľadom k osi základnej plochy rámu.
Na obr. 22a, b znázorňuje typickú konštrukciu zakladania a upevnenia plocho-konvexnej šošovky so závitovým krúžkom.
Zásady orientácie kruhových tvarov optických častí (šošoviek, rovinných rovníc, sklenených dosiek, svetov, mriežok atď.) V spojení s ich mechanickými základnými časťami závisia od typu dielca (jeho konfigurácie) od požiadaviek na funkčnú presnosť a spoľahlivosť spojenia.
Znevýhodnené stupne voľnosti stanovuje projektant na základe stavu spojenia. Ak sa na kĺbe vyskytuje niekoľko povrchov tej istej časti, hovorí sa, že sú založené na súbore základov. V tomto prípade by návrhár mal používať nasledovné pravidlá, aby sa nestranila časť "extra" stupňa slobody (to sa tiež nazýva nadstavba).
Klasifikácia základných párov kontaktov
Tabuľka 2.
Kombinácia povrchov páru |
Triedy párov |
||||
Sféra a sféra |
|||||
Guľa a valec |
|||||
Guľa a rovina |
|||||
Valec a valec |
|||||
Válec a rovina |
|||||
Rovina a rovina |
Pravidlo jedna. Pri založení by mala byť vždy hlavná databáza (GB).
GB je povrch, ktorý zbavuje časť najväčšieho stupňa voľnosti a zodpovedný za hlavnú funkciu spojenia.Ako GB možno použiť rovinu: lietadlo zbavuje časť troch stupňov slobody, nazýva sa treťou triedou kontaktného páru (P 3): "dlhý" valcový povrch, zbavuje časť štyroch stupňov voľnosti, nazýva sa dvojicou kontaktov
štvrtá trieda (P 4): a nakoniec kužeľový povrch - kontaktný pár piatej triedy (P 5).
Pri založení GB musí byť.
Pri priradení iných základov by mal návrhár používať
Druhé pravidlo. Pri založení množiny základov by každá nasledujúca základňa (po hlavnej základni) nemala duplikovať funkciu predchádzajúcej základne. Príklady možnej duplikácie sú uvedené na obr. 21. Na obrázku 21 a zrejmé zdvojenie, ktoré je potrebné vylúčiť zmenou konštrukcie, pozri obrázok 21, b.
Obr. 21. Príklad duplikácie v negramotnom návrhu pripojenia.
Pozrime sa na príklady týchto pravidiel pre založenie šošoviek a určenie rozmerov rámu - základnej časti - viď obr. Vo všetkých prípadoch je hlavnou úlohou základne spojiť optickú os objektívu 00A (0 1 0 2) s geometrickou osou spojovacieho základného prvku (BAS).
Obr. 22. Typické schémy na zakladanie a upevnenie šošoviek: a) GB guľa šošovky, b) rovina GB, c) šošovky GB-gule, d) a e) GB guľa R 2 ; 1 - šošovka; 2 - rám; 3 - upevnenie závitového krúžku
Podľa diagramu na obrázku 22 a hlavnou základňou je prstencová čiara šošovky, guľa. A prichádza do kontaktu s rámom na prstencovom okraji. Jedná sa o dvojicu kontaktov triedy P 3, ktorá zbavuje šošovku troch stupňov voľnosti - posuny pozdĺž os XYZ (samotné posuny sú označené malými písmenami x, y, z). Otáčky šošovky sú regulované prídavnou základňou - valcovým povrchom šošovky. Jedná sa o dvojicu kontaktov triedy P 2, čím sa zbaví objektívu dvoch otáčok ω x a ω y. A kontakt v páre musí mať zaručenú medzeru. Takže toto zakladanie zaisťuje priečny posun šošovky (dekarbonizácia druhého druhu) nie je viac ako polovica súčtu tolerancií na vonkajšom priemere šošovky a priemeru kontaktu rámu.
Ak je presnosť vlákna v kruhu menšia ako presnosť pristátia na DN7 (čo sa zvyčajne vyskytuje), potom uhol sklonu osi 00a bude β = arctan (? / L), kde? - maximálna vzdialenosť podľa D7 l - dĺžka kontaktných plôch.
Pri založení schémy obr. 22, b, úloha hlavnej základne je vykonávaná úzkym prstencovým pásom na povrchu B šošovky, ktorého šírka, rovnajúca sa polovici rozdielu medzi priemerom svetlosti a priemerom šošovky, je normalizovaná normami. V tomto prípade sa získa dvojica kontaktov triedy P3 (z, ω x, ω y). Dodatočná základňa - valcová plocha - dvojica triedy P 2 x, y).
Porovnanie schém ukazuje veľký rozdiel vo funkčnej výkonnosti. Takže v druhom prípade dvojica P 2 "riadi" deenteráciu prvého druhu a páru P 3 v prvom prípade. V prvom prípade musí byť D St presná a druhá bežná presnosť.
Na obr. 22, g a d je znázornené zakladanie a upevnenie meniskového závitového krúžku neseného sférickým povrchom na hrebeňovom okraji - ide o kontaktnú dvojicu P3 (x, y, z). Pri naskrutkovaní závitového krúžku bude otáčanie šošovky určované hlavne veľkosťou medzery? S vo vnútri, v ktorej je možné otočiť? Φ x, y ≈ C / (R 2 * Cos).
Zvážte účinok upevňovacej sily zo závitového krúžku na miesto objektívu v ráme (pozri obrázok 23).
Obr. 23. Schéma na určenie účinku sily zo závitového krúžku na miesto objektívu
Ako je zrejmé z obrázku, na strane okraja pôsobí reakčná sila N na šošovku (v dôsledku sily F na boku krúžku so závitom) s komponentom T, ktorý posúva šošovku pozdĺž osi X (až kým sa objektív nedotkne opačnej strany okraja), keď je tento komponent väčší ako komponent T "Trecie sily F Tr medzi šošovkou, krúžkom a okrajom. Takže tento kontakt, ktorý obmedzuje posun šošovky pozdĺž osi Z, tiež odvádza posun šošovky pozdĺž osi Y a X. [
Treba poznamenať, že posun objektívu nastane, keď je splnená podmienka α\u003e 2ρ alebo približne
D / 2R\u003e = 2, 0,3 (*),
kde ρ je uhol trenia, R je polomer šošovky, je koeficient klzného trenia materiálov rámu a šošovky.
Teraz je potrebné zistiť, ktoré základy obmedzujú otáčky objektívu.
Existujú dve možnosti. Po prvé presnosť závitu je malá a presnosť pristátia poi Ø D l je vysoká, potom bude otáčanie šošovky obmedzené kontaktom šošoviek na Ø D l a uhol β nakláňania osi sa rovná arctg (? / L).
Druhá možnosť, presnosť vlákna je vyššia ako priľnavosť pre Ø D l, potom uhol
β = arctg (a / l) (**),
kde? - vzdialenosť v závite, l - dĺžka závitu.
Keď podmienka (*) nie je splnená, šošovka sa nepohybuje pozdĺž osi X a úloha hlavnej základne sa predpokladá v závitovom krúžku, čím sa šošovka zbaví pohybu pozdĺž Z a otáča sa ω x, ω y. Presnosť tejto "deprivácie" môže byť určená výrazom (**).
Analýza uvažovaných podmienok zakladania nám umožňuje dospieť k záveru, že požiadavky (tolerancie) parametrov rámu, závitového krúžku a spojovacej šošovky budú rôzne a závisia od konfigurácie spojenia a stavu (*).
Napríklad, ak je podmienka (*) splnená v zlúčenine znázornenej na obr. 21 a otvor Ø Ø rámu by mal byť koaxiálny s osou otvoru Ø Db a v spoji znázornenom na obr. 21, b tohto nastavenia nie je potrebné, ale je potrebné zarovnanie Ø D b a Ø DH7. Tolerancia na priemere šošovky musí byť tesná a tolerancie na závitovom krúžku sú voľné.
Pozornosť by sa mala venovať takým "drobným" problémom, ktoré často spadajú z pohľadu dizajnéra a technológa. Takže napríklad podperná hrana rámu rámu by nemala mať otryskanie a otryskanie, preto by pohyb smeru frézy mal byť počas jeho spracovania od okraja do "telesa" časti (obr.24, a) a kedy by sa znížila deformácia okraja rámu a šošovky pri pripojení posledný okraj vykonáva uhol 135 °, alebo v uhle dotýkajúcej sa sférického povrchu šošovky (obrázok 24, b, c). Je potrebné zabezpečiť umiestnenie vrcholov kužeľového povrchu okraja na základnej osi rámu.
Obr.24 , Umiestnenie okraja na okraji
Presne povedané, takýto systém by sa nemal nazývať autokolimátor, pretože kolimácia v jeho pôvodnom zmysle znamená paralelný priebeh lúčov. Avšak široká prax používania metód autokolaminácie rozšírila tento názov na systémy pracujúce s neparalelnými lúčmi.
Optické prístroje- zariadenia, v ktorých je žiarenie akejkoľvek spektrálnej oblasti(ultrafialové, viditeľné, infračervené) prevedený (vynechané, odrazené, lámané, polarizované).
Uctievanie historických tradícií, optické zariadenia bežne nazývané viditeľné svetlo.
Pri počiatočnom posúdení kvality pomôcky sa posudzujú iba hlavnéjeho vlastnosti:
- pomer otvor- schopnosť koncentrácie žiarenia;
- rozlíšenie výkonu - schopnosť rozlíšiť priľahlé detaily obrazu;
- zvýšiť - pomer veľkosti objektu a jeho obraz.
- Pre mnohé zariadenia je definujúcou charakteristikou zorné pole- uhol, v ktorom sú od stredu zariadenia viditeľné extrémne body objektu.
Rozlíšenie napájania- charakterizuje schopnosť optické prístroje aby ste získali oddelené obrazy dvoch blízkych bodov objektu.
Zobrazí sa najmenšia lineárna alebo uhlová vzdialenosť medzi dvoma bodmi, odkiaľ sa spájajú ich obrazylineárneho alebo uhlového rozlíšenia.
Schopnosť zariadenia rozlíšiť dva blízke body alebo čiary je spôsobená vlnovitou povahou svetla. Číselná hodnota rozlíšiteľského výkonu, napríklad systému šošoviek, závisí od schopnosti dizajnéra vyrovnať sa s aberáciami šošoviek a opatrne sústrediť tieto šošovky na rovnakú optickú os. Teoretická medza rozlíšenia dvoch susediacich obrazových bodov je definovaná ako rovnováha vzdialenosti medzi ich stredmi k polomeru prvého tmavého kruhu ich difraktogramu.
Zvýšenie. Ak je objekt s dĺžkou H kolmý na optickú os systému a dĺžka jej obrazu je h, potom nárast v m je určený vzorcom:
m = h / H .
Zväčšenie závisí od ohniskovej vzdialenosti a relatívnej polohy šošoviek; Aby sme vyjadrili túto závislosť, existujú zodpovedajúce vzorce.
Dôležitou charakteristikou zariadení na vizuálne pozorovanie je viditeľné zvýšenie M, Určuje sa z pomeru veľkosti snímok objektu, ktoré sa tvoria na sietnici s priamym pozorovaním objektu a jeho zobrazením cez zariadenie. Obvykle je viditeľný nárast M vyjadrený pomerom M = tgb / tgakde a je uhol, pri ktorom pozorovateľ vidí objekt voľným okom, a b je uhol, v ktorom pozoruje pozorovateľ objekt cez zariadenie.
Hlavnou časťou akéhokoľvek optického systému je šošovka. Objektívy sú súčasťou takmer všetkých optických zariadení.
šošovka – opticky priehľadné telo ohraničené dvoma sférickými povrchmi.
Ak je hrúbka samotnej šošovky v porovnaní s polomerom zakrivenia sférických povrchov malá, potom sa šošovka nazýva tenká.
Objektívy sú zberný a rozptyl, Zberná šošovka v strede je silnejšia ako na okrajoch, difúzna šošovka je naopak v strednej časti tenšia.
Typy šošoviek:
- konvexné:
- bikonvexný (1)
- plochá konvexná (2)
- konkávne-konvexné (3)
- konkávne:
- bikonkave (4)
- plochá konkávna (5)
- konvexné-konkávne (6)
Základné označenia v objektívoch:
Priamka prechádzajúca stredmi zakrivenia guľovitých povrchov O 1 a O 2 sa nazýva hlavná optická os objektívu.
V prípade tenkých šošoviek môžeme približne predpokladať, že hlavná optická os pretína s objektívom v jednom bode, ktorý sa bežne nazýva optický stredový objektív O. Svetlo svetla prechádza optickým stredom šošovky a neodchyľuje sa od pôvodného smeru.
Centrum optických šošoviek- bod, cez ktorý prechádzajú svetelné lúče bez toho, aby boli lúče v šošovke.
Hlavná optická os - Priamka prechádzajúca optickým stredom šošovky, kolmá na šošovku.
Všetky linky prechádzajúce cez optické centrum sú volané bočné optické osi.
Ak je lúč lúčov rovnobežný s hlavnou optickou osou nasmerovaný na šošovku, potom sa po prechode šošovkou zhromaždia lúče (alebo ich pokračovanie) v jednom bode F, ktorý sa nazýva hlavné zameranie objektívu. Tenká šošovka má dve hlavné zaostrenie umiestnené symetricky na hlavnej optickej osi vzhľadom k objektívu. Pri zbieraní šošoviek sú triky skutočné, v rozptýlení sú to fiktívne.
Svetelné lúče paralelné s jednou zo sekundárnych optických osí po prechode šošovkou sú tiež zamerané na bod F ", ktorý je umiestnený v priesečníku sekundárnej osi s ohniskovou rovinou F, tj rovinou kolmou na hlavnú optickú os a prechádzajúcou hlavným ohniskom.
Ohnisková rovina- rovný, kolmý na hlavnú optickú os objektívu a prechádzajúci zaostrením šošovky.
Zobrazí sa vzdialenosť medzi optickým stredom objektívu O a hlavným zaostrením F ohniskovej vzdialenosti, Označuje sa tým istým písmom F.
Refrakcia paralelného lúča lúčov v zbernej šošovke.
Refrakcia paralelného lúča lúčov v difúznej šošovke.
Body O 1 a O 2 sú centrá sférických povrchov, O 1 O 2 je hlavná optická os, O je optické centrum, F je hlavné zameranie, F "je bočné zaostrenie, OF" je bočná optická os a F je ohnisková rovina.
Na výkresoch sú tenké šošovky znázornené vo forme segmentu so šípkami:
zbieranie: difúzor:
Hlavná vlastnosť šošoviek– schopnosť vytvárať obrazy objektov, Obrázky sú priamy a hore nohami, skutočný a imaginárny, zvýšená a znížený.
Pozíciu obrazu a jeho charakter možno určiť pomocou geometrických konštrukcií. Použite vlastnosti niektorých štandardných lúčov, ktorých priebeh je známy. Ide o lúče prechádzajúce cez optický stred alebo jednu z ložísk šošoviek, ako aj lúče paralelné s hlavnou alebo jednou zo sekundárnych optických osí. Ak chcete vytvoriť obraz v objektívu, použite akékoľvek dva z týchto troch lúčov:
Lúč dopadajúci na šošovku paralelne s optickou osou po lomu prechádza cez zaostrenie šošovky.
Lúč prechádzajúci optickým stredom šošovky nie je lomený.
Lúč prechádzajúci zaostrením šošovky po lomu je rovnobežný s optickou osou.
Pozíciu obrazu a jeho povahu (skutočnú alebo imaginárnu) možno vypočítať aj pomocou tenkého vzorca na šošovku. Ak je vzdialenosť od objektu k objektívu označenému d a vzdialenosť od objektívu k obrazu cez f, potom môže byť formulár tenkej šošovky napísaný vo forme:
Hodnota D sa nazýva spätná ohnisková vzdialenosť optické výkonové šošovky.
Jednotka výkonu je dioptrická (dioptrická), Diopter - optický výkon objektívu s ohniskovou vzdialenosťou 1 m: 1 diopter = m -1
Ohniskové vzdialenosti šošoviek sú zvyčajne označené určitými znakmi: pre zbernú šošovku F\u003e 0, pre difúziu F< 0 .
Hodnoty d a f tiež podliehajú určitému pravidlu znakov:
d\u003e 0 a f\u003e 0 pre skutočné objekty (to znamená skutočné zdroje svetla a nie kontinuity lúčov konvergujúce za objektívom) a obrázky;
d< 0 и f < 0 – для мнимых источников и изображений.
Tenké šošovky majú niekoľko nevýhod, ktoré neumožňujú obrazy vysokej kvality. Vyskytnú sa narušenia, ku ktorým dochádza počas vytvárania obrazu aberácie, Hlavné sú sférické a chromatické aberácie.
Sférická aberáciaže v prípade širokých svetelných lúčov, lúče ďaleko od optickej osi, pretínajú to zaostrené. Vzorec tenkej šošovky platí len pre lúče blízke optickej osi. Obraz vzdialeného bodového zdroja, vytvoreného širokým lúčom lúčov lúčom šošovkou, sa zdá byť rozmazaný.
Chromatická aberáciavyplýva zo skutočnosti, že index lomu materiálu šošovky závisí od vlnovej dĺžky svetla λ. Táto vlastnosť transparentných médií sa nazýva rozptyl. Ohnisková vzdialenosť objektívu je odlišná pre svetlo s rôznymi vlnovými dĺžkami, čo vedie k rozmazaniu obrazu pri použití ne-monochromatického svetla.
V moderných optických zariadeniach sa nepoužívajú tenké šošovky, ale komplexné systémy s viacerými šošovkami, v ktorých je možné približne vylúčiť rôzne odchýlky.
Vytváranie zberného objektívu platný obrázok Položka sa používa v mnohých optických zariadeniach, ako je fotoaparát, projektor atď.
Ak chcete vytvoriť vysokokvalitné optické zariadenie, mali by ste optimalizovať súbor jeho hlavných charakteristík - svietivosť, rozlíšenie a zväčšenie. Nemôžete urobiť dobrý, napríklad ďalekohľad, dosiahnuť len veľké viditeľné zväčšenie a ponechať malú clonu (clonu). Bude mať zlé rozlíšenie, pretože je priamo závislé na clone. Návrh optických zariadení je veľmi rôznorodý a ich vlastnosti sú diktované účelom špecifických zariadení. Avšak pri zostavovaní akéhokoľvek navrhnutého optického systému je nutné všetky optické prvky usporiadať v striktnom súlade s prijatou schémou, bezpečne ich zaistiť, zaistiť presné nastavenie polohy pohyblivých častí a umiestniť dosky s clonami tak, aby sa eliminovalo nežiaduce rozptýlené žiarenie na pozadí. Často sa vyžaduje, aby vydržali špecifikované hodnoty teploty a vlhkosti vo vnútri zariadenia, minimalizovali vibrácie, normalizovali rozloženie hmotnosti, zabezpečili odvod tepla zo svietidiel a iných pomocných elektrických zariadení. Priložená hodnota vzhľad zariadenia a jednoduchosti manipulácie.
Mikroskop, lupa, lupa.
Ak považujeme objekt nachádzajúci sa za objektívom nielen svojim ohniskovým bodom cez pozitívny (zberný) objektív, potom je vidieť zväčšený imaginárny obraz objektu. Tento objektív je jednoduchý mikroskop a nazýva sa lupou alebo lupou.
Z optickej schémy môžete určiť veľkosť zväčšeného obrázka.
Keď je oko naladené na paralelný svetelný lúč (obraz objektu je neurčitý na dlhé vzdialenosti, a to znamená, že objekt je umiestnený v ohniskovej rovine šošovky), zjavný nárast v M sa dá určiť zo vzťahu: kde f je ohnisková vzdialenosť šošovky (v / f) , v je vzdialenosť najlepšieho videnia, tzn. najmenšia vzdialenosť, pri ktorej oko dobre vidí počas bežného ubytovania. M sa zväčšuje o jedno, keď je oko nastavené tak, aby imaginárny obraz objektu bol vo vzdialenosti najlepšieho pohľadu. Schopnosť ubytovania pre všetkých ľudí je odlišná a vek sa zhoršuje. považuje sa za vzdialenosť 25 cm normálne oči, V zornom poli jediného pozitívneho objektívu, keď sa pohybujete od svojej osi, sa ostrosť obrazu rýchlo zhoršuje v dôsledku priečnych aberácií. Hoci sú tu zväčšovacie magnety s 20-násobným zväčšením, ich typická multiplicita je od 5 do 10. Zväčšenie zloženého mikroskopu, zvyčajne označovaného ako jednoducho mikroskop, dosahuje 2000 krát.
Teleskop.
Dalekohľad zvyšuje zjavnú veľkosť vzdialených objektov. Schéma najjednoduchšieho teleskopu obsahuje dve pozitívne šošovky.
Zorné lúče zo vzdialeného objektu, ktoré sú rovnobežné s osou teleskopu (lúče a a c v diagrame), sa zhromažďujú v zadnom zaostrení prvej šošovky (objektívu). Druhá šošovka (okulár) sa odstráni z ohniskovej roviny šošovky v jej ohniskovej vzdialenosti a lúče a a c sa z nej znova opäť rovnobežne s osou systému. Niektoré lúčky b, neprichádzajúce z tých bodov objektu, odkiaľ prišli lúče a a c, padajú pod uhlom a na os teleskopu, prechádzajú cez predné zaostrenie šošovky a potom ide rovnobežne s osou systému. Okulár smeruje do zadného zaostrenia pod uhlom b. Pretože vzdialenosť od predného zaostrenia šošovky k oku pozorovateľa je zanedbateľná v porovnaní s vzdialenosťou od objektu, je možné zo schémy získať výraz pre zjavné zväčšenie teleskopu: M = -tgb / tga = -F / f "(alebo F / f). Znak ukazuje, že obraz je prevrátený.V astronomických teleskopoch, to zostáva rovnaké, v teleskopoch, invertný systém sa používa na pozorovanie pozemných objektov, aby sa zobrazili normálne, namiesto obrátené obrazy.V ďalších riadkoch môže byť zahrnutá do invertujúceho systému s alebo v ďalekohľadu hranolov.
ďalekohľad.
Binokulárny ďalekohľad, bežne označovaný ako ďalekohľady, je kompaktný nástroj na pozorovanie s oboma očami súčasne; jeho nárast je zvyčajne 6 až 10 krát. V ďalekohľade použite pár baliacich systémov (najčastejšie - Porro), z ktorých každý pozostáva z dvoch obdĺžnikových hranolov (so základňou 45 °) orientovaných smerom k obdĺžnikovým okrajom.
Ak chcete získať veľké zväčšenie v širokom zornom poli, bez aberácií šošoviek a následne s významným uhlom pozorovania (6-9 °), si ďalekohľady vyžadujú veľmi kvalitný okulár, pokročilý ako ďalekohľad s úzkym uhlom pohľadu. Ohnisko obrazu je zabezpečené v okulári ďalekohľadu, s korekciou videnia a jeho stupnica je označená dioptérmi. Navyše, v ďalekohľade sa poloha okulára prispôsobí vzdialenosti medzi očami pozorovateľa. Zvyčajne sú ďalekohľady označené podľa ich zväčšenia (v prepravkách) a priemeru šošoviek (v milimetroch), napríklad 8 * 40 alebo 7 * 50.
Optický pohľad.
Ako optický pohľad môže byť akýkoľvek ďalekohľad použitý na pozemné pozorovania, ak v akejkoľvek rovine svojho obrazového priestoru použije jasné značky (mriežky, značky) zodpovedajúce danému účelu. Typické zariadenie mnohých vojenských optických inštalácií je také, že šošovka teleskopu sa otvorene pozerá na cieľ a okulár je v úkryte. Takáto schéma vyžaduje prerušenie optickej osi pohľadu a použitie hranolov na jej posun; tie isté hranoly premieňajú obrátený obraz na priamu. Systémy s odsadením optickej osi sa nazývajú periskopické. Optický pohľad sa zvyčajne vypočíta tak, že žiak jeho výstupu sa odstráni z posledného povrchu okulára v dostatočnej vzdialenosti, aby ochránil oko streleckého strelca pred zasiahnutím okraja ďalekohľadu, keď sa zbraň získa späť.
Range finder
Optické zameriavače, pomocou ktorých merajú vzdialenosti od objektov, sú dva typy: monokulárne a stereoskopické. Aj keď sa líšia v konštrukčných detailoch, hlavná časť optickej schémy je pre nich rovnaká a princíp operácie je rovnaký: na známej strane (základňa) a dvoch známych uhloch trojuholníka je určená jeho neznáma strana. Dva paralelne orientované teleskopy vzdialené od seba vzdialenosťou b (základňa) vytvárajú obrazy toho istého vzdialeného objektu takým spôsobom, že sa zdá byť pozorovateľný v rôznych smeroch (veľkosť cieľa môže tiež slúžiť ako základňa). Ak používate akceptovateľné optického zariadenia kombinovať obrazové polia oboch ďalekohľadov tak, aby ich bolo možné vidieť súčasne, a ukázalo sa, že zodpovedajúce obrazy objektu sú priestorovo oddelené. Existujú vyhľadávače rozsahu nielen s úplným prekrytím polí, ale aj s polovicou: horná polovica obrazového priestoru jedného teleskopu je kombinovaná so spodnou polovicou obrazového priestoru druhej. V takýchto zariadeniach používajte príslušné optický prvok je vykonaná kombinácia priestorovo oddelených obrazov a nameraná hodnota je určená relatívnym posunom záberov. Často hranol alebo kombinácia hranolov slúži ako strihový prvok.
MONOCULAR DALNOMER. A je obdĺžnikový hranol; B - pentaprism; C - šošovky na šošovky; D - okulár; E - oko; P1 a P2 sú fixné hranoly; P3 - pohyblivý hranol; I 1 a I 2 - obrazy polovice zorného poľa
V obvode monokulárneho diaľkomeru zobrazenom na obrázku je táto funkcia vykonaná hranolom P3; je spojená so stupnicou odstupňovanou na vzdialenosti meranej od objektu. Pentaprismy B sa používajú ako svetelné odrazové sklo v pravých uhloch, pretože takéto hranoly vždy odrážajú dopadajúci svetelný lúč o 90 ° bez ohľadu na presnosť ich inštalácie v horizontálnej rovine zariadenia. Obrázky vytvorené dvoma ďalekohľadmi v stereoskopickom diaľkom pozorovateľ pozoruje s oboma očami naraz. Základňa takéhoto hľadáčika umožňuje pozorovateľovi vnímať polohu objektu volumetrický, v určitej hĺbke vo vesmíre. Každý ďalekohľad má mriežku so značkami zodpovedajúcimi hodnotám vzdialenosti. Pozorovateľ vidí stupnicu vzdialenosti hlboko do zobrazeného priestoru a určuje vzdialenosť objektu od nej.
Osvetľovacie a projekčné zariadenia. Svetlomety.
V optickej schéme svetelného svetla sa svetelný zdroj, ako je elektrický vypúšťací kráter, nachádza v centre parabolického reflektora. Lúče vychádzajúce zo všetkých bodov oblúka sa odrážajú parabolickým zrkadlom takmer rovnobežne navzájom. Lúč lúčov sa mierne rozbieha, pretože zdroj nie je svetelný bod, ale objem konečnej veľkosti.
Diascopy.
Optická schéma tohto zariadenia, určená na zobrazenie priehľadných fólií a priehľadných farebných rámov, zahŕňa dva systémy objektívov: kondenzátor a projekčnú šošovku. Kondenzátor rovnomerne osvetlí priehľadný originál a nasmeruje lúče do projekčných šošoviek, ktoré vytvárajú obraz originálu na obrazovke. Projekčná šošovka umožňuje zaostrenie a výmenu šošoviek, čo umožňuje zmenu vzdialenosti obrazovky a veľkosti obrazu na ňom. Optická schéma projektora je rovnaká.
SCHÉMA DIASKOPA. A je snímka; Kondenzátor B - šošovky; C - projekčné šošovky; D - obrazovka; S - svetelný zdroj
Spektrálne nástroje.
Hlavným prvkom spektrálneho nástroja môže byť disperzný hranol alebo difrakčná mriežka. V takomto prístroji je svetlo najprv kolimované, t.j. je vytvorený do lúča paralelných lúčov, rozkladá sa do spektra a nakoniec obraz vstupnej štrbiny nástroja je zameraný na jeho výstupnú štrbinu pozdĺž každej vlnovej dĺžky spektra.
Spectrometer.
V tomto viac či menej univerzálnom laboratórnom prístroji sa kolimovacie a zaostrovacie systémy môžu otáčať vzhľadom na stred stola, na ktorom je umiestnený prvok rozkladajúci svetlo do spektra. Zariadenie má stupnice na počítanie uhlov rotácie, napríklad disperzného hranolu a uhlov odchýlok po rôznych farebných zložkách spektra. Výsledky týchto meraní merajú napríklad indexy lomu priehľadných tuhých látok.
Spektrograf.
Toto je názov zariadenia, v ktorom je získané spektrum alebo jeho časť natočené na fotografický materiál. Môžete získať spektrum z hranola z kremeňa (rozsah 210-800 nm), skla (360-2500 nm) alebo kamennej soli (2500-16000 nm). V tých spektrálnych oblastiach, kde hranoly slabo absorbujú svetlo, sú obrazy spektrálnych čiar v spektrografe jasné. V spektrografoch s difrakčné mriežky druhá vykonáva dve funkcie: rozkladanie žiarenia do spektra a zameranie farebných zložiek na fotografický materiál; takéto zariadenia sa používajú v ultrafialovej oblasti.
kameraje to uzavretá, svetlo-tesná komora. Obraz fotografovaných objektov je vytvorený na fotografickom filme systémom šošoviek nazývaným objekt. Špeciálna uzávierka umožňuje otvoriť objektív v čase expozície.
Funkciou fotoaparátu je, že na plochom filme by sa mali získať pomerne ostrý obraz objektov v rôznych vzdialenostiach.
Vo filmovej rovine sú len ostré obrazy objektov v istej vzdialenosti. Zaostrenie sa dosiahne presunutím šošovky vzhľadom na film. Obrazy bodov, ktoré sa nenachádzajú v rovine ostrého vedenia, sú rozmazané v podobe rozptylových kruhov. Veľkosť d týchto kruhov môže byť redukovaná membránou šošovky, t.j. znižovanie clony a / f. To vedie k zvýšeniu hĺbky poľa.
Objektív modernej kamery sa skladá z niekoľkých šošoviek spojených do optických systémov (napríklad optická schéma Tessar). Počet šošoviek v šošovkách najjednoduchších kamier sa pohybuje od jedného do troch a v moderných drahých kamerách je až desať alebo dokonca osemnásť.
Optická schéma Tessar
Optické systémy v objekte môžu byť od dvoch do piatich. Takmer všetky optické schémy sú usporiadané a pracujú rovnakým spôsobom - sústreďujú svetelné lúče prechádzajúce cez šošovky na fotosenzitívnu maticu.
Iba kvalita obrazu na fotografii závisí od objektívu, či bude fotografia ostrá, či obraz nebude deformovať tvar a čiary, či bude správne prenášať farbu - to všetko závisí od vlastností objektívu, takže objektív je jedným z najdôležitejších prvkov modernej kamery.
Šošovky na šošovky sú vyrobené zo špeciálneho optického skla alebo optického plastu. Vytvorenie objektívu je jednou z najdrahších operácií tvorby fotoaparátu. Pri porovnaní sklenených a plastových šošoviek stojí za zmienku, že plastové šošovky sú lacnejšie a ľahšie. V súčasnosti je väčšina šošoviek nízkonákladových amatérskych kompaktných kamier vyrobených z plastu. Ale také šošovky sú náchylné k poškriabaniu a nie sú tak odolné, po dvoch alebo troch rokoch sa stávajú zamračené a kvalita fotografií je veľmi žiadúca. Optické kamery sú drahšie vyrobené z optického skla.
V súčasnosti sú väčšina kompaktných objektívov vyrobených z plastu.
Medzi sebou šošovky lepidla na šošovky alebo spojenie s veľmi presne vypočítanými kovovými rámami. Lepiace šošovky sa nachádzajú oveľa častejšie ako kovové rámy.
Projekčné prístrojeurčené na vytváranie veľkoplošných obrazov. Objektív O projektora zaostrí obraz plochého objektu (snímka D) na diaľkovom displeji E. Systém objektívov K, nazývaný kondenzátor, je konštruovaný tak, aby sa koncentračné svetlo zdroja S na diapozitívy sústredilo. Na obrazovke E sa vytvorí skutočne zväčšený obrátený obraz. Zväčšenie projekčného prístroja sa dá zmeniť zmenou alebo odstránením obrazovky E pri súčasnej zmene vzdialenosti medzi posúvačom D a objektívom O.
Nástroje a príslušenstvo:
biologický mikroskop, iluminátor, mikrometr, milimetrové pravítko, sklíčko s tenkým drôtom, šmýkačka s vlasmi, histologická vzorka pruhovaného svalu, stojan na skicovanie obrazu.
Účel práce:
skúmajte mikroskop, určite zväčšenie mikroskopu a lineárnu veľkosť malého objektu.
Koncepty optiky použité v príručke:
1. šošovka - priehľadné telo ohraničené dvoma sférickými povrchmi, pričom jeden z povrchov môže byť plochý.
Tenký objektív - šošovku, ktorej hrúbka je malá v porovnaní s polomerom zakrivenia.
Optický systém - systém niekoľkých šošoviek.
Hlavná optická os objektívu - priamka prechádzajúca stredmi všetkých jeho sférických plôch.
Hlavná optická os systému - línia, na ktorej leží stredy všetkých sférických povrchov.
Zbieranie šošoviek - šošovka, ktorá konvertuje lúč paralelných lúčov, ktoré na ňu padajú, do zbiehajúceho sa lúča.
Optický stred tenkej šošovky - bod umiestnený na hlavnej optickej osi, cez ktorú prechádza svetelný lúč bez zmeny jeho smeru. Zvyčajne sa zhoduje s geometrickým stredom šošovky.
Optické centrum oka - podmienený bod modelového oka, pri prechode cez ktorý lúč nemení svoj smer.
Objektív s hlavným zaostrovaním - bod, v ktorom sa pretínajú lúče dopadajúce na rozptylové sklo paralelne s hlavnou optickou osou. V súlade so smerom šírenia lúča rozlišujte medzi prednými a zadnými hlavnými ohniskami
Ohnisková rovina - lietadlá prechádzajúce hlavným zameraním objektívu kolmo na hlavnú optickú os. Paralelné lúče dopadajúce na objektívu v akomkoľvek uhle k hlavnej optickej osi pretínajú v ohniskovej rovine.
Ohnisková vzdialenosť - vzdialenosť od optického stredu tenkého objektívu k jeho hlavnému zaostreniu.
Najlepšia vzdialenosť videnia - najmenšia vzdialenosť od objektu k oku, pri ktorej oko poskytuje ostrý obraz s minimálnym napätím. Pri normálnom oku je to 25 cm.
Zorný uhol - uhol tvorený lúčmi pochádzajúcimi z extrémnych bodov objektu optickým stredom oka.
Ponorný systém - šošovkou mikroskopu, v ktorej je priestor medzi prvou šošovkou a posudzovaným predmetom naplnený kvapalinou s veľkým indexom lomu nazývaným ponorenie.
Optický systém a princíp mikroskopu
Mikroskop je kombináciou dvoch optických systémov s krátkym zameraním - objektívu a okulára.
Ohnisková vzdialenosť
objektív - niekoľko milimetrov,
okulár - niekoľko centimetrov.
Schéma optického systému mikroskopu a priebeh lúčov v ňom sú znázornené na obr. Pomer medzi ohniskovou vzdialenosťou a optickou dĺžkou trubice je ľubovoľný.
Objektív a okulár sú znázornené vo forme dvoch zberných šošoviek On a Ok. Malý objekt AB je umiestnený na javisku pred objektívom vo vzdialenosti o niečo vyššej ako jeho ohnisková vzdialenosť.
Obraz na obrázku 1 bol vytvorený podľa pravidiel pre vytváranie obrazu v tenkých šošovkách pre najjednoduchší prípad. Keď je objekt na hlavnej optickej osi. Beam 1 prechádza z bodu B rovnobežne s hlavnou optickou osou OO 1 a po lome reflexie prechádza cez jeho zadné hlavné zaostrenie F okolo. Lúč 2 prechádza z bodu B bez lomu cez optický stred objektívu O. Pri priesečníku týchto lúčov leží bod B1 - obraz bodu B. Uvoľňujeme kolmo z tohto bodu na hlavnú optickú os a dostaneme bod A1 medziľahlej snímky A 1 B 1.
Preto pomocou šošoviek získame skutočný zväčšený reverzný stredový obraz v rovine, ktorá je nevyhnutne za predným hlavným ohniskom okulára F približne.
Podobne pomocou lúčov 1 'a 2' vytvoríme konečný obrázok vytvorený okulárom. Po lomu v okulári tvoria tieto lúče rozdielny lúč, a preto sa nepretínajú. Predĺžte ich v opačnom smere, priesečník B 2 je imaginárny obraz bodu B 1 a segment A 2 B 2 je konečný obraz objektu AB, zväčšený, imaginárny a obrátený vzhľadom na objekt ležiaci vo vzdialenosti najlepšieho pohľadu S. Tento obrázok sa pozerá na oko: rozptýlený lúč lúčov 1 'a 2' z okulára vstúpi do oka, je lámaný svojim optickým systémom a vytvára skutočný obraz na sietnici. Pri práci s mikroskopom je oko umiestnené tak, aby sa jeho optické centrum zhodovalo so zadným hlavným zameraním okulára Fock. Preto sa z tohto bodu bežne meria vzdialenosť najlepšieho pohľadu.
Zväčšenie zobrazené mikroskopom ukazuje, koľkokrát je veľkosť obrázka objektu väčšia ako veľkosť samotného objektu (obrázok 1)
K = A 2 2 / AB (1)
Ak vezmeme do úvahy, že K on = A 1 B 1 / AB a K on = A 2 B 2 / A 1 B 1 dostaneme
K = K o K ca. (2)
Z podobnosti trojuholníkov OCF 'a A 1 B 1 F' a rovnosti AB = OS, F 'okolo A 1 dostaneme
, (3)
a z podobnosti trojuholníkov C 1 O 1 F 'ok a A 2 B 2 F ok a rovnosti A 1 B 1 = О 1 С 1 dostaneme
(4)
kde je optická dĺžka trubice - vzdialenosť medzi zadným zaostrením šošovky a predným zaostrením okulára; S je vzdialenosť najlepšieho pohľadu; f f, f ok - ohniskové vzdialenosti objektívu a okulára. Po substitúcii vzorca (3) a (4) do expresie (2), získame
(5)
Zväčšenie šošovky a okulára je vyznačené na okraji, napríklad na šošovke: 8,20,40,60; pri okulári: 7x, 10x, 15x.
RIEŠENIE MIKROSKOPY
Je technicky možné vytvoriť optické mikroskopy, ktorých šošovky a okuláre budú celkovo zvýšiť o 1500-2000 a viac. Toto je však neadekvátne, pretože možnosť rozlíšenia malých detailov objektu je obmedzená difrakčnými javmi. Výsledkom toho je, že obraz najmenších detailov objektu stráca ostrosť, môže dôjsť k narušeniu geometrickej podobnosti obrazu a objektu; Preto v optike sú nasledujúcich koncepcií že charakterizovať kvalitu mikroskopu : rozlíšenie, obmedzenie rozlíšenia a užitočné zvýšenie .
Rozlíšenie mikroskopu - vlastnosť mikroskopu, aby sa oddelil obraz malých častí predmetu, ktorý je predmetom úvahy.
Rozlíšenie rozlíšenia - je to najmenšia vzdialenosť medzi dvomi bodmi, ktoré sú viditeľné v mikroskopu samostatne.
Čím je hranica rozlíšenia nižšia, tým je vyššie rozlíšenie mikroskop . Limit rozlíšenia určuje najmenšiu veľkosť častí, ktoré sa môžu v prípravku líšiť mikroskopom.
Predstavujeme koncept uhol clony je uhol medzi extrémnymi lúčmi kužeľového svetelného lúča prichádzajúceho zo stredu objektu do šošovky (obrázok 3a).
Ak chcete vytvoriť obraz, to znamená pre rozlíšenie objektu, postačuje, aby lúče, ktoré tvoria maximá iba nula a prvej porady aspoň na jednej strane, spadli do objektívu (obrázky 2 a 3b). Účasť na tvorbe obrazu lúčov z väčšieho počtu výšky zvyšuje kvalitu obrazu, jeho kontrast. Z tohto dôvodu by lúče, ktoré tvoria tieto maximá, mali byť v uhle clony šošovky.
Ak je teda predmetom difrakčná mriežka s d-časom a svetlo na ňom normálne dopadá (obr. 2 a 3b), potom musia byť do vytvárania obrazu zapojené lúče, ktoré tvoria maximu nula a prvých rád na oboch stranách a uhol 1 je uhol odchýlka lúčov, ktoré tvoria maximum prvého poradia, by sa mala ako posledná možnosť rovnať uhlu U / 2. Ak vezmeme mriežku s menším časom d ', uhol ' 1 bude väčší ako uhol U / 2 a obraz sa nezobrazí. Takže mriežka d sa môže považovať za hranicu rozlíšenia mikroskopu Z. Potom pomocou vzorca difrakčnej mriežky píšeme pre k = 1 :. Výmena d pomocou Z, a 1 pomocou U / 2, dostaneme (6)
Počas mikroskopie dopadajú svetelné lúče na objekt v rôznych uhloch. Pri šikmom výskyte lúčov (obrázok 3d) sa rozlišuje hranica rozlíšenia, pretože iba tvorba obrazu bude mať za následok len lúče, ktoré tvoria obrazy nultého poriadku a prvého poriadku na jednej strane a uhol 1 sa bude rovnať uhlu U. Výpočty ukazujú, že vzorec pre obmedzenie rozlíšenia v tomto prípade má nasledujúcu formu
(7)
a) b) c) d)
1 - predný objektív, 2 - objektív.
obrázok 3
Ak je priestor medzi objektom a šošovkou naplnený ponorným médiom s indexom lomu n, ktorý je väčší ako index lomu vzduchu, vlnová dĺžka svetla sa rovná n = n , Nahradenie tohto výrazu do vzorca pre rozlíšenie rozlíšenia (7)
alebo (8)
Preto vzorec (7) určuje limit rozlíšenia pre mikroskop so suchou šošovkou a vzorec (8) pre mikroskop s ponornou šošovkou. hodnota hriech 0.5 U a n hriech 0.5 U tieto vzorce sa nazývajú numerická apertúra šošovky a označujú ju písmenom , Vzhľadom na to je vzorec pre limit rozlíšenia mikroskopu vo všeobecnej podobe uvedený nasledovne: (9).
Ako je zrejmé z vzorcov 8 a 9, rozlíšenie mikroskopu závisí od vlnovej dĺžky svetla, veľkosti uhla clony, indexu lomu média medzi šošovkou a objektom, uhla výskytu svetelných lúčov na objekte, ale nezávisí od parametra okulára. Okulár neposkytuje žiadne dodatočné informácie o štruktúre objektu, nezlepšuje kvalitu obrazu, len zvyšuje stredný obraz.
Rozlíšenie mikroskopu sa dá zvýšiť použitím ponorenia a redukciou vlnovej dĺžky svetla..
Zvýšenie rozlíšenia pri použití ponorenia možno vysvetliť nasledujúcim spôsobom. Ak je medzi objektívom a objektom vzduch (suchý objektív), potom svetelný lúč, keď ide z krycieho skla do vzduchu, prostredie s nižším indexom lomu, významne mení svoj smer v dôsledku lomu, a preto do objektívu padá menej lúčov. Pri použití ponorného média, ktorého index lomu je približne rovnaký ako index lomu skla, sa nezaznamenáva žiadna zmena v priebehu lúčov v médiu a veľký počet lúčov spadá do šošovky.
Voda sa odoberá ako ponorná kvapalina (n = 1,33), cédrový olej (n = 1,515) atď. Ak maximálny uhol rozptylu moderných šošoviek dosiahne 140 0, potom A = 0,94 pre suchý objektív a ponorenie A = 1,43. Ak výpočet používa vlnovú dĺžku svetla = 555 nm, ktorej oko je najcitlivejšie, rozlišovacia hranica suchého objektívu bude 0,30 μm a olejová imerzia - 0,19 μm. Hodnota číselnej clony je uvedená na držiaku objektívu: 0,20; 0,40; 0,65 a ďalšie
Zvýšenie rozlíšenia optického mikroskopu znížením vlnovej dĺžky svetla sa dosiahne použitím ultrafialového žiarenia. Na tento účel existujú špeciálne ultrafialové mikroskopy s kremennou optikou a zariadenia na pozorovanie a fotografovanie objektov. Pretože tieto mikroskopy používajú svetlo s vlnovou dĺžkou približne dvakrát menšou ako je viditeľné svetlo, sú schopné vyriešiť štruktúru prípravku s rozmermi približne 0,1 μm. Ultrafialová mikroskopia má ďalšiu výhodu - môže byť použitá na vyšetrenie nenarodených liekov. Väčšina biologických objektov je vo viditeľnom svetle priehľadná, pretože ich neabsorbujú. Avšak majú selektívnu absorpciu v ultrafialovej oblasti a preto sú ľahko rozoznateľné v ultrafialových lúčoch.
Najvyššie rozlíšenie elektrónového mikroskopu. Pretože vlnová dĺžka pohybu elektrónov je 1000 krát menšia ako dĺžka svetelnej vlny.
A iónové mikroskopy.
História spoločnosti
Vek najstaršieho objektívu je viac ako 3000 rokov starý, takzvaný objektív Nimrud. To bolo nájdené počas výkopu jedného z dávnych hlavných miest Asýrie v Nimrud Austin Henry Layard v roku 1853. Objektív má tvar blízky oválnemu, zhruba mletému, jednej strane je konvexná a druhá je plochá, má trojnásobné zvýšenie. Objekt Nimrud bol zastúpený v Britskom múzeu.
Prvá zmienka o šošovky sa nachádza v starovekej gréckej Aristophanovej hre "Mraky" (424 pnl), kde bol oheň extrahovaný pomocou konvexného skla a slnečného svetla.
Charakteristika jednoduchých šošoviek
V závislosti od formulárov rozlišujte zhromaždenia (pozitívne) a rozptyľujúce (negatívnych) šošoviek. Skupina zberných šošoviek sa zvyčajne pripisuje šošovke, ktorej stred je silnejší ako okraje a skupina rozptylových šošoviek - šošovku, ktorej okraje sú hrubšie ako stredné. Treba poznamenať, že je to pravda len vtedy, ak je index lomu materiálu šošovky väčší než index okolia. Ak je index lomu objektívu menší, situácia sa zvráti. Napríklad bublina vzduchu vo vode je bikonvexná difúzna šošovka.
Objektívy sú charakterizované spravidla ich optickou silou (meranou v dioptriách) a ohniskovou vzdialenosťou.
Pri konštrukcii optických zariadení s korigovanými optickými aberáciami (predovšetkým chromatickými v dôsledku rozptylu svetla, achromátov a apochromátov) sú dôležité iné vlastnosti šošoviek a ich materiálov, napríklad index lomu, koeficient rozptylu, koeficient absorpcie a index rozptylu materiálu vo vybranom optickom rozmedzí ,
Niekedy sú optické systémy šošoviek / šošoviek (refraktory) špeciálne navrhnuté pre použitie v prostrediach s relatívne vysokými indexmi lomu (pozri ponorný mikroskop, ponorné kvapaliny).
Vyvolá sa konvexná konkávna šošovka meniskus a môže byť kolektívna (zahusťuje sa smerom do stredu), difúzie (zahusťuje smerom k okrajom) alebo teleskopická (ohnisková vzdialenosť sa rovná nekonečnu). Takže, napríklad okuliare šošovky pre myopické - spravidla negatívne menisci.
Na rozdiel od bežných chýb, optický výkon menisku s rovnakým polomerom nie je nulový, ale pozitívny a závisí od indexu lomu skla a od hrúbky šošovky. Meniskus, ktorého povrchové krivacie centrá sú v jednom bode, sa nazýva sústredná šošovka (optická sila je vždy negatívna).
Rozlišovacia vec kolektívny objektív je schopnosť zhromažďovať lúče, ktoré padajú na jeho povrch v jednom bode umiestnenom na druhej strane šošovky.
Rays dopadajúce na rozptylové šošovky, po opustení, budú lomené k okrajom šošovky, to znamená, že sú rozptýlené. Ak tieto lúče budú pokračovať v opačnom smere, ako je to znázornené na obrázku, bodka sa bude zbiehať v jednom bode F, ktorý bude ohnisko tento objektív. Tento trik bude imaginárny.
To, čo bolo povedané o zameraní na optickú os, sa rovnako vzťahuje aj na prípady, keď je obraz bodu na naklonenej čiary prechádzajúcej stredom šošovky v uhle k optickej osi. Zobrazí sa rovina kolmá na optickú os, ktorá sa nachádza v ohnisku šošovky ohniskovej roviny.
Zberné šošovky môžu byť smerované k objektu na ľubovoľnej strane, v dôsledku čoho môžu byť lúče prechádzajúce cez šošovku zbierané z jednej alebo druhej strany. Objektív má teda dva zameranie - predné a zadné, Sú umiestnené na optickej osi na oboch stranách objektívu v ohniskovej vzdialenosti od hlavných bodov objektívu.
Často sa v používanej technike používa pojem zväčšenia šošovky (zväčšovacie sklo) a označuje sa ako 2 ×, 3 × atď. V tomto prípade je toto zvýšenie určené vzorecom D) = (F + d) \\ nad (F)) = (d) nad (F)) + 1) (pri pohľade v blízkosti objektívu). kde F (\\ displaystyle F) - ohnisková vzdialenosť d (\\ displaystyle d) - vzdialenosť najlepšieho videnia (pre dospelého stredného veku približne 25 cm). Pre objektív s ohniskovou vzdialenosťou 25 cm je zväčšenie 2 ×. Pri objektívoch s ohniskovou vzdialenosťou 10 cm je zväčšenie 3,5 ×.
Priebeh lúčov v tenkej šošovke
Objekt, ktorého hrúbka sa považuje za nulovú, sa nazýva tenká v optike. Pre takúto šošovku nie sú zobrazené dve hlavné roviny, ale jedna, v ktorej sa spájajú predné a zadné.
Zvážte konštrukciu dráhy lúča ľubovoľného smeru v tenkej zbernej šošovke. Na tento účel používame dve vlastnosti tenkého objektívu:
- - lúč, ktorý prechádza optickým stredom šošovky, nemení jeho smer;
- - Paralelné lúče prechádzajúce cez objektív sa zbiehajú v ohniskovej rovine.
Zvážte zväzok SA ľubovoľného smeru, ktorý dopadá na objektív v bode A. Vytvorte čiaru jeho šírenia po refrakcii v šošovke. Za týmto účelom budeme vytvárať lúč OB, paralelný s SA a prechádzajúci optickým stredom O objektívu. Podľa prvej vlastnosti objektívu lúč OB nezmení svoj smer a pretína ohniskovú rovinu v bode B. Podľa druhej vlastnosti objektívu musí paralelný lúč SA po refraktácii pretínať ohniskovú rovinu v tom istom bode. Preto po priechode cez šošovku bude lúč SA sledovať cestu AB.
Podobne môžete vytvoriť aj iné lúče, ako napríklad lúč SPQ.
Označte vzdialenosť SO od šošovky k zdroju svetla u, vzdialenosť OD od objektívu k ohnisku lúčov pomocou v, ohnisková vzdialenosť OF f. Odvodíme vzorec týkajúci sa týchto množstiev.
Zvážte dva páry podobných trojuholníkov: △ S O A (\\ displaystyle \\ trojuholník SOA) a △ O F B (\\ displaystyle \\ trojuholník OFB), △ D O A (\\ displaystyle \\ trojuholník DOA) a △ D F B (\\ displaystyle \\ trojuholník DFB), Napíšte pomery
O A u = B F f; O A v = B F v - f. (\\ frac (OA) (u)) = (\\ frac (BF) (f)); \\ qquadRozdelenie prvého podielu o druhý, dostaneme
v u = v - f f; (\\ frac (v) (u)) = (\\ frac (vf) (f)); \\ qrac (\\ (f)) - 1.)Po rozdelení obidvoch častí výrazu v a reorganizácii členov dorazíme na konečný vzorec
1 u + 1 v = 1 f (\\ displaystyle (\\ frac (1) (u)) + (\\ frac (1)kde f (\\ displaystyle f (\\ frac () ())) - ohnisková vzdialenosť tenkej šošovky.
Zdvih v systéme šošoviek
Priebeh lúčov v systéme šošoviek je konštruovaný rovnakými metódami ako pre jednu šošovku.
Zvážte systém dvoch šošoviek, z ktorých jedna má ohniskovú vzdialenosť OF a druhú O 2 F 2. Vytvorte cestu SAB pre prvú šošovku a pokračujte v segmente AB, až kým neprídete do druhého objektívu v bode C.
Z bodu O 2 staviame lúč O 2 E rovnobežný s AB. Na priesečníku s ohniskovou rovinou druhej šošovky bude tento lúč poskytovať bod E. Podľa druhej vlastnosti tenkých šošoviek bude lúč AB prechádzať po dráhe CE po prechode cez druhú šošovku. Priesečník tejto línie s optickou osou druhej šošovky poskytne bod D, kde sa zaostrí všetky lúče prichádzajúce zo zdroja S a prechádzajúce cez obidve šošovky.
Zobrazovanie s tenkou zbernou šošovkou
Pri prezentácii charakteristík šošoviek bol zvážený princíp konštrukcie obrazu svetelného bodu v ohnisku šošovky. Lúče, ktoré padajú na šošovku na ľavej strane, prechádzajú cez jej zadné zaostrenie a tie, ktoré klesajú vpravo, prechádzajú cez predné zaostrenie. Treba poznamenať, že v rozptýlených šošovkách, naopak, je zadné zaostrenie umiestnené pred objektívom a predné za sebou.
Vytváranie obrazu objektívu objektov s určitým tvarom a veľkosťou sa získa nasledovne: napríklad čiara AB je objekt umiestnený v určitej vzdialenosti od šošovky, oveľa väčší ako jeho ohnisková vzdialenosť. Z každého bodu predmetu cez šošovku je nekonečný počet lúčov, z ktorých pre jasnosť je znázornený iba diagram troch lúčov.
Tri lúče vychádzajúce z bodu A prechádzajú cez šošovku a pretínajú sa na zodpovedajúcich bodoch zmiznutia na A 1 B 1, čím vytvárajú obraz. Výsledný obrázok je skutočný a prevrátený.
V tomto prípade bol obraz zachytený v zaostrení konjugátu v niektorej ohniskovej rovine FF, trochu vzdialenej od hlavnej ohniskovej roviny F'F ', prechádzajúcej rovnobežne s ňou hlavným zameraním.
Tieto hodnoty sú navzájom závislé a sú určené vzhľadom na vzorec nazvaný tenký vzhľad objektívu (prvý dostal Isaac Barrow):
1 u + 1 v = 1 f (\\ displaystyle (1 \\ over u) + (1 \\ over v) = (1 \\ over f))kde u (\\ displaystyle u) - vzdialenosť od objektívu k objektu; v (\\ displaystyle v) f (\\ displaystyle f) - hlavná ohnisková vzdialenosť šošovky. V prípade silnej šošovky zostáva vzorec nezmenený s jediným rozdielom, že vzdialenosti sa nemerajú od stredu šošovky, ale z hlavných rovin.
Ak chcete nájsť neznámu hodnotu s dvoma známymi, použite nasledujúce rovnice:
f = v ⋅ u v + u (\\ displaystyle f = ((v \\ cdot u) \\ nad (v + u))) u = f ⋅ v v - f (\\ displaystyle u = ((f \\ cdot v) \\ nad (v-f))) v = f ⋅ u u - f (\\ displaystyle v = ((f \\ cdot u) \\ over (u-f)))Treba poznamenať, že príznaky u (\\ displaystyle u), v (\\ displaystyle v), f (\\ displaystyle f) sa vyberajú na základe nasledujúcich úvah - pre skutočný obraz z reálneho objektu v zbernej šošovke - všetky tieto hodnoty sú pozitívne. Ak je obraz fiktívny - vzdialenosť k nemu je považovaná za negatívnu, ak je objekt imaginárny - vzdialenosť je negatívna, ak je rozptyl šošovky - ohnisková vzdialenosť je záporná.
Obrázky čiernych písmen cez tenký konvexný objektív s ohniskovou vzdialenosťou f (červená). Zobrazujú lúče pre písmená E, ja a K (modrá, zelená a oranžová). Obrázkové písmená E (nachádza sa vo vzdialenosti 2 km f) platné a obrátené, rovnakej veľkosti. obraz ja (na f) - v nekonečno. obraz K (na f/ 2) imaginárny, priamy, zdvojnásobený
Lineárne zvýšenie
Lineárne zvýšenie m = a 2 b 2 a b (\\ displaystyle m = ((a_ (2) b_ (2)) nad (ab))) (pre obrázok z predchádzajúcej časti) je pomer veľkosti záberu k zodpovedajúcej veľkosti objektu. Tento pomer môže byť tiež vyjadrený ako zlomok. m = a 2 b 2 a b = v u (\\ displaystyle m = ((a_ (2) b_ (2)) \\ over (ab)) =kde v (\\ displaystyle v) - vzdialenosť od objektívu k obrazu; u (\\ displaystyle u) - vzdialenosť od objektívu k objektu.
tu m (\\ displaystyle m) existuje lineárny faktor zväčšenia, to znamená číslo, ktoré udáva, koľkokrát sú lineárne rozmery obrazu menšie (väčšie) ako skutočné lineárne rozmery objektu.
V praxi výpočtov je oveľa vhodnejšie vyjadriť tento pomer v zmysle u (\\ displaystyle u) alebo f (\\ displaystyle f)kde f (\\ displaystyle f) - ohnisková vzdialenosť šošovky.
M = f u - f; m = v - f f (\\ displaystyle m = (f over (u-f)); m = ((v-f).
Výpočet ohniskovej vzdialenosti a optického výkonu šošovky
Hodnota ohniskovej vzdialenosti objektívu sa môže vypočítať podľa tohto vzorca:
n = n (0)) (f) (n-n0) (1R1-1R2 + (n-n0) dnR1R2) (\\ frac (1) (R_ (1))) - (\\ frac (1) (R_ (2) d) (nR_ (1) R_ (2))) pravá)))kdeN (\\ displaystyle n) - index lomu materiálu šošovky, - index lomu média obklopujúceho šošovku,
D (\\ displaystyle d) - vzdialenosť medzi sférickými povrchmi šošoviek pozdĺž optickej osi, známa tiež ako hrúbka objektívu,
Polomer zakrivenia povrchu, ktorý je bližšie k zdroju svetla (ďalej od ohniskovej roviny),
Polomer zakrivenia povrchu, ktorý je ďalej od zdroja svetla (bližšie k ohniskovej rovine),
pre R '(\\ displaystyle R_ (1)) v tomto vzorci je znamienko polomeru pozitívne, ak je povrch konvexný a negatívny, ak je konkávny. pre R2 (\\ displaystyle R_ (2)) naopak, je pozitívne, ak je konkávny a negatívny, ak je konvexný objektív (optika). ak d (\\ displaystyle d) zanedbateľne malý vzhľadom na jeho ohniskovú vzdialenosť, takáto šošovka sa nazýva tenkýa jeho ohnisková vzdialenosť sa nachádza ako:
n 0 f = (n-n °) (1R1-1R2). (\\ frac (n_ (0)) (f)) = (n-n_ (0)) \\ left \\ R_ (2))) \\ pravá \\).)(Tento vzorec sa tiež nazýva tenký vzhľad objektívu.) Ohnisková vzdialenosť je pozitívna pri zberu šošoviek a negatívna je pri rozptýlených šošovkách. hodnota n 0 f (\\ displaystyle (\\ frac (n_ (0)) (f) vyzvala optická sila šošovka. Optická sila šošovky sa meria na dioptriektorých jednotky sú m -1. Optické napájanie závisí aj od indexu lomu prostredia. n 0 (\\ displaystyle n_ (0)).