Merkezli optik sistem. Geometrik optik
İyi çalışmalarınızı bilgi tabanında gönderin, basittir. Aşağıdaki formu kullanın.
Bilgi bankasını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, mezun öğrenciler, genç bilim insanları size minnettar olacaktır.
Http://www.allbest.ru/ de gönderildi
merkezli optik sistem
Merkezlenmiş bir optik sistem, bir simetri eksenine (optik eksen) sahip olan ve bu eksenin etrafında döndüğü zaman tüm özelliklerini koruyan bir optik sistemdir.
Merkezlenmiş bir optik sistem için, aşağıdaki koşullar yerine getirilmelidir:
· Tüm düz yüzeyler eksene diktir,
· Tüm küresel yüzeylerin merkezleri eksene aittir,
· Tüm diyaframlar yuvarlak, tüm diyaframların merkezi eksene aittir,
· Tüm ortamlar homojendir veya kırılma indeksinin dağılımı eksen etrafında simetriktir.
Merkezlenmiş optik sistemler, optik ekseni kıran düz aynalar ve yansıtıcı prizmalar içerebilir, ancak aslında sistemin simetrisini etkilemez (Şekil 1).
Şekil.1. Optik eksende bir mola ile ortalanmış optik sistem.
merkezlenmiş optik sistem mercek odak uzaklığı
Kalınlığın sıfır olduğu varsayılan bir merceğe optikte ince denir. Böyle bir mercek için, iki taraflı düzlemleri değil, ön ve arka kısmının olduğu gibi birleştiği bir düzlem gösterirler.
İnce bir toplama merceğinde isteğe bağlı bir doğrultunun kiriş yolunun yapısını göz önünde bulundurun. Bunun için iki özellik kullanıyoruz. ince mercek:
Lensin optik merkezinden geçen ışın yönünü değiştirmez;
Objektiften geçen paralel ışınlar odak düzleminde birleşir.
A ışınındaki mercek üzerinde meydana gelen rastgele bir doğrultuda SA ışını göz önünde bulundurunuz. Bunu yapmak için, OB ışınını SA'ya paralel ve merceğin optik merkezinden O geçirerek yapıyoruz. Objektifin birinci özelliğine göre, OB ışını yönünü değiştirmez ve odak B düzlemini B noktasından geçmez. Objektifin ikinci özelliğine göre, kırılma sonrası paralel ışın SA odak düzlemi ile aynı noktada kesişmelidir. Böylece, mercekten geçtikten sonra, SA ışını AB yolunu izleyecektir.
Benzer şekilde, SPQ ışını gibi başka ışınlar da oluşturabilirsiniz.
Objektiften ışık kaynağına SO mesafesini u, objektiften OD mesafesini ışınların v odak noktasına kadar v, odak uzaklığını f ile belirtin. Bu miktarlarla ilgili bir formül elde ediyoruz.
İki benzer üçgen çifti düşünün: 1) SOA ve OFB; 2) DOA ve DFB. Oranları yaz
İlk oranı ikinciye bölerek
İfadenin her iki bölümünü de v ile bölüp üyeleri yeniden düzenledikten sonra son formüle geliriz.
nerede-- ince bir lensin odak uzaklığı.
İnce bir toplama merceği ile görüntüleme
Lenslerin özelliklerini sunarken, lensin odak noktasında parlak bir nokta görüntüsü oluşturma prensibi göz önünde bulundurulmuştur. Soldaki merceğe düşen ışınlar arka odaktan ve sağa ön odaktan düşen ışınlardan geçer. Difüze lenslerde, tersine, arka odağın lensin önünde ve arkasında olduğu belirtilmelidir.
Belli bir şekle ve boyuta sahip cisimlerin bir lens görüntüsünün oluşturulması, aşağıdaki şekilde elde edilir: örneğin, AB çizgisi, lensin bir mesafede, odak uzaklığından çok daha büyük olan bir nesnedir. Objektif boyunca objenin her noktasından, sayıları net olmak üzere sayısız ışın vardır, bu sayede şekil sadece üç ışının seyrini göstermektedir.
A noktasından yayılan üç ışın mercek içinden geçecek ve A 1 B 1 üzerindeki ilgili ufuk noktalarında kesişerek bir görüntü oluşturur. Ortaya çıkan görüntü geçerli ve çevrilmiş.
Bu durumda, görüntü birleşik odakta bir odak odak düzleminde FF, bir miktar ana odak düzleminden F "F" uzak, ana odak içinden paralel olarak elde edildi.
Objektif objektiften sınırsız bir mesafedeyse, F objektifinin arka odağında görüntü gerçek, ters çevrilmiş ve benzer bir noktaya indirgenmiştir.
Nesne lense yakınsa ve merceğin çift odak uzunluğundan daha büyük bir mesafeye yerleştirilmişse, görüntüsü gerçek olur, ters çevrilir ve küçültülür, odak ile çift odak uzaklığı arasındaki bölümdeki ana odağın arkasına yerleştirilir.
Objektif, objektiften iki odak uzaklığına yerleştirilmişse, ortaya çıkan görüntü, objektifin diğer tarafına, ondan iki odak uzaklığında olur. Görüntü gerçek, ters çevrilmiş ve özneye eşit boyutta elde edilir.
Nesne ön odak ve çift odak uzaklığı arasına yerleştirilirse, görüntü çift odak uzunluğunun arkasına çekilir ve gerçek, ters çevrilir ve büyütülür.
Nesne, merceğin ön ana odağının düzlemindeyse, mercekten geçen ışınlar paralel olarak ilerler ve görüntü yalnızca sonsuzlukta elde edilebilir.
Nesne, ana şebekeden daha kısa bir mesafeye yerleştirilmişse odak uzaklığıışınlar mercekten uzaklaşan bir ışında çıkacak, hiçbir zaman kesişmeyecek. Böylece görüntü, hayali, doğrudan ve büyütülmüş, yani. Bu durumda, lens bir büyüteç gibi çalışır.
Bir nesne sonsuzluktan merceğin ön odağına yaklaştığında, görüntünün arka odaktan uzaklaştığını ve nesne ön odaklama düzlemine ulaştığında, bunun sonsuz olduğunu görmek kolaydır.
Bu desen, çeşitli fotoğraf çalışmaları için pratikte büyük önem taşımaktadır; bu nedenle, objeden objektife ve objektiften görüntü düzlemine olan mesafeyi belirlemek için objektifin temel formülünü bilmek gerekir.
Lensin odak uzaklığı ve optik gücünün hesaplanması
Lensin odak uzunluğu değeri aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:
Lens malzemesinin kırılma indisi, lensi saran ortamın kırılma endeksi,
Lensin küresel yüzeyleri arasındaki optik eksen boyunca, merceğin kalınlığı olarak da bilinir ve yarıçaplı işaretler arasındaki mesafe, küresel yüzeyin merkezi merceğin sağına ya da sola ise negatifse pozitif olarak kabul edilir. Odak uzaklığına göre ihmal edilebilir derecede küçükse, böyle bir mercek ince olarak adlandırılır ve odak uzaklığı şu şekilde bulunabilir:
burada eğrilik merkezi ana optik eksenin sağındaysa R\u003e 0; 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.
Değer, merceğin optik gücü olarak adlandırılır. Lensin optik gücü, ölçü birimi 1 1 olan diyoptrilerde ölçülür.
Bu formüller, genel trigonometrik formüllerden paraksiyal yaklaşıma gidersek, Snell yasasını kullanarak bir objektifte bir görüntü oluşturma işlemi dikkatlice düşünülerek elde edilebilir. Ek olarak, ince bir lens formülü elde etmek için, onu üçgen bir prizma ile değiştirmek ve daha sonra bu prizma için sapma açısı formülünü kullanmak uygundur.
Lensler simetriktir, yani, ışık yönünden bağımsız olarak aynı odak uzunluğuna sahiptir - sola veya sağa, ancak lensin hangi tarafının ışığa döndüğüne bağlı olan sapmalar gibi diğer özelliklere uygulanmaz.
Allbest.ru tarihinde gönderildi
Benzer belgeler
Lensin özü, dışbükey (toplayıcı) ve içbükey (saçılma) sınıflandırılmasıdır. Mercek odak ve odak uzaklığı kavramı. Lensin içindeki görüntünün konstrüksiyonunun özellikleri, kırılmasından sonraki ışın yoluna ve nesnenin konumuna bağlı olarak.
02/22/2012 tarihinde sunum eklendi
Optik şemanın boyutsal olarak hesaplanması. Vizörün açısal alanının belirlenmesi, monoküler giriş gözbebeği çapının, lensin odak uzunluğunun, alan diyaframının çapının belirlenmesi. Mercek ve prizmanın sapma hesabı. Optik sistemin görüntü kalitesi değerlendirmesi.
dönem ödevi, 02.07.2013 eklendi
İnce merceklerin temel teorisi. Nesnenin ve görüntünün büyüklüğünün odak uzunluğunun ve bu merceğin merceğe olan mesafesinin belirlenmesi. Lens yer değiştirmesinin büyüklüğünün odak uzunluğunun belirlenmesi. Lens büyütme oranı.
laboratuar çalışması, 07.03.2007 tarihinde eklendi
Mükemmel optik sistem. Prizma hesaplama, mercek seçimi. Eksenel simetrik ve uzaysal optik sistem. Tasarım parametreleri, lens sapmaları ve prizmalar. Monoküler sapmaların hesaplanması. Izgara çizimini serbest bırakın. Triora uzay nesneleri.
sınav, 10.02.2013 eklendi
Kırılma prizma açısı. Kirişin en küçük sapma açısının orijinal yönden açısı. Kompozit lensin optik gücü. Işık yoğunluğunun kosinüs dağılımına sahip nokta kaynağı. Girişim bantlarının oluşumu. Eksen yönünde ışık şiddeti.
sınav, 12.04.2010 eklendi
Elektromanyetik dalga ölçeğinin dikkate alınması. Doğrusal ışığın yayılması yasası, ışık ışınlarının bağımsızlığı, ışığın yansıması ve kırılması. Lens kavramı ve özellikleri, optik gücün tanımı. Lenslerdeki yapı görüntülerinin özellikleri.
sunum tarihi 28.07.2015
Esnek bir aynanın odak uzunluğunu ölçmek için bir cihazın fonksiyonel bir diyagramının geliştirilmesi. Fotodetektör, motor, güç kaynağı ve mikrodenetleyici seçimi ve teknik özellikleri. Cihazın elektrik kavramının tanıtımı.
dönem ödevi, 10/07/2014
Küresel yüzeylere ışığın kırılması ve yansımasına genel bakış. Kırılma yüzeyinin ana odağının pozisyonunun belirlenmesi. İnce küresel lenslerin tanımı. Formül ince lensler. İnce bir mercekle görüntüleme nesneleri.
özet, eklendi 04/10/2013
Işığın kırılma yasasının özü. Maksimum ve minimum girişimin durumu. Olay yoğunluğu oranı ve yansıyan dalgalar. Film kalınlığındaki azalma oranının belirlenmesi. Optik yol uzunluğu ve optik yol farkının özü.
sınav, 24.07.2013 eklendi
Toplama ve saçılma lenslerinin odak uzunluklarının, mikroskop tüpünün büyütme ve optik uzunluklarının, kırılma indisinin ve sıvının ortalama dağılımının, akkor ampulün ışık yoğunluğunun ve ışık alanının belirlenmesi. Fotometri yasalarının incelenmesi.
Literatür, merkezi olmayan merceklerin kullanımının, görüntünün eğriliğine ve alanın simetrik noktaları için aynı olmayan astigmatizma, kromatizm, büyütme ve bozulmaya neden olduğunu göstermektedir.
İmalat ve montajda iki merkezleme kullanılır: merceğin kendisinin merkezlenmesi ve merceğin çerçevedeki merkezlenmesi.
Merkezleme merceğinin özü. Merceğin merkezlenmesi, merceğin optik eksenini taban silindirik yüzeyin ekseni (EB) ile birleştirmenin çalışmasıdır. Şekil 1 O A O B - optik eksen. Optik eksenin lensin küresel yüzeylerinin eğrilik merkezlerinin bulunduğu düz bir çizgi olduğunu hatırlayın; merceğin yüzeylerinden biri düz ise, optik eksen kürenin eğrilik merkezinden geçer ve bu düzleme diktir.
Şek. 1. Optik parçanın taslağı
Bu iki çizgi uyuşmuyorsa, mercek aranır. merkezden. Yavaşlama ölçüsü mercek çiziminde gösterilir. Terbiyesizlik önceki tüm mekanik mercek işleme işlemlerinde hataların birikmesi sonucu meydana gelir. Optik aksın ve taban elemanının ekseninin daima açık olduğunu not etmek önemlidir. eğri çizgiler, yani farklı uçaklarda yatan çizgiler. İç içe geçme ilişkisi açı ve aralarındaki mesafe ile belirlenir.
Öğütme sırasındaki çıkarılan ödeneğin boyutu eğrilik yarıçapı arasındaki orana bağlıdır R, mercek ve çapı Dve aynı zamanda küresel yüzeylerin eğrilik belirtileridir. Ödenek oranı ile birlikte artar. R,: D.
Mercek merkezlendiğinde üç yolla kurulur: parlamada; kendiliğinden merkezlenen kartuşta; cihazda.
4.1. Merceği kamaşma üzerine monte etme, kamaşma merkezleme doğruluğu
Merceğin parlağa takılması, merceğin 0.04-0.1 mm'den (bazı kaynaklarda 0.02-0.2 mm) daha kesin olmayan bir hassasiyetle ortalanması mümkün olduğunda kullanılır. Merkezleme merceği 3 ile reçine 2'nin merkezleme makinesinin miline sabitlenmiş borulu pirinç kartuşuna 1 yapıştırılmasıyla gerçekleştirilir (Şekil 2).
Şekil 2. Parlama merkezleme şeması:
1 kartuş, 2 reçine, 3 lens, 4 elmas bileme taşı,
- merkezlemeye optik eksen,
- merkezleme sonrası optik eksen
Mercek 60 º'ye ısıtılır, kartuşa uygulanır ve reçine donuncaya kadar, çıplak gözle ışık yüzeyindeki mercek yüzeyindeki vurgunun konumunu gözlemleyerek kartuşun ucu boyunca hareket eder S. Bu durumda, iş mili el ile döndürülür ve merkezleme, bir parlama atışı olmadığında sona erer.
Makine mil dişine monte edilen kullanılmış tüp şeklindeki kartuşun merkezlenmesi için (bkz. Şekil 3) Mve yönlendirilmiş kayış DH6. Bu, mil ve mandren eksenlerinin uyuşmadığı anlamına gelir. Bu nedenle, kartuş, iş miline takıldıktan sonra, Ø ile işlenir. d 10-15 mm uzunluğunda (taşlama tekerleğinin çıkışı için). Daha sonra koniyi noktaya ve ön platforma 0,2 mm genişliğinde delerler.
Bu işlem, milin dönme eksenine göre tam olarak merkezlenmiş referans kenarları elde etmek için kullanılır: içbükey yüzeyler için dış kenar ve dışbükey yüzeyler için iç kenar.
Kartuşun uç yüzünün dikliği, dönen kartuşa kayganlaştırılmış, parlatılmış bir plaka uygulanarak kontrol edilir.
Merceği yapıştırmak için, kartuş bir alkol veya gaz brülörü ile ısıtılır, konisini ve uç yüzünü reçine ile yağlayın, daha sonra daha küçük bir eğrilik yarıçapı olan bir tarafla sıcak bir mercek preslenir (brülör alevi üzerindeki sıcak hava akışında ısıtılır). Lensi kartuşun ucu boyunca hareket ettirerek, mili döndürüldüğü zaman, ampulün görüntüsü Slensin ön ve arka yüzeyleri tarafından verilen sabit olacaktır. Sonra mercek soğutulur, sünger ılık sudan kurtulur.
Şek. 3. Tüp mercek merkezleme kartuşu
merkezleme silisyum karbürün aşındırıcı disklerini uygulayın; M2-CM2 serisinin sertliği ve 3-12 tane büyüklüğü, cam markasına, lens boyutuna ve çap toleransına bağlı olarak seçilir.
Dönme hızı çalışma koşullarına bağlı olarak ayar mili. Küçük çaplı ve yumuşak cam hızındaki lensler için daha büyük.
Lensin çapı, daire çekilirken ve iş mili frenlendiğinde periyodik olarak kontrol edilir (ölçülür). Merkezlendikten sonra, daire katlanır ve ön yüzey faset kabının elle hareket ettirilmesiyle kaplanır.
Merkezleme doğruluğu. Bu merkezleme yöntemi, gözle çalışan optik bir “sistem” i kullanır. radyant enerji alıcısı gözdür. Gözün önemli bir özelliği, çözünürlük sınırıdır (çözünürlük) - sistemin belirli test koşulları altında ayrı bir görüntü oluşturduğu, iki nokta veya çizgi arasındaki en küçük mesafenin açısal veya doğrusal büyüklüğü.
Göz, çeşitli optik özelliklere sahip bir tür optik cihaz olarak düşünülebilir.
Gözün optik sistemi, bir nesnenin görüntüsünü retinanın arka duvarına yansıtır. Objektifin odak uzaklığı değiştirilerek gözün farklı mesafelerindeki nesnelerin retinasında görüntü netliği elde edilir. Halka şeklindeki kas gerildiğinde, mercek yüzeyinin eğriliği artar (odak uzaklığı azalır) ve daha yakın nesneler keskin bir şekilde gösterilir. Gözün, farklı mesafelerdeki nesnelerin keskin bir görüntüsünü verme özelliğine konaklama denir. Kalacak yerdeki bir gözle tasvir edilen noktaya yakın ve maksimum gerilimde yakın denir.
Aynı nesnenin 4 gözüyle bakıldığında
MN (Şekil 4, ve) farklı mesafelerde
L ve L’
onun görüntü boyutu
l’
ve l’’
nesne farklı açılardan gözle görüntüleneceğinden de farklı olacaktır. ve
Çeşitli ebatlar.
Kusursuz bir göz için (emmetropik), en uzak nokta sonsuza kadar uzanır ve en yakın olanı 70 mm'ye kadar olan bir mesafede bulunur. Yakın noktada bulunan bir nesnenin incelenmesi, belirtildiği gibi, göze çok yorucu olan maksimum konaklama voltajında gerçekleşir. mesafe en iyi manzara bir emmetropik göz için küçük cisimler görüntülenirken, 250 mm'ye tekabül eder. Gözün sık görülen dezavantajlarından biri, miyopi (miyopi), hipermetropi (hipermetropi) şeklinde ortaya çıkan ametropyadır.
Şek. 4. Gözün optik hareketi
Miyop bir göz için, en uzak nokta sınırlı bir mesafede bulunur. Bu nedenle, sonsuzda yatan nesneler retinada değil, önünde tasvir edilmiştir (Şekil 4, içinde). Miyopiyi düzeltmek için gözün önüne negatif bir lens (gözlük) yerleştirilir.
Uzak görüşlü bir göz için, en uzak nokta retinanın arkasındadır (göz küresinin dışında). Bu durumda, gözün önüne pozitif bir mercek yerleştirilir. Küçük bir hipermetrop durumunda, gözün yerleşimi sırasındaki bir gözlemci uzaktaki nesnelerin keskin bir görüntüsünü alabilir. Miyopi durumunda, bunu yapamaz, çünkü olumsuz bir konaklama yoktur.
Emmetropik gözün düzeltilmesi için amaçlanan merceğin optik gücünü hesaplarken, merceğin arka odağının uzak noktaya uyması gerektiği pozisyondan devam etmek gerekir. Objektife düşen paralel ışınlar (veya ters yönde devam etmeleri) kırılmadan sonra odağın içinden geçmelidir ve odak uzak noktaya denk geldiğinden, göze giren ışınlar gözün uzak ucundan ortaya çıkar (veya toplanır) ve retinada uzaktaki bir nesnenin keskin bir görüntüsünü verin. Örneğin, miyopi -2 diyoptiyse, en uzak nokta uzak mesafeden uzanır.
bu nedenle lens odak uzaklığı ile uygulanmalıdır.
, Yani zorla
diyoptri.
Aynı şekilde uzak görüşlü gözler için; sadece objektifin gücünün işareti pozitif olacaktır.
Göz mercekleri bulunan optik-mekanik ölçüm cihazları geliştirilirken ve kullanılırken yukarıdakiler dikkate alınmalıdır. Mercek izin vermeli çalışmak herhangi bir göze konaklama huzuru durumunda.
Optik-mekanik ölçüm cihazları geliştirirken, gözün gözbebeği boyutunu dikkate almak gerekir. En iyi gözlem koşulları, cihazın çıkış göz bebeğinin konum ve büyüklük açısından göz gözbebeği ile çakıştığı zaman olacaktır. Öğrencilerin konumu, göz merceği (mercek üzerinde güçlendirilmiş özel bir burç) tarafından sağlanır.
Ölçüm işlemi için en önemli parametre, altında iki yakın noktanın ayrı ayrı görülebildiği gözün çözünürlüğüdür (görme keskinliği).
Gözün çözünürlüğü, nokta objelerin, kontrastın gözlemlenmesi ile belirlenir. K = 1 (beyaz zemin üzerine siyah vuruş) ve aydınlatma 50-200 lux.
Ek olarak, gözün çözünürlüğü retinanın yapısı tarafından belirlenir. İki noktadan oluşan görüntüler bir ışık alıcı elemanın veya iki bitişik olanın üzerine yerleştirilecekse, o zaman bu noktalar çözülmeyecektir (gözlemci için bir noktada birleşeceklerdir). Koniler (gözün ışık alan elemanları) yaklaşık 0.035 mm uzunluğa ve 0.006 mm genişliğe sahiptir. Çözünürlük için gerekli bir koşul, iki noktadan oluşan görüntülerin, arasında serbest bir eleman bulunan elemanlar üzerindeki yeridir. İki maksimum çözülebilir nokta arasındaki açısal mesafe, ifadeden belirlenir.
, (1)
nerede a’- genişlik koniler, D - gözün optik gücü (gözün kırılması).
dioptridir
.
Ölçüm teknolojisinde, bir düz çizginin bir kısmının başka bir kısmına (noniial hizalama) göre veya düz bir çizginin iki düz çizgi (simetrik hizalama) arasındaki simetrik düzenlemesine göre yer değiştirmesini tahmin etmek gerekir. Bu durumlarda, ortadaki çözünürlük sınır açısı altı kat daha azdır (10 ”).
En iyi görüş mesafesinde gözlemlendiğinde, birbirlerinden eşit uzaklıkta olacak şekilde yerleştirilirlerse iki nokta çözülecektir.
, (2)
nerede L - En iyi görüş mesafesi (250 mm), - gözün çözme gücü veya sayısal değerlerin değiştirilmesi.
4.2. Objektifi otokolimatöre takma. hassas yöntemler
Metod öncekine benzer, sadece rastgele bir ışık kaynağı yerine, bir oto-kolimatör kullanılır ve parlamanın konumu, oto-kolimatör ızgarası üzerinde kesin bir okuma ile belirlenir (Şek. 5).
Yöntem basit ve yüksek performanslı.
Şek. 5. Otokolim işaret fişeği kontrolüne sahip mercekleri merkezleme:
1-kartuş, 2-shellac reçine, 3-otokolimasyon tüpü, 4-elmas aletler, lenslerin küresel yüzeylerinin A ve B eğrilik merkezleri
4.3. Lens merkezleme kartuşuna takma, yöntem doğruluğu
En verimli yöntem mercekleri CA-100, CA-10A, CA-150B makinelerinde kendinden merkezlenen bir kartuşta ortalamaktır (Şek. 6).
b) Yoksun serbestlik dereceleri: B tabanında - x, y, z, A tabanında -
Şek. 6. Kendi kendini merkezleyen bir cihazda merceği merkezleme şeması:
1 uçlu mandreni, 2 objektifli, 3 tahrikli mandreni, 4 eksenli iş mili dönüşü, 5 elmaslı alet (daire),
- A ve B küresel yüzeylerinin iki pozisyondaki eğrilik merkezleri - kurulumdan önce ve sonra
Kendiliğinden merkezlenen kartuş aynı anda dönen iki yarıdan oluşur - sol ve sağ kartuşlar. Makine millerinin üzerine, kenarlarının eksenleri millerin dönme eksenine denk gelecek şekilde monte edilirler. Kartuşların kenarlarının atması 1-2 mikronu geçmemelidir.
Yayın etkisi altında, kartuşların arasına yerleştirilen mercek, merceğin optik ekseni milin dönme ekseni ile aynı hizaya gelinceye kadar kalın ila ince kenarı yönünde hareket edecektir.
Mercek aşağıdaki gibi monte edilir: işçi merceği dikkatlice sol harekete uygular ve üç hareketten mahrum eder. x, y, z (temel şema için bkz. Şekil 6). Bu noktada, optik eksen mil eksenine () açılıdır. Bundan sonra, işçi sağ kartuşun yayını yavaşça serbest bırakır ve optik eksen döner ve mil ekseni ile hizalanır. B tabanındaki B desteği 3 tarafından sağlanan lens iki tur kaybeder.
Montaj doğruluğu için lens kaydırma açısı önemlidir. (bkz. şekil 6), ki buradaki içbükey ve içbükey mercekler için, sıkıştırma açılarının toplamı ve lens yüzeyleri ve menisküs için - bu açıların pozitif farkı.
Merceğin yer değiştirme açısı, kartuşun kenarı ile temas noktasından geçen mercek yüzeylerinin eğrilik yarıçapına teğet maddeler tarafından oluşturulur. Belirtilen eğrilik yarıçapı ile mercek ekseni arasındaki açılar, sıkıştırma açılarıdır ve.
Kayma açısına sahip lenslerin deneysel olarak kurgulandığı [Sulim]
0.01 mm hassasiyetle iyi monte edilmiş ve merkezlenmiş. Açılı lensler
daha kötü monte edilmiş ve 0.02-0.03 mm hassasiyetle ortalanmış. Yer değiştirme açısında daha fazla azalma ile daha az
Bu yöntem genellikle merkezlenmemiş.
Montajdan sonra, mercekler bir mil içerir ve elmas tekerleği yumuşak bir şekilde getirin. Mil dönüş hızı ve ilerleme hızı, camın sertliğine, mercek kalınlığına ve tekerleğin aşındırıcı özelliklerine bağlıdır. İşleme modları deneysel olarak seçilir.
Döner milin yayın kuvveti 20-80 N'dir (2-8 kg) ve mercek çapının 295 N'ye yükselmesiyle artar.
4.4. Cihaz üzerinde kurulum
Objektiflerin cihaz üzerinde merkezlenmesi (Şekil 7) farklı ölçüm sistemlerinin kullanılmasına izin verir: düz, eğri, otomatik arama mikroskopları, ekranlı CCD, uygulama alanını önemli ölçüde genişletir.
Şek. 7. Aletin merkezlenmesi
Bu yöntemde (Şekil 8), parçanın (6) alt küresinin merkezi daima kartuşun (5) eksenine yerleştirilmiştir, bu nedenle, yalnızca işlemi büyük ölçüde kolaylaştıran üst yüzeyin O2 merkezini ayarlamanız gerekir. İşlemin doğruluğunun esas olarak başlatma ve okuma doğruluğuna bağlı olduğu gösterilmiştir.
Her bir yöntemi daha ayrıntılı olarak ele alalım.
Otokolimasyon mikroskobunda (Şekil 9), akkor lambadan (1) gelen, kondansatörden (2) geçen, kiriş bölme plakasından 3 ve aynadan (4) yansıyan ışık demeti, kolimatörün (7) lensinin alanının derinliği boyunca eksen boyunca aralıklı olan ızgaraları (5 ve 6) aydınlatır. haçlar: bir - karanlık bir arka plan üzerinde saydam, diğer - hafif bir arka plan üzerinde opak. Bu ızgaraların görüntüleri bir mercek 7, bir prizma 8, bir düzlem paralel plaka 9 ve bir mikro mercek 10 tarafından, içine eğrilik merkezinin veya ölçülen yüzeyin tepesinin sırayla yerleştirildiği mikroskop konusu düzlemine yansıtılır.
Yansıtılan ışık akısı, mikro mercek 10'dan geçer, plaka 9'dan ve prizma 11'in çapraz yüzü yansıtılır, mercek 12'den geçer, prizma küpü 13, prizma 14, operatörün ızgaraların ön cephesinin 15 ve 15 nolu gözlerinin içine girdiği göz merceğine 15 girer. mercek düzlemi, yatay bir çizgi şeklinde bir referans indeksi ile işaretlenmiş ızgarayı ve ölçülen lensin merkezlenmesi için bir referans noktasının işlevini yerine getiren küçük boyutlu bir kontrol dairesini işaretli ızgaraya yerleştirilir.
Şek. 8.ben - kolimatör; II - bir mikroskop; 1 - lamba, 2 - kondansatör, 3 - test nesnesi, 4 lens, 5 - mandrel, 6 - lens takılacak, 7 - lens, 8 - ızgara, 9 - mercek, 10 - lens, 11 - ızgara, 12 - mercek prizma, 13 - mercek
Şek. 9. Otokolimasyon mikroskobunun şeması
1 - aydınlatıcı, 2 - kondansatör, 3 - ışın bölme plakası, 4 - ayna, 5 ve 6 - ızgaralar, 7 - lens, 8 - prizma, 9 - düzlem paralel plaka, 10 - mikro lens, 11 - prizma, 12 - lens, 13 - küp prizma, 14 - prizma, 15 - mercek, 16 - kafes, 17 - yerleştirilebilir lens, 18 - mandrel
Ekran ölçme mikroskobunun optik şeması (Şekil 10) bir retikül ve üç referans bölümünden oluşur. Ölçülen nesnenin görüntüleri, ayrıca ana ve referans ölçekleri ekranlara yansıtılır. Optik mikrometreler okuma sistemlerinde kullanılır.
Ölçülen nesnenin konturları, nişan ekranında (düşük ışıkta) gözlenir veya binoküler bir bağlantıdan (yüksek ışıkta) izlenir. Taşıyıcıların hareketlerinin geri sayımı, ana ve referans ölçeklerin görüntüsüne göre yapılır.
Lambadan (17) gelen bir sabit kondansatör (16) ve değiştirilebilir bir aydınlatma sistemi (18, 19 veya 20) tarafından verilen ışık, değiştirilebilir bir mercek 10, 11, 12 veya 13'e (büyütmeler) yönlendirilir. ,
, ve sırasıyla) ölçülen nesneyi (P) aydınlatır. Nesnenin görüntüsü mercek tarafından bir prizma (3) ve koruyucu camlardan (9) cam plakanın (5) düzlemine kesikli çizgilerle yansıtılır. Plaka, içindeki bir volan ile döndürülebilir.
. Nesnenin ve ızgara hatlarının kollektif 8 boyunca ortak görüntüsü, nişan perdesi 2 üzerindeki aynalar 7 ve 1 kullanılarak lens 6 tarafından yansıtılır. Gonyometrik optik okuma sistemi aynı şekilde gösterilmektedir.
Lambadan (27) kondansatöre (26), ışık filtresine (25) ve takım 24'e gelen ışık cam ayağa (4) gönderilir. a) strok açısı kafası. Ekstremite kesikli ızgaraya sağlam bir şekilde bağlanır ve onunla birlikte döner. Lens 23, uzuvın aydınlatılan kısmını sabit bir okuma (dakika) ölçeğinin düzlemine yansıtır. Her iki ölçeğin ortak görüntüsü, mercek 22 tarafından, bir prizma 21 ve okuma gonyometresi ekranı 14 üzerindeki bir ayna 15 vasıtasıyla yansıtılır.
Şek. 10. Mikroskop ölçme ekranının diyagramı
4.5. Lensi çerçevede ortalamak
Mercekleri janta bağlı olduklarında ortalamanın birkaç yolu vardır ve bunlardan biri otomatik çarpıştırmadır. Böyle bir bileşiğe bir otokolimasyon düzeneği denir.
Autocollimator merkezleme .
Optik mağaza merkezinde, düşük hassasiyetli 0,03 - 0,1 mm arasında otomatik toplama montajı için tasarlanmış lensler.
Lensler için çerçeveler, makine atölyesinde taban çapı ve taban uçları için tahsisatlarla yapılır. Daha sonra mercekler çerçevelere yuvarlanarak veya dişli halka ile sabitlenir. Merkezleme hakkında umrumda değil.
Örneğin, bir fotoğraf lensinin lensini, çizimi Şekil 11'de gösterilen bir çerçeveye alın. Çizimde, merkezsizleştirme için bir tolerans genellikle belirtilir - çizim alanında işaretler veya metinler bulunur. Örneğin, “eksen uyuşmazlığı
ve eksenler 20, 0.01 metreden fazla değil. ”
Şek. 11. Otomatik toplama montajı için bir çerçeve içinde bir mercek örneği.
Merkezlemeyi gerçekleştirmek için, mili 3-5 mikrondan daha fazla olmayan bir darbeye sahip olan tam bir torna gereklidir, bir otomatik toplama tüpü YuS-13 * adlı bir optik cihaz olan A.A. Zabelin ve ayarlanabilir merkezleme kartuşu.
4.5.1. Bir otokolimasyon tüpü cihazı YuS-13
Zabelin tüpünün şeması, Şek. 12. Aşağıdakileri içerir: hareketli bir mercek 14, bir kaynak 10 içeren bir aydınlatıcı, bir yoğunlaştırıcı 11 ve bir ayna 12; mercek ve aydınlatıcı, aynayı 13, şeffaf bir açıklığa (açıklığa) veya bir çarpıya; Mercek 4'ten oluşan mikroskop M, ölçüm ızgarası 6 ve bir mercek 5. Ekran 17 derin sapmayı kaydetmek için kullanılır.
Şek. 12. Cihaz otokolimasyon tüpü YuS-13
4.5.2. Cihaz merkezleme aynası
Kartuşun cihazı şematik olarak Şek. 13. Aşağıdaki ana parçalardan oluşur. Debriyaj 1, kartuşun mil üzerinde sabitlenmesi ve yönlendirilmesi için kullanılır. Merkezleme daha doğru olacaktır, ayna daha hassas bir şekilde iş milinin eksenine göre ayarlanır. En doğru yönlendirme, konik bir sapla, yani iniş bandı yerine D bir sap olmalıdır. Debriyaj, kartuşun iç kısmını, XOY düzlemindeki camın 3 içinden hareket ettirmek için kullanılan, dört radyal vida 4 olan bir manşon şeklinde bir gövde 2 ile donatılmıştır. Vidalar 5 küresel yıkayıcı 6'yı (dışbükey veya içbükey) yıkayıcı üzerine monte edilmiş çerçeveli bir mercekle döndürmeye yarar.
Kartuşun ana parametreleri: gerçek yarıçap
küresel yıkayıcı 6; yıkayıcının üstünden sonuna kadar gerçek mesafe B. Gerçek parametreler ve B kartuşa markalanarak uygulanır.
Merkezleme kartuşunun seçimi, merkezleme işleminin başladığı, merkezlenmiş mercek yüzeyinin eğrilik yarıçapı ile belirlenir. Örneğin, negatif bir kartuş sadece merkezlenmiş merceğin ilk yüzeyinin büyük negatif eğrilik yarıçapı için kullanılır.
Şek. 13. Merkezleme aynasının şeması.
Merceğin birinci yüzeyinin yarıçapı, merkezleme kartuşuna geçiş mandrelinin uzunluğunu belirler (aşağıya bakınız).
4.5.3. Merkezleme işlemi
Zabelin'in borusu, iki vida 9 (bunlardan biri Şekil 14'te gösterilmemiştir) olan punta toplarına, borunun ekseni, borunun eksenini, milin dönme ekseni ile hizalayan karşılıklı olarak iki dik yönde yerleştirildi. Lensli çerçeve, merkezleme kartuşuna (Şekil 14, a) yerleştirilir, böylece tüpe en yakın yüzey eğriliğinin merkezi O 1, kartuşun 1 küresel kısmının O merkezinin düzlemi olur (bu düzlem mil eksenine diktir). Çerçevenin uzunluğu O 1 ve O'nun birleştirilmesine izin vermiyorsa, başka bir kartuş alın veya bir ara mandrel kullanın (mandrelin hesaplanması için, aşağıya bakın). Aydınlatıcıyı açın. Işık kaynağından 10 gelen ışın demeti, saydam bir deliğe (açıklığa) veya bir çarpıya sahip olan aynanın 13 düzlemi üzerindeki aynanın 12 yansımasından sonra kondansatör 11 tarafından yansıtılır. Objektif 14, ışınları otomatik kolimatörün optik ekseni üzerindeki bir noktaya yansıtır.
Şek. 14. Otomatik toplayıcı üzerinde merkezleme
Borunun (7) konik bir saptan monte edildiği, makinenin punta başlığının kancasını (8) hareket ettirerek, mercek (14) tarafından oluşturulan diyafram görüntüsü (nokta), O1 merceğinin eğrilik merkezlerinin düzlemi ve kartuşun küresel kabının O eğriliğinin merkezi ile aynı hizadadır. Tesadüf anı, mercek 5'ten görülebilen açıklığın keskin bir görüntüsü ile belirlenir, çünkü mercek yüzeyinden yansıyan ışınlar zıt yönde ilerler (ok ile kesikli bir çizgi ile işaretlenir) ve mercek 14 tarafından aynanın düzlemine yansıtılır. Diyaframın ofset görüntüsü, mikroskopta M üzerinde görüntülenir. kılavuzu 6. Ofset büyükse, görüntü ekran 17'ye düşer ve ayarlama işlemi sırasında "kaybolmaz". Bir milin dönüşünde bu görüntü D çapında bir daireyi tarif edecektir.
Şimdi nokta O 1, iş mili ekseni ile hizalanır. Bunu yapmak için, mil ekseninin etrafına 90 ° 'de yerleştirilmiş olan vidaları 15 döndürerek, aynanın hareketli kısmı Y ve Z eksenleri boyunca O1 noktası mil eksenine, hareketli parçaya, yani aynı hizaya gelene kadar kaydırılır. D = O (bkz. Şekil 14, b) ve O 1 merkezinin rotasyon sırasında attığı gözlenmedi.
Ardından mercek (14), merceğin ikinci yüzeyinden yansıyan bir ışın demeti ile oluşturulan diyaframın keskin bir görüntüsünü elde etmek için merceklerin ikinci kıvrım merkezi ile kaydırılır. Milin dönmesi, diyaframın görüntüsünün yer değiştirmesiyle gözlenirse, daha sonra, mikroskobun ızgarası 6 üzerindeki diyaframın görüntüsünün atılması elimine edilene kadar kartuşun küresel kısmını döndüren vidaları 16 (Şekil 14, c) döndürün. Bu, O 2 merkezinin, mil ekseni üzerinde olduğu anlamına gelir. Bu, merkez O1'in iş milinin ekseninden kaymasına ve aşağıda ne kadar gösterileceğine neden olacaktır.
Otokolimatör gövdesindeki mercek 14 diyaframın görüntüsünü (nokta) tüpün ucundan -15 cm 'ye kadar uzağa kaydırabilir
ve neredeyse her boyuttaki çalışma yüzeylerinin yarıçapı ile merkezleme lenslerine izin veren + 9 cm'ye kadar. Bununla birlikte, mercek 14'ün yer değiştirmesi doğrusal artışı değiştirir
ademi ölçerken bu dikkate alınmalıdır. Mercek yüzeyinin O1 veya O2 eğrilik merkezlerinin, milin dönme ekseni ile çakışmadığı durumlarda ortaya çıkan yer değiştirme C değeri, formül ile belirlenir.
, (3)
otokolimatör lensinin doğrusal büyütme olduğu,
- mikroskobun lineer büyütülmesi, m - mikroskobun ızgarasının bölme fiyatı, D - bir dairenin çapı, mikroskop ızgarasının düzlemindeki diyaframın görüntüsü ile tarif edilen, N - D çapına karşılık gelen ızgara bölümlerinin sayısı
Sonuç olarak, mercek yuvasının mil eksenine göre bir aktarımı olacaktır, ancak optik eksen O 10 O (bir hatayla birlikte) mil eksenine hizalanır (bkz. Şekil 14, c). Hizalamadan kaynaklanan jantın bozulması, jantları merkezleme kartuşundan çıkarmadan taban yüzeylerinin (bkz. Şekil 12, c ve 13) işlenmesiyle ortadan kalkar. Çerçevenin (20) dış yüzeyi, gerekli minimum boşluk (yaklaşık 0.01 mm) ile mercek yuvasının çapına eşit boyutta işlenir. Jantın ucu, çizimde 0.54 belirtilen boyuta dayanabilecek şekilde kesilir 0,01 mm (bkz. Şekil 11). Kırpma sırasındaki merceğe olan uzaklık şekil l'de gösterilen gösterge cihazı ile ölçülür. 15, bir. daha sonra çerçeve merkezleme aynasından çıkarılır ve işlenmiş taban yüzeylerinde torna halkasının aynasına monte edilir (bkz. Şekil 15, b). Lensin ikinci yüzeyine 3 0.01 mm boyutuna dayanacak şekilde çerçevenin ikinci yatak ucunu kesin. Lensi merkezleme işlemi sona erdi.
Şek. 15. Merkezleme işleminden sonra lens çerçevesinin işlenmesi
4.5.4. Merkezleme yöntemlerinin metodolojik hatalarının belirlenmesi
Yapılar, bir bikonveks mercek örneğinde yapılır (Şekil 16). O 1 O 2, merkezlenecek optik eksendir, O, kartuşun küresinin merkezidir, kartuşun ekseni, XYZ koordinat sisteminde milin ekseni ile çakışır, milin ekseni, OX ekseni ile çakışır. Öncelikle OZ noktasını O noktasıyla birleştirecek şekilde kartuşu YOZ düzleminde kaydırıyoruz. Kartuşun ekseni yeni bir pozisyon alacaktır. Bir noktaya hareket etmek için kartuş küresinin ortası
O 2 'nin eğrilik merkezi bir noktaya hareket eder. . Vidaları döndürerek, kürenin O2 merkezini bir noktadan mil eksenine bir noktaya taşımak için, kartuşun küresel kısmını merkezin etrafında döndürün
. Bu sırada O eğriliğin ilk merkezi noktadan bir noktaya taşı
. Optik eksen O 10 02, iş milinin dönme eksenine denk gelmiyor, “belirtilmemiş bir yöntem hatası görünüyor”.
Açıkçası, bu hatayı azaltmak için, mil eksenine daha kesin olarak yerleştirilmiş olan mercek yüzeyinden merkezlemeye başlamak ya da tüm işlemi tekrar etmek gereklidir.
Şek. 16. Metodik hata tanımının şemaları
4.5.5. Matematiksel model
Eksenlerin konumlarının doğruluğunu, Şekil l'deki şemaya göre hesaplamak için. 17 matematiksel bir model geliştirdi.
İki kesişen düz çizgi ayarlanır. ve b. düzlem ve paralel transfer ve b ile kesişimden elde edilir.
Şek.1 7. Matematiksel bir model oluşturmak için şema
b
, ve doğrudaş;
Kanonik denklemler:
doğrudan:
,
direkt b:
,
nerede
.
vektör
,
;
Skaler ürün:
Çarpı arasındaki mesafe:
Geçiş arasındaki açı:
. (5)
4.6. Optik eksen ile çerçevenin ekseni arasındaki açı ve mesafeyi hesaplamak için şemalar
Mesafenin belirlenmesi (Şek. 18)
Şek. 18. Optik eksen ile çerçevenin ekseni arasındaki mesafenin hesaplanması için şema
Ölçüm cihazının ekseni, OZ; aman 1
- kürenin merkezi doğru, aman 2
sol kürenin merkezi, bölümleri
ve
Sırasıyla sağ ve ikinci yüzeylerin boşalmasını belirler.
mesafe ve arasında OZ
aşağıdaki sırayla inşa edilmiştir. Uçağı aldık XOYdikey OZbu durumda mesafe, ortogonal izdüşümleri arasındaki bu düzleme olan mesafe olarak tanımlanır (yani; XOY). Ortogonal izdüşüm OZ - nokta bu aman, bir nokta tasarlayan bir projeksiyon yapacağız aman 2
- nokta bu araç
- izdüşüm ve dik OH - istenen mesafe. Bu mesafeyi hesapla.
Segmentleri vektörleştir:
;
;
denklemi: veya bir çizginin genel denklemi
.
Notasyonu tanıtıyoruz; Ve sonra - bir çizginin genel denklemi.
Noktadan çizgiye uzaklık:
Açıların belirlenmesi (Şekil 19)
Kendine paralel taşındı OZ noktaya, sonra - istenen açı.
veya (7)
Kendimize bir segmenti paralel olarak kesişme noktasına aktarıyoruz 'Hdaha sonra ve arasındaki mesafenin gerçek konumu OZ.
Şek. 19. Optik eksen ile çerçevenin ekseni arasındaki açıyı hesaplayan şema
Şekil 10'da sunulan on lens türü için araştırmalar yapılmıştır. 20.
Şek. 20. Lens çeşitleri
Araştırmaya göre, merkezleme yöntemlerinin bir olasılık tablosu derlendi:
Tablo 1
doğruluk |
Lens yapısı, No. |
Üretim türü |
verimlilik |
Takım maliyeti |
düşünce |
|
Aydınlatıcı gözle parlama yaparak |
ince seri |
|||||
AK ile parlamada: bir mercekle parlamayı |
seri |
|||||
AK ile parlamada: cCD parlama |
||||||
Kendi kendini merkezleyen mandrede |
orta seri |
kalıntı ademi ölçümü ölçülmez |
||||
Adaptasyonda merkezleme: bir mercekle mikroskop |
seri |
|||||
Cihazda merkezleme: ekranlı mikroskop |
orta seri |
|||||
Adaptasyonda merkezleme: mikroskop |
orta seri |
|||||
Jant merkezleme (mercek) |
seri |
|||||
Jant merkezleme (CCD, monitör) |
orta seri |
4.7. Kartuş seçimi ve millerin hesaplanması üzerine
Daha önce de belirtildiği gibi, lensin merkezlenmesi, kural olarak, mikroskoba en yakın yüzeyin merkezini almasının kaldırılmasıyla başlamalıdır. İstisnai durumlarda, kartuşun küresel kısmının eğrilik merkezi, mikroskoba en yakın olmayan mercek yüzeyinin eğrilik merkezi ile aynı hizada olduğunda, mercek yüzeylerinin merkezlenmesi ardışık yaklaşımlar yöntemi kullanılarak dönüşümlü olarak gerçekleştirilir.
Merkezlenmiş merceğin birinci yüzeyinin yarıçapı, merkezleme kartuşuna geçiş mandrelinin uzunluğunu belirler. Mandrelin uzunluğu, merkezleme kartuşunun destek uçları ile merkezlenmiş lensin çerçevesi arasındaki mesafeye eşittir. Geçiş mandrelinin uzunluğunun hesaplanması, belirli örneklerle gösterilmiştir.
Şek. 16. Merkezli geçiş manşonlarının hesaplanması için planlar
a - pozitif kartuş, b - negatif kartuş
Örnek 1 Pozitif kartuş.
Objektifin spesifik verilerine bağlı olarak, geçiş mandrelini hesaplamak için iki seçenek vardır.
Seçenek 1
Merkezlenmiş merceğin ilk yüzeyi için yarıçapı R / 1 olan ve merkezde bir nokta olan bir yüzey seçilir (Şek. 16, a).
Mandrelin L uzunluğu aşağıdaki formüle göre belirlenir:
L = R / n-R / 1-B-P-d
Seçenek 2
İlk yüzey için, yarıçapı R // 1 olan ve merkez noktasında O // 1 olan bir yüzey seçilir (Şek. 16, a). Daha sonra mandrelin uzunluğu L:
L = R / n-R / 1-B-P
Örnek 2 Olumsuz kartuş
Mandrelin uzunluğu belirlenir (Şekil 16, b)
L = Rn-R1-B-P-d
4. 8. Montaj sırasında optik elemanların temeli
Bir temel montaj birimini monte ederken, iki parçanın, yüzeylerinin doğrudan mekanik teması ile bağlantısıdır. Bağlantı, parçaların işlevsel amaçlarına uygun olarak etkileşimidir. Lütfen burada "bağlantı" kelimesinin bir kısmı diğerine koyma işlemi anlamına gelmediğini, ancak bir devlet anlamına geldiğini unutmayın. Bağlı parçalar temas çifti
Böylece temas çifti çifti işlem sırasında bozulmaz, kapanmaya maruz kalır. zorla, form, tutturma ile.Bileşikler oluşturulurken, üretim işlemlerinin terminolojisi kullanılır, yani. parçanın, tabana göre birleştirilecek parçanın çizimi tarafından belirtilen belirli bir pozisyonun verilmesini baz alarak (yönlendirerek) ifade ettiği veya yönlendirildiği söylenir. Temel ve konsolidasyonun iki farklı şey olduğunu açıkça anlamak gerekir. “Ayrıntı sabitlendi” diyemezsiniz, önce detay temel alınır ve ardından gerekirse düzeltilir.
Tipik tabanlı cisimler için başlangıç (genelleştirilmiş) temel şemaları vardır: tabloya bakınız. 2.
Objektif - en büyük optik bölümün çerçevesindeki temeli düşünün. Bazlama, lensin yapılandırmasına bağlı değildir. Lensin optik ekseninin belirli bir pozisyonunu elde etmek için temel alırken, eksenin çerçevenin taban yüzeyinin geometrik ekseni ile birleşimi olduğunu hatırlayın. Eksenin yanlış hizalaması, 1. ve 2. türdeki terbiyeciler tarafından tahmin edilmektedir. 1. türün merkezden uzaklaşması merceklerin X ve Y eksenleri boyunca enine yer değiştirmesidir (x ve y ile belirtilir) tabloya bakınız. 2. İkinci tür yavaşlama, merceğin çerçevenin taban yüzeyinin eksenine göre eğimleri (dönüşleri) şeklindedir.
Şek. Şekil 22a, b, düz bir dışbükey merceğin tabanının ve tutturulmasının dişli bir halka ile tipik bir yapısını göstermektedir.
Dairesel şekilli optik parçaların (mercekler, düzlemsel, cam plakalar, dünyalar, ızgaralar, vb.) Mekanik temel parçalarına bağlandığında yönlendirilmesinin prensipleri, parçanın tipine (konfigürasyonuna), bağlantının işlevsel doğruluğu ve güvenilirliğine ilişkin gereksinimlere bağlıdır.
Bağlantının durumuna bağlı olarak, mahrum serbestlik dereceleri tasarımcı tarafından belirlenmektedir. Aynı kısmın birkaç yüzeyinin bir bağlantıya dahil olması durumunda, bir dizi kaide dayandığı söylenir. Bu durumda, “ekstra” serbestlik derecelerinin bir kısmını mahrum etmemek için (buna aynı zamanda aşırı temel denir), tasarımcı aşağıdaki kuralları kullanmalıdır.
Temel temas çiftlerinin sınıflandırılması
Tablo 2
Çiftin yüzeylerinin kombinasyonları |
Çiftler Sınıfları |
||||
Küre ve Küre |
|||||
Küre ve silindir |
|||||
Küre ve uçak |
|||||
Silindir ve silindir |
|||||
Silindir ve düzlem |
|||||
Düzlem ve düzlem |
Kural bir. Baz ne zaman her zaman ana veritabanı (GB) olmalıdır.
GB, en fazla serbestlik derecesine sahip parçayı yok eden yüzeydir ve bağlantının ana işlevinden sorumludur.Bir GB olarak, bir düzlem kullanılabilir: bir düzlem üç serbestlik derecesinin bir parçasını mahrum eder, üçüncü sınıf bir temas çifti (P3) olarak adlandırılır: “uzun” bir silindirik yüzey, dört serbestlik derecesinin bir bölümünü mahrum eder, bir temas çifti olarak adlandırılır
dördüncü sınıf (P 4): ve son olarak, konik bir yüzey - beşinci sınıfın bir temas çifti (P 5).
Baz alırken GB olmalıdır.
Diğer üsleri atarken, tasarımcı kullanmalıdır
İkinci kural Bir dizi baz temel alırken, sonraki her bir taban (ana tabandan sonra), önceki tabanın işlevini çoğaltmamalıdır. Olası çoğaltma örnekleri, Şekil 2'de gösterilmiştir. 21. Şekil 21'de ve tasarımın değiştirilmesiyle ortadan kaldırılması gereken açık kopya, bkz. Şekil 21, b.
Şek. 21. Bağlantının okuma yazma bilmeyen tasarımında bir çoğaltma örneği.
Lensleri temel almak ve çerçevenin boyutlarını belirlemek için bu temel örnekleri kullanmayı düşünelim - taban kısmı - bkz. Şek. Her durumda, tabanın ana görevi, 00 A lensinin optik eksenini (0 1 0 2), bağlantı tabanı elemanının (BAS) geometrik ekseni ile birleştirmektir.
Şek. 22. Lenslerin temellendirilmesi ve sabitlenmesi için tipik şemalar: a) lensin GB alanı, b) GB düzlemi, c) GB küresi lensleri, d) ve e) GB küresi R, 2 ; 1 - mercek; 2 - çerçeve; 3 - dişli halkalı bağlantı
Şekil 22'deki şemaya göre ve ana taban merceğin halka şeklindeki çizgisi, bir küredir. Ve halka kenarındaki çerçeve ile temas eder. Bu, lensleri üç serbestlik derecesinden mahrum bırakan bir P3 sınıfı temas çiftidir - XYZ eksenleri boyunca yer değiştirmeler (yer değiştirmeler kendilerini küçük harfler x, y, z ile ifade eder). Lensin dönüşleri, ilave bir tabanla - lensin silindirik yüzeyi ile düzenlenir. Bu, lensleri iki tur ω x ve ω y değerinden mahrum bırakan, P 2 sınıfı bir kontak çiftidir. Ve çiftteki temas garantili bir boşlukta olmalıdır. Bu nedenle, bu temel merceklerin (2. türün gerilmesi) enine yer değiştirmesinin merceğin dış çapındaki ve çerçevenin temas eden çapındaki toleransların toplamının yarısından fazla olmamasını sağlar.
Halkadaki dişlinin doğruluğu, DN7'ye (genellikle olan) iniş doğruluğundan daha azsa, o zaman 00a ekseninin eğim açısı β = arctan (? / L) olur, nerede? - D7 l'ye göre maksimum açıklık - temas eden yüzeylerin uzunluğu.
Şemaya dayanırken şek. Şekil 22, b'de ana bazın rolü, lensin B yüzeyi üzerinde, genişliğinin lensin tam ve hafif çapları arasındaki farkın yarısına eşit olan, standartlara göre normalize edilen dar bir halka şeklinde kayışla gerçekleştirilir. Bu durumda, P3 (z, ω x, ω y) sınıfı bir temas çifti elde edilir. Ek taban - silindirik yüzey - bir sınıf P 2 x, y).
Şemaların karşılaştırılması, fonksiyonel performansta büyük bir fark gösterir. Böylece, ikinci durumda, P 2 çifti, birinci türün yavaşlamasını ve ilk durumda P3 çiftini “kontrol eder”. Birincisinde, D St tam ve ikinci sıradan doğruluk olmalıdır.
Şek. Şekil 22, g ve d'de, bir sırt kenarı üzerinde küresel bir yüzey tarafından desteklenen bir menisküs dişli halkanın temeli ve bağlanması gösterilmektedir - bu bir temas çifti (R3 (x, y, z)). Dişli halkayı vidalarken, merceğin dönüşü esas olarak uygun olan boşluktaki büyüklüğüne göre belirlenir, içinde? Φ x, y ≈? C / (R2 * Cosγ).
Bağlama kuvvetinin dişli halkadan, merceğin çerçevedeki yeri üzerindeki etkisini düşünün (bkz. Şekil 23).
Şek. 23. Dişli halkanın kuvvetinin lensin konumu üzerindeki etkisini belirleyen diyagram
Şekilden görülebileceği gibi, kenar tarafından, tepkime kuvveti N, bu bileşen, bileşen T'den daha büyük olduğunda, merceği X ekseni boyunca kaydırıp (mercek kenarın karşısına değene kadar) mercek üzerinde etki eder (mercek kenarının karşısına değene kadar) 'Sürtünme F Tr'i mercek, halka ve jant arasında zorlar. Böylece, merceklerin Z ekseni boyunca yer değiştirmesini sınırlayan bu temas, merceklerin Y ve X eksenleri boyunca yer değiştirmesini de ortadan kaldırır.
Lens kaydırmasının α\u003e 2ρ koşulu sağlandığında ya da yaklaşık olarak gerçekleştiğinde ortaya çıkacağı belirtilmelidir.
D / 2R\u003e = 2≈0,3 (*),
ρ sürtünme açısıdır, R merceğin yarıçapıdır, çerçevenin ve merceğin malzemelerinin kayma sürtünme katsayısıdır.
Şimdi hangi bazların lensin dönüşlerini sınırladığını bulmak gerekiyor.
İki seçenek var. İlk olarak, dişlinin doğruluğu azdır ve iniş poi Ø D l inişindeki doğruluk yüksektir, daha sonra mercek dönüşü, merceğin Ø D l üzerindeki teması ile sınırlanır ve eksen eğiminin β açısı, yay ((/ L) 'ye eşittir.
İkinci seçenek, diş doğruluğu Ø D l için fitten daha sonra açıdır
β = Arktg (? / l) (**),
nerede? - ipliğin boşluğu, l - ipliğin uzunluğu.
Koşul (*) yerine getirilmediğinde, mercek X ekseni boyunca hareket etmez ve ana tabanın rolü dişli halka tarafından üstlenilir, merceği Z boyunca hareket etmekten ve ω x, turning y çevirmekten vazgeçer. Bu "yoksunluk" un doğruluğu ifade (**) ile belirlenebilir.
Göz önünde bulundurulan temel koşulların analizi, çerçeve, dişli halka ve bağlantı merceği parametreleri için gereksinimlerin (toleransların) farklı olacağı ve bağlantının ve koşulun (*) yapılandırmasına bağlı olacağı sonucuna varmamızı sağlar.
Örneğin, koşul (*), Şekil 2'de gösterilen bileşikte yerine getirilirse; ŞEKİL 21 ve Ø Ø çerçevesinin açıklığı, Ø D b açıklığının ekseni ile birlikte ve Şekil 2'de gösterilen bağlantıda koaksiyel olmalıdır. 21, b, bu hizalamanın gerekli olması gerekmez, ancak ØB ve Ø DН7'nin hizalanması gerekir. Lensin çapındaki tolerans sıkı olmalı ve dişli halkadaki toleranslar serbest olmalıdır.
Tasarımcı ve teknoloji uzmanının görüş alanı dışında kalan bu “önemsemelere” dikkat edilmelidir. Bu nedenle, örneğin, çerçevenin boncukunun destekleyici kenarı çapak ve çapaklara sahip olmamalıdır, bu nedenle kesicinin hareket yönü kenardan parçanın "gövdesine" (Şekil 24, a) işlem sırasında ve ne zaman takılırken çerçevenin ve lensin kenarının deformasyonunun ne zaman azaltılması gerekir son kenar 135 ° 'lik bir açıyla veya merceğin küresel yüzeyine teğet bir açıyla gerçekleştirilir (Şekil 24, b, c). Kenarın konik yüzeyinin köşelerinin çerçevenin taban ekseni üzerinde konumunun sağlanması gereklidir.
Şek.24 . Jant tabanlı kenarın konumu
Kesin konuşursak, böyle bir sistem bir otocolimimator olarak adlandırılmamalıdır, çünkü orijinal anlamında bir kolleksiyon paralel bir ışın akışı anlamına gelir. Bununla birlikte, otomatik toplama yöntemleri kullanma konusundaki geniş uygulama, bu adı paralel olmayan ışınlarla çalışan sistemlere genişletmiştir.
Optik aletler- herhangi bir spektral bölgenin ışınımını yapan cihazlar(ultraviyole, görünür, kızılötesi) dönüştürülmüş (atlandı, yansıtıldı, kırıldı, polarize).
Tarihsel geleneğe haraç ödemek, genellikle görünür ışık denilen optik cihazlar.
Cihazın kalitesinin ilk değerlendirmesinde sadece dikkate alınır anaonun Özellikler:
- delik oranı- radyasyonu yoğunlaştırma yeteneği;
- çözme gücü - bitişik görüntü ayrıntılarını ayırt etme yeteneği;
- artırmak - Nesnenin boyutunun ve görüntünün oranı.
- Birçok cihaz için tanımlayıcı özellik görüş alanı- nesnenin uç noktalarının cihazın ortasından göründüğü açı.
Çözme Gücü- yeteneği karakterize eder optik aletler nesnenin iki yakın noktasının ayrı görüntülerini vermek.
Görüntülerinin birleştiği yerden başlayarak iki nokta arasındaki en küçük doğrusal veya açısal mesafeyedoğrusal veya açısal çözünürlük sınırı.
Cihazın iki yakın nokta veya çizgiyi ayırt edebilmesi yeteneği ışığın dalga doğasından kaynaklanmaktadır. Çözme gücünün, örneğin bir mercek sisteminin sayısal değeri, tasarımcının mercek sapmaları ile başa çıkma kabiliyetine ve bu mercekleri aynı optik eksende dikkatle ortalamasına bağlıdır. İki komşu görüntü noktasının teorik çözünürlük limiti, merkezleri arasındaki mesafenin, kırınım modelinin ilk karanlık halkasının yarıçapına eşitliği olarak tanımlanır.
Bir artış. H uzunluğundaki bir nesne sistemin optik eksenine dikse ve görüntünün uzunluğu h ise, m'deki artış formül ile belirlenir:
m = h / H .
Büyütme, odak uzaklığına ve lenslerin göreceli konumuna bağlıdır; Bu bağımlılığı ifade etmek için karşılık gelen formüller vardır.
Görsel gözlem için cihazların önemli bir özelliği m'de gözle görülür artış. Gözün retinasında oluşturulan nesnenin görüntülerinin boyutunun, nesnenin doğrudan gözlenmesi ve cihazın içinden izlenmesi ile oranından belirlenir. Genellikle M'de gözle görülür bir artış oranı ile ifade edilir M = tgb / tgaa gözlemcinin çıplak gözle nesneyi gördüğü açı ve b gözlemcinin gözünün nesneyi cihazdan gördüğü açıdır.
Herhangi bir optik sistemin ana kısmı lens. Lensler neredeyse tüm optik cihazların bir parçasıdır.
mercek – iki küresel yüzey tarafından sınırlanan optik olarak şeffaf gövde.
Merceğin kalınlığı, küresel yüzeylerin eğrilik yarıçapı ile karşılaştırıldığında küçükse, mercek ince olarak adlandırılır.
Lensler toplama ve saçılma. Ortadaki toplama merceği kenarlardan daha kalındır, difüzör merceği ise orta kısımda daha incedir.
Lens türleri:
- konveks:
- bikonveks (1)
- düz dışbükey (2)
- içbükey dışbükey (3)
- içbükey:
- bikonkav (4)
- içbükey (5)
- içbükey içbükey (6)
Lensteki temel gösterimler:
O 1 ve O 2 küresel yüzeylerinin eğrilik merkezlerinden geçen düz çizgi olarak adlandırılır. lensin ana optik ekseni.
İnce mercekler durumunda, yaklaşık olarak ana optik eksenin mercekle, genellikle denilen bir noktada kesiştiğini varsayabiliriz. optik merkez mercek O. Işık demeti, orijinal yönden sapma yapmadan lensin optik merkezinden geçer.
Optik lens merkezi- Işık ışınlarının mercek içinde kırılmadan geçtiği nokta.
Ana optik eksen - Lensin optik merkezinden geçen ve lense dik olan düz bir çizgi.
Optik merkezden geçen tüm satırlar yan optik eksen.
Ana optik eksene paralel bir ışın demeti objektife yönlendirilirse, objektiften geçtikten sonra, ışınlar (veya bunların devamı) bir noktada F olarak toplanır. lensin ana odak noktası. İnce bir mercek, merceğe göre ana optik eksene simetrik olarak yerleştirilmiş iki ana odağa sahiptir. Lens toplamada hileler gerçektir, saçma olanlarda hayalidir.
Mercek içinden geçtikten sonra ikincil optik eksenlerden birine paralel olan ışın ışınları da, ikincil eksenin odak düzlemi F ile, yani ana optik eksene dik olan ve ana odaktan geçen düzlemle kesiştiği F "noktasına odaklanır.
Odak düzlemi- düz, merceğin ana optik eksenine dik ve mercek odağının içinden geçen.
Lensin O optik merkezi ile ana netleme F arasındaki mesafeye F denir. odak uzaklığı. Aynı F harfi ile gösterilir.
Paralel bir ışın demetinin bir toplama merceğinde kırılması.
Paralel bir ışın demetinin difüzör lens içinde kırılması.
Noktalar O 1 ve O 2 küresel yüzeylerin merkezleridir, O 1 O 2 ana optik eksendir, O optik merkezdir, F ana odak, F "yan odaktır, OF" yan optik eksendir ve F odak odak düzlemidir.
Çizimlerde oklu bir segment şeklinde gösterilen ince lensler:
toplama: difüzör:
Lenslerin temel özelliği– nesnelerin görüntülerini verebilme. Görüntüler direkt ve baş aşağı, gerçek ve hayali, artmış ve indirimli.
Resmin konumu ve karakteri geometrik yapılar kullanılarak belirlenebilir. Bunu yapmak için, seyri bilinen bazı standart ışınların özelliklerini kullanın. Bunlar optik merkezden veya mercek odaklarından birinden geçen ışınların yanı sıra ikincil optik eksenlerin ana veya birine paralel olan ışınlardır. Görüntüyü lens içinde oluşturmak için üç ışından herhangi birini kullanın:
Lens üzerinde optik eksene paralel gelen ışın, kırılmadan sonra, mercek odağından geçer.
Lensin optik merkezinden geçen ışın kırılmaz.
Kırılma sonrası mercek odağından geçen ışın optik eksene paraleldir.
Görüntünün konumu ve doğası (gerçek veya hayali) ince lens formülü kullanılarak da hesaplanabilir. Nesneden merceğe d ile gösterilen mesafe ve mercekten f ile görüntü arasındaki mesafe f ise, ince merceğin formülü şu şekilde yazılabilir:
D değeri, ters odak uzaklığı denir optik güç lensleri.
Güç ünitesi diyoptri (diyoptri). Diyoptri - 1m odak uzaklığına sahip lensin optik gücü: 1 diyoptri = m – 1
Lenslerin odak uzaklıkları genellikle belirli işaretler alır: F\u003e 0 toplama objektifi için, dağıtıcı F için< 0 .
D ve f değerleri ayrıca belirli bir işaret kuralına tabidir:
d\u003e 0 ve f\u003e 0, gerçek nesneler (yani, gerçek ışık kaynakları ve objektifin arkasına yakınlaşan ışınların devamlılığı değil) ve görüntüler için
d< 0 и f < 0 – для мнимых источников и изображений.
İnce lensler, yüksek kaliteli görüntülere izin vermeyen bazı dezavantajlara sahiptir. Görüntü oluşumu sırasında meydana gelen çarpıklıklar sapmalar. Başlıca olanlar küresel ve renk sapmalarıdır.
Küresel sapmalargeniş ışık huzmeleri durumunda, optik eksenden uzaktaki ışınların odak noktasında kesişmediği ortaya çıktı. İnce bir merceğin formülü sadece optik eksene yakın ışınlar için geçerlidir. Bir lens tarafından kırılan geniş bir ışın demeti tarafından oluşturulan uzak nokta kaynağının görüntüsü bulanıklaşır.
Renk sapmalarılens malzemesinin kırılma endeksinin λ ışığının dalga boyuna bağlı olmasından kaynaklanmaktadır. Şeffaf ortamın bu özelliğine dispersiyon denir. Lensin odak uzaklığı, farklı dalga boylarına sahip ışık için farklıdır; bu, monokromatik olmayan ışık kullanıldığında görüntüde bulanıklığa yol açar.
Modern optik cihazlarda, ince mercekler kullanılmamakta, ancak çeşitli sapmaları yaklaşık olarak ortadan kaldırmanın mümkün olduğu karmaşık çoklu mercek sistemleri kullanılmaktadır.
Bir toplama merceği oluşturmak geçerli resim Öğe, kamera, projektör vb. Birçok optik cihazda kullanılır.
Yüksek kaliteli bir optik cihaz oluşturmak istiyorsanız, temel özelliklerini - parlaklığını, çözünürlüğünü ve büyütmesini - optimize etmelisiniz. Örneğin teleskopa iyi bir görüntü elde edemezsiniz, sadece gözle görülür bir artış elde eder ve küçük bir diyafram açıklığı bırakır (diyafram). Doğrudan açıklığa bağlı olduğu için çözünürlüğü düşük olacaktır. Optik cihazların tasarımları çok çeşitlidir ve özellikleri belirli cihazların amacı ile belirlenir. Ancak, tasarlanmış herhangi bir optik sistemi somutlaştırırken, tüm optik elemanların kabul edilen şemaya uygun şekilde yerleştirilmesi, güvenli bir şekilde sabitlenmesi, hareketli parçaların konumunun tam olarak ayarlandığından emin olunması, istenmeyen arka plan saçılmış radyasyonu ortadan kaldırmak için orifis plakalarının yerleştirilmesi gerekir. Genellikle, cihazın içindeki belirtilen sıcaklık ve nem değerlerine dayanmak, titreşimi en aza indirmek, ağırlık dağılımını normalleştirmek, lambalardan ve diğer yardımcı elektrikli ekipmanlardan ısı alınmasını sağlamak gerekir. Değer eklendi görünüm cihaz ve kullanım kolaylığı.
Mikroskop, büyüteç, büyüteç.
Merceğin arkasında bulunan nesneyi, pozitif (toplayıcı) mercek aracılığıyla odak noktasından daha ileride görmezsek, nesnenin büyütülmüş bir hayali görüntüsü görülür. Bu lens basit bir mikroskoptur ve büyüteç veya büyüteç olarak adlandırılır.
Optik şemadan, büyütülmüş görüntünün boyutunu belirleyebilirsiniz.
Göz paralel bir ışık huzmesine ayarlandığında (konunun görüntüsü süresiz olarak uzun mesafeve bu, objenin merceğin odak düzlemine yerleştirildiği anlamına gelir), M'deki görünür artış, aşağıdaki ilişkiden belirlenebilir: M = tgb / tga = (H / f) / (H / v) = v / f, burada f, merceğin odak uzaklığıdır v, en iyi görmenin mesafesidir, yani. normal konaklama sırasında gözün iyi gördüğü en küçük mesafe. Göz, cismin hayali imgesinin en iyi görülebilecek mesafede olacak şekilde ayarlandığı zaman M arttırılır. Tüm insanlar için konaklama imkanı, yaşlandıkça bozulur; 25 cm en iyi görüş mesafesi olarak kabul edilir. normal gözler. Tek bir pozitif merceğin görüş alanında, ekseninden uzaklaştıkça, çapraz sapmalar nedeniyle görüntünün keskinliği hızla bozulur. 20 kez büyütme oranına sahip büyüteçler olmasına rağmen, tipik çoklukları 5 ila 10 arasındadır. Genellikle basit bir mikroskop olarak adlandırılan bir bileşik mikroskobun büyütülmesi 2000 katına çıkar.
Teleskop.
Teleskop uzaktaki nesnelerin görünür boyutunu arttırır. En basit teleskopun şeması iki pozitif mercek içerir.
Teleskopun eksenine paralel olan uzaktaki bir nesneden gelen ışınlar (diyagramdaki a ve c ışınları), ilk merceğin (objektif) arka odağında toplanır. İkinci mercek (mercek) merceğin odak düzleminden odak uzunluğundan çıkarılır ve a ve c ışınları sistemin eksenine paralel olarak tekrar ortaya çıkar. A ve c ışınlarının geldiği nesnenin noktalarından gelmeyen bir miktar b, teleskopun eksenine a açısına düşmekte, merceğin ön odağından geçmekte ve daha sonra sistemin eksenine paralel ilerlemektedir. Mercek, b açısıyla arka odağına yönlendirir. Objektifin ön odağından gözlemcinin gözüne olan mesafe nesneye olan mesafeye kıyasla önemsiz olduğundan, teleskopun görünür büyütme M ifadesi şemadan elde edilebilir: M = -tgb / tga = -F / f "(veya F / f). işaret, görüntünün ters çevrildiğini gösterir. Astronomik teleskoplarda, aynı kalır; teleskoplarda, ters görüntülerden ziyade normal nesneleri görmek için yer nesnelerini gözlemlemek için bir ters çevirme sistemi kullanılır. Ters çevirme sistemine ek çizgiler eklenebilir. s veya dürbün, prizmaların içinde.
dürbün.
Genel olarak dürbün olarak adlandırılan dürbün teleskopu, her iki gözle aynı anda gözlem yapmak için kompakt bir araçtır; Artışı genellikle 6 ila 10 kat arasındadır. Dürbünlerde, her biri dikdörtgen kenarlara yönlendirilmiş iki adet dikdörtgen prizma (45 ° tabanlı) içeren bir çift sarma sistemi (en sık - Porro) kullanın.
Mercek sapmalarından arınmış ve geniş bir görüş açısında geniş bir büyütme elde etmek için, sonuç olarak, önemli bir görüş açısı (6-9 °), dürbünler, dar görüş açılı teleskoptan daha gelişmiş, çok kaliteli bir mercek gerektirir. Görüntünün odağı dürbün merceğinde, görüş düzeltmesi ile sağlanır ve ölçeği diyopterlerde işaretlenir. Ek olarak, dürbünlerde, merceğin konumu gözlemcinin gözleri arasındaki mesafeye göre ayarlanır. Genellikle dürbünler büyütülerek (sandıklarda) ve mercek çapına (milimetre cinsinden), örneğin 8 * 40 veya 7 * 50'ye göre etiketlenir.
Optik görüş
Optik bir görüş olarak, herhangi bir teleskop, belirli bir amaca uygun net işaretler (ızgaralar, işaretler) uygulamak için görüntü alanının herhangi bir düzleminde olması durumunda, zemin bazlı gözlemler için kullanılabilir. Birçok askeri optik kurulumun tipik bir cihazı, bir teleskopun lensinin açık bir şekilde hedefe bakacağı ve mercek barınağın içinde olacağı şekildedir. Böyle bir şema, görmenin optik ekseninin kırılmasını ve kaydırmak için prizmaların kullanılmasını gerektirir; Bu aynı prizmalar ters bir görüntüyü doğrudan bir görüntüye dönüştürür. Optik eksen kaymasına sahip sistemler periskopik olarak adlandırılır. Genel olarak, optik görüş, çıkışın gözbebeği mercek gözünün son yüzeyinden, silah toplandığında topçu gözünün teleskopun kenarına çarpmasını önlemek için yeterli bir mesafeden çıkarılacak şekilde hesaplanır.
Telemetre
Nesnelere olan mesafelerini ölçtüğü optik telemetreler iki tiptir: monoküler ve stereoskopik. Yapısal detaylarda farklılık gösterseler de, optik şemanın ana kısmı onlar için aynıdır ve çalışma prensibi aynıdır: bilinen tarafta (taban) ve üçgenin bilinen iki açısında bilinmeyen tarafı belirlenir. B (taban) mesafesine göre aralıklı iki paralel yönelimli teleskop, aynı uzak nesnenin görüntülerini, farklı yönlerde gözlenebilir gibi görünecek şekilde oluşturur (hedefin büyüklüğü bir taban olarak da kullanılabilir). Herhangi bir kabul edilebilir kullanıyorsanız optik cihaz Her iki teleskopun görüntü alanlarını aynı anda izleyebilecekleri şekilde birleştirmek için, nesnenin karşılık gelen görüntülerinin uzamsal olarak ayrıldığı ortaya çıktı. Yalnızca alanların tam olarak örtüşmesiyle değil, yarıya da sahip telemetreler vardır: bir teleskopun görüntü alanının üst yarısı diğerinin görüntü alanının alt yarısı ile birleştirilir. Bu tür cihazlarda uygun kullanarak optik eleman mekansal olarak ayrılmış görüntülerin bir kombinasyonu gerçekleştirilir ve ölçülen değer, görüntülerin göreceli kayması ile belirlenir. Genellikle bir prizma veya prizmaların kombinasyonu bir kesme elemanı olarak işlev görür.
MONOCULAR DALNOMERİ A, dikdörtgen bir prizmadır; B - pentaprism; C - lens lensleri; D - mercek; E - göz; Pl ve P2 sabit prizmalardır; P3 - hareketli prizma; I 1 ve I 2 - görüş alanının yarısının görüntüleri
Şekilde gösterilen monoküler telemetre devresinde, bu fonksiyon prizma P3; nesneye ölçülen mesafelerde mezun bir ölçek ile ilişkilidir. Pentaprisms B, dik açılarda ışık yansıtıcıları olarak kullanılır, çünkü bu prizmalar, cihazın yatay düzlemine yerleştirilmelerinin doğruluğuna bakılmaksızın, gelen ışık ışınını her zaman 90 ° saptırır. Stereoskopik uzaklık ölçerde iki teleskop tarafından oluşturulan görüntüler, gözlemcinin her iki gözle aynı anda gördüğü. Böyle bir mesafe bulucunun tabanı gözlemcinin hacimsel bir nesnenin konumunu uzayda belirli bir derinlikte algılamasını sağlar. Her teleskop, mesafenin değerlerine karşılık gelen işaretlere sahip bir ızgaraya sahiptir. Gözlemci, uzaklık ölçeğini tasvir edilen boşluğa kadar derinlemesine görür ve nesnenin ondan olan mesafesini belirler.
Aydınlatma ve projeksiyon cihazları. Projektörler.
Projektörün optik şemasında, parabolik bir reflektörün odağına elektrik boşaltma krateri gibi bir ışık kaynağı yerleştirilmiştir. Yayın tüm noktalarından yayılan ışınlar, neredeyse birbirine paralel olan parabolik bir ayna ile yansıtılmaktadır. Işınların ışını hafifçe farklılaşır, çünkü kaynak parlak bir nokta değildir, fakat sınırlı büyüklükte bir hacimdir.
Diyaskopi.
Asetatları ve saydam renkli çerçeveleri görüntülemek için tasarlanan bu cihazın optik şeması, iki lens sistemi içerir: bir kondansatör ve bir projeksiyon merceği. Yoğuşturucu şeffaf orijinali düzgün bir şekilde aydınlatır ve ışınları orijinalin görüntüsünü ekrana getiren bir projeksiyon merceğine yönlendirir. Projeksiyon merceği, ekrana olan mesafeyi ve üzerindeki görüntünün boyutunu değiştirmenizi sağlayan merceklerine odaklanma ve değiştirme olanağı sağlar. Film projektörünün optik şeması aynıdır.
ŞEMA DIASKOPA. A bir slayttır; B - lens yoğunlaştırıcı; C - projeksiyon merceği; D - ekranı; S - ışık kaynağı
Spektral aletler
Spektral enstrümanın ana elemanı, bir dağılım prizması veya kırınım ızgarası olabilir. Böyle bir araçta, ışık ilk önce kolime edilir, yani. paralel ışınların bir demeti haline getirilir, daha sonra bir spektrumda ayrışır ve son olarak, cihazın giriş yarığının görüntüsü, spektrumun her dalga boyu boyunca çıktı yarığına odaklanır.
Spektrometre.
Bu az ya da çok evrensel laboratuvar cihazında, toplama ve odaklama sistemleri, ışığı spektruma parçalayan öğenin bulunduğu tablonun merkezine göre döndürülebilir. Cihaz, örneğin bir dağıtıcı prizma gibi dönme açılarını ve spektrumun farklı renk bileşenlerinden sonraki sapma açılarını saymak için terazilere sahiptir. Bu tür okumaların sonuçları, örneğin, saydam katıların kırılma endekslerini ölçer.
Spektrograf.
Bu, elde edilen spektrumun veya bir kısmının fotografik malzeme üzerinde filme alındığı cihazın adıdır. Kuvars (210-800 nm aralığında), camdan (360-2500 nm) veya kaya tuzundan (2500-16000 nm) bir prizmadan spektrum elde edebilirsiniz. Prizmaların zayıf ışığı absorbe ettiği bu spektral bölgelerde, spektrograftaki spektral çizgilerin görüntüleri parlaktır. Spektrograflarda kırınım ızgaraları ikincisi iki işlevi yerine getirir: radyasyonun spektrum içine ayrıştırılması ve renk bileşenlerinin fotoğrafik malzeme üzerinde odaklanması; bu tür cihazlar ultraviyole bölgesinde kullanılır.
kamerakapalı ışık geçirmeyen bir odadır. Çekilen objelerin imajı, objektif olarak adlandırılan objektif sistemi tarafından fotoğraf filmi üzerinde yaratılır. Özel deklanşör, objektifi poz sırasında açmanıza izin verir.
Kameranın bir özelliği, düz bir film üzerinde, farklı mesafelerdeki nesnelerin oldukça keskin görüntülerinin elde edilmesi gerektiğidir.
Film düzleminde, yalnızca belirli bir mesafedeki nesnelerin görüntüleri keskindir. Odaklanma, mercek filme göre hareket ettirilerek elde edilir. Keskin kılavuz düzleminde yatmayan noktaların görüntüleri, saçılma daireleri şeklinde bulanıklaşır. Bu dairelerin d büyüklüğü lensin diyaframı ile azaltılabilir, yani. açıklığın azaltılması a / f. Bu, alan derinliğinde bir artışa neden olur.
Modern bir kameranın lensi, optik sistemlere (örneğin, Tessar'ın optik şeması) birleştirilmiş birkaç mercekten oluşuyor. En basit kameraların lenslerindeki lens sayısı bir ila üç arasında değişmektedir ve modern pahalı kameralarda on, hatta onsekiz kadar vardır.
Optik şema Tessar
Lensteki optik sistemler iki ila beş arasında olabilir. Neredeyse tüm optik şemalar düzenlenir ve aynı şekilde çalışır - merceklerden geçen ışık ışınlarını ışığa duyarlı matris üzerinde odaklarlar.
Yalnızca fotoğraftaki görüntünün kalitesi objektife, fotoğrafın keskin olup olmayacağına, görüntünün şekli ve çizgiyi bozmayacağına, rengin iyi iletilip iletilmeyeceğine bağlıdır - hepsi lensin özelliklerine bağlıdır, bu yüzden lens modern bir kameranın en önemli unsurlarından biridir.
Mercek lensleri, özel sınıflarda optik cam veya optik plastikten yapılır. Objektif oluşturma, en pahalı kamera oluşturma işlemlerinden biridir. Cam ve plastik mercekleri karşılaştırırken, plastik merceklerin daha ucuz ve daha kolay olduğuna dikkat etmek önemlidir. Halen düşük maliyetli amatör kompakt fotoğraf makinelerinin lenslerinin çoğu plastikten yapılmıştır. Ancak, bu tür lensler çiziklere eğilimlidir ve çok dayanıklı değildirler, yaklaşık iki ya da üç yıl sonra bulanıklaşırlar ve fotoğrafların kalitesi arzulanan şekilde bırakır. Optik kameralar optik camdan daha pahalıdır.
Günümüzde kompakt kamera lenslerinin çoğu plastikten yapılmıştır.
Kendi aralarında, lensin lensi tutkal veya çok doğru bir şekilde hesaplanmış metal çerçevelerle bağlanır. Yapıştırma lensleri metal çerçevelerden çok daha sık bulunabilir.
Projeksiyon cihazıbüyük ölçekli görüntüler üretmek için tasarlanmıştır. Projektörün lens O'sı, uzak bir ekran E'deki düz bir nesnenin (slayt D) görüntüsüne odaklanır. Bir kondansatör adı verilen lens sistemi K, kaynağın S ışığını slayt üzerinde yoğunlaştırmak için tasarlanmıştır. E ekranında, gerçek büyütülmüş bir ters görüntü oluşturulur. Projeksiyon aparatının büyütmesi, D ekranı ve Objektif O arasındaki mesafeyi eşzamanlı olarak değiştirirken E ekranı yakınlaştırılarak veya çıkarılarak değiştirilebilir.
Aletler ve aksesuarlar:
biyolojik mikroskop, aydınlatıcı, mikrometre, milimetre cetvel, ince tel ile slayt, saçla slayt, çizgili kasın histolojik örneği, bir görüntü çizmeye dikkat edin.
İşin amacı:
mikroskobu inceleyin, mikroskobun büyütme oranını ve küçük nesnenin doğrusal boyutunu belirleyin.
Kılavuzda kullanılan optik kavramları:
1. mercek - iki küresel yüzeyle sınırlanmış saydam bir gövde, yüzeylerden biri düz olabilir.
İnce lens - kalınlığı eğrilik yarıçapı ile karşılaştırıldığında küçük olan bir lens.
Optik sistem - birkaç mercek sistemi.
Lensin ana optik ekseni - tüm küresel yüzeylerin merkezinden geçen düz bir çizgi.
Sistemin ana optik ekseni - tüm küresel yüzeylerin merkezlerinin bulunduğu çizgi.
Toplama lensi - üzerine düşen paralel ışınların ışınlarını yakınsak ışınlara dönüştüren bir mercek.
İnce bir merceğin optik merkezi - Işık ışınının yönünü değiştirmeden geçtiği ana optik eksen üzerinde bulunan bir nokta. Genellikle lensin geometrik merkezi ile çakışır.
Gözün optik merkezi - kirişin yönünü değiştirmediği geçerken model gözün şartlı noktası.
Ana odak lens - kırılmadan sonra, lens üzerinde meydana gelen ışınların ana optik eksene paralel olarak kesiştiği nokta. Kirişin yayılma yönüne göre ön ve arka ana odakları birbirinden ayırın
Odak düzlemi - merceğin ana odaklarından geçen ana optik eksene dik olan uçaklar. Mercek üzerinde ana optik eksene herhangi bir açıda gelen paralel ışınlar odak düzleminde kesişir.
Odak uzaklığı - İnce bir merceğin optik merkezinden ana odağına kadar olan mesafe.
En iyi görüş mesafesi - Gözün minimum konaklama gerilimi ile keskin bir görüntü verdiği nesneden göze en küçük mesafe. Normal bir göz için, 25 cm'dir.
Görüş açısı - nesnenin uç noktalarından gelen ışınların gözün optik merkezinden geçen açısı.
Daldırma sistemi - ilk mercek ile ele alınan nesne arasındaki boşluğun, daldırma adı verilen büyük bir kırılma indeksine sahip bir sıvı ile doldurulduğu bir mikroskop merceği.
Optik sistem ve mikroskobun prensibi
Mikroskop, iki kısa odaklı optik sistemin birleşimidir - bir objektif ve bir mercek.
Odak uzaklığı
lens - birkaç milimetre,
mercek - birkaç santimetre.
Mikroskobun optik sisteminin şeması ve içindeki ışınların seyri Şekil 1'de gösterilmektedir. Odak uzaklıkları ve tüpün optik uzunluğu arasındaki oran keyfidir.
Objektif ve mercek iki toplama merceği On ve Ok şeklinde gösterilmiştir. Lensin önündeki sahneye odak uzaklığından biraz daha yüksek bir mesafede küçük bir nesne AB yerleştirilir.
Şekil 1'deki görüntü, en basit durum için ince merceklerde bir görüntü oluşturmak için kurallara göre oluşturulmuştur. Nesne ana optik eksende olduğunda. Kiriş 1, B noktasından OO 1'in ana optik eksenine paralel olarak gider ve merceklerdeki kırılmadan sonra arka ana F odağından geçer. Kiriş 2, B noktasından merceğin O optik merkezinden kırılmadan geçer. Bu ışınların kesişiminde B noktası B 1 - B noktasının görüntüsüdür. Bu noktadan dik olanı ana optik eksene dikleştirelim ve A1 B1 ara görüntünün A noktasını alalım.
Böylece merceği kullanarak, yaklaşık olarak mercek F'nin ön ana odağının arkasında yatan düzlemde gerçek, genişletilmiş, ters bir ara görüntü elde ederiz.
Benzer şekilde, 1 ve 2 ’ışınlarını kullanarak, mercek tarafından oluşturulan son görüntüyü oluştururuz. Mercekte kırılmasından sonra, bu ışınlar ayrılan bir ışın oluşturur ve bu nedenle kesişmez. Bunları ters yöne uzatarak, B 2 noktasının hayali görüntüsü B 1 noktasının hayali görüntüsüdür ve A 2 B 2 segmenti AB nesnesinin nihai görüntüsüdür, büyütülmüş, hayali ve en iyi görüş S mesafesinin uzağında bulunan nesneye göre ters çevrilmiş olan bu görüntü göze bakar: mercekten gelen 1 've 2' ışınlarının farklı bir ışını göze girer, optik sistemi tarafından kırılır ve retina üzerinde gerçek bir görüntü oluşturur. Mikroskopla çalışırken, göz, optik merkezi mercek Fock'un arka ana odağı ile çakışacak şekilde konumlandırılır. Bu nedenle, en iyi görüntünün mesafesi geleneksel olarak bu noktadan ölçülür.
Mikroskopla verilen büyütme, bir nesnenin görüntü boyutunun, nesnenin kendisinin boyutundan kaç kez daha büyük olduğunu gösterir (Şekil 1).
K = A 2 2 / AB (1)
K = A 1 B 1 / AB ve K = A 2 B 2 / A 1 B 1 değerlerini göz önüne alırsak,
K = K yaklaşık K yaklaşık (2)
OCF "ve A 1 B 1 F" üçgenleri ile benzerlikten, AB = OS, F ’eşitliklerine eşittir.
, (3)
ve С 1 О 1 F ’tamam ve the 2 2 2 F’ deki üçgenlerin benzerliği ve 1 1 1 1 = 1 1 1
(4)
burada tube borunun optik uzunluğu - merceğin arka fokusu ile mercek ön farı arasındaki mesafe; S, en iyi görmenin mesafesidir; f on, f ok - mercek ve mercek odak uzunlukları. Formül (3) ve (4) 'ün ifadesine (2) yer değiştirmesinden sonra,
(5)
Lens ve merceklerin büyütülmesi, jantlarında, örneğin lenslerde: 8,20,40,60; mercekte: 7x, 10x, 15x.
MİKROSKOP ÇÖZÜNÜRLÜK
Toplamda 1500-2000 ve daha fazla artış sağlayacak lens ve göz mercekleri olan optik mikroskoplar oluşturmak teknik olarak mümkündür. Ancak, bu uygun değildir, çünkü bir nesnenin küçük ayrıntılarını ayırt etme olasılığı, kırınım olayları ile sınırlıdır. Sonuç olarak, nesnenin en küçük ayrıntılarının görüntüsü keskinliği kaybeder, görüntünün geometrik benzerliğini ihlal eder ve nesnenin birleşimine katlanır, görüntü tamamen kaybolabilir. Bu nedenle, optikte var aşağıdaki kavramlar o mikroskobun kalitesini karakterize eder : çözünürlük, çözünürlük sınırı ve faydalı artış .
Mikroskobun çözünürlüğü - mikroskobun özelliği, incelenen öznenin küçük parçalarının görüntüsünü ayrı olarak verme özelliği.
Çözünürlük sınırı - bu, mikroskopta ayrı olarak görülen iki nokta arasındaki en küçük mesafedir.
Çözünürlük sınırı ne kadar düşük olursa, çözünürlük o kadar yüksek olur mikroskop . Çözünürlük sınırı, mikroskopla hazırlanmasında değişiklik gösterebilecek en küçük parça boyutunu belirler.
Kavramı tanıtıyoruz açıklık açısı nesnenin merkezinden gelen lense konik ışık ışınının aşırı ışınları arasındaki açıdır (Şekil 3a).
Bir görüntü oluşturmak için, yani, bir nesnenin çözünürlüğü için, sadece sıfır ve birinci dereceden en fazla bir taraftaki maksimum sırayı oluşturan ışınların merceğe düşmesi yeterlidir (Şekil 2 ve 3b). Daha yüksek sayılardan gelen ışınların görüntüsünün oluşumuna katılım, görüntü kalitesini, bunun kontrastını arttırır. Bu nedenle, bu maksima'yı oluşturan ışınların lensin açıklık açısı içinde olması gerekir.
Bu nedenle, nesne d periyodu olan bir kırınım ise ve ışık normal olarak üzerine düşerse (Şekil 2 ve 3b), o zaman sıfırın maksimatını oluşturan ışınlar ve her iki taraftaki ilk sıraların görüntünün oluşumuna dahil edilmesi gerekir ve açı 1 açıdır Sırasıyla, birinci derecenin maksimumunu oluşturan ışınların sapması, son çare olarak, U / 2 açısına eşit olmalıdır. Daha küçük bir periyodu d 'olan bir ızgara alırsak, o zaman "1" açısı U / 2 açısından büyük olacak ve görüntü görünmeyecektir. Böylece ızgara süresi d, mikroskop Z'nin çözünürlük limiti olarak alınabilir. Daha sonra, kırınım ızgara formülü kullanılarak, k = 1: için yazıyoruz. D'yi Z, ve 1'i U / 2 ile değiştiririz, (6)
Mikroskopi sırasında, ışık ışınları nesneye farklı açılardan düşer. Eğik ışınların insidansıyla (Şekil 3d), çözünürlük sınırı azalır, çünkü sadece bir tarafta sıfır sıra ve birinci sıra maxima oluşturan ışınlar görüntü oluşumunda rol oynayacaktır ve 1 açısı açıklık açısına U eşit olacaktır. Bu durumda çözünürlük sınırı aşağıdaki formu alır.
(7)
a) b) c) d)
1 - ön mercek, 2 - mercek.
Şekil 3,
Nesne ve lens arasındaki boşluk, hava kırılma endeksinden daha büyük olan bir kırılma endeksi n olan bir daldırma ortamıyla doldurulursa, ışığın dalga boyu, n = n . Bu ifadeyi özünürlük limiti (7) formülü içine alarak,
veya (8)
Böylece formül (7), kuru lensli bir mikroskop için çözünürlük sınırını ve daldırma lensli bir mikroskop için formül (8) belirler. değer günah 0.5 U ve n günah 0.5 U bu formüllere merceğin sayısal açıklığı denir ve harf ile gösterilir. bir . Buna bakıldığında, genel olarak mikroskobun çözünürlüğünün limiti için formül aşağıdaki şekilde yazılmıştır: (9).
Formül (8) ve (9) 'dan görülebileceği gibi, mikroskobun çözünürlüğü ışığın dalga boyuna, açıklık açısının büyüklüğüne, objektif ile nesne arasındaki ortamın kırılma indeksine, objektif üzerindeki ışık ışınlarının görülme açısına bağlıdır, ancak göz merceği parametresine bağlı değildir. Mercek, nesnenin yapısı hakkında ek bilgi vermez, görüntü kalitesini iyileştirmez, yalnızca ara görüntüyü arttırır.
Mikroskop çözünürlüğü daldırma kullanarak ve ışığın dalga boyunu azaltarak arttırılabilir..
Daldırma kullanırken çözünürlükteki artış aşağıdaki gibi açıklanabilir. Objektif ile nesne arasında hava (kuru lens) varsa, ışık demeti, kapak camından havaya giderken, daha düşük bir kırılma indisine sahip bir ortam, kırılma sonucu yönünü önemli ölçüde değiştirir, dolayısıyla daha az ışın lensin içine düşer. Kırılma indisi, camın kırılma indisine yaklaşık olarak eşit olan bir daldırma ortamı kullanıldığında, ortamdaki ışınların seyrinde herhangi bir değişiklik gözlenmez ve çok sayıda ışın lense düşer.
Su, daldırma sıvısı (n = 1.33), sedir yağı (n = 1.515), vb. Olarak alınır. Modern lenslerin maksimum açıklık açısı 140 0'a ulaşırsa, kuru lens için A = 0,94 ve daldırma A = 1.43. Hesaplamada, gözün en hassas olduğu ışığın = 555 nm dalga boyunu kullanırsa, kuru merceğin çözünürlük sınırı 0,30 bem ve yağa daldırma - 0,19 willm olacaktır. Sayısal açıklığın değeri objektif yuvasında gösterilir: 0.20; 0.40; 0.65 ve diğerleri
Ultraviyole ışınımı kullanarak ışığın dalga boyunu azaltarak optik bir mikroskobun çözünürlüğünün arttırılması sağlanır. Bu amaçla, kuvars optikli özel ultraviyole mikroskopları ve nesneleri gözlemlemek ve fotoğraflamak için cihazlar vardır. Bu mikroskoplar, görünür ışık ışığından yaklaşık iki kat daha az bir dalga boyu olan ışık kullandığından, preparatın yapısını yaklaşık 0.1 um boyutlarında çözebilirler. Ultraviyole mikroskopisinin başka bir avantajı vardır - boyasız ilaçları araştırmak için kullanılabilir. Biyolojik nesnelerin çoğu, absorbe etmedikleri için görünür ışıkta saydamdır. Bununla birlikte, ultraviyole bölgesinde seçici absorpsiyona sahiptirler ve bu nedenle ultraviyole ışınlarında kolayca ayırt edilebilirler.
Elektron mikroskobunun en yüksek çözünürlüğü. Hareketli elektronun dalga boyu ışık dalgasının uzunluğundan 1000 kat daha küçük olduğundan.
Ve iyon mikroskopları.
Tarihçesi
En eski merceğin yaşı 3000 yıldan daha eski, Nimrud merceği. 1853 yılında Nimrud'daki Asur antik başkentlerinden birinin Austin Henry Layard tarafından kazılması sırasında bulundu. Mercek oval, pürüzlü bir yere yakın bir şekle sahip, kenarlardan biri dışbükey, diğeri ise düz, 3 kat bir artışa sahip. Lens Nimrud, British Museum'da temsil edildi.
İlk söz lensler Ateşin dışbükey cam ve güneş ışığı yardımıyla çıkarıldığı Aristophanes'in antik Yunan oyun “Bulutlar” ında (M.Ö 424) bulunabilir.
Basit lenslerin özellikleri
Formlara bağlı olarak ayırt toplama (pozitif) ve difüzyon (negatif) mercekler. Toplayıcı mercekler grubu, genellikle ortasının kenarlarından daha kalın olduğu merceğe ve kenarları ortasından daha kalın mercek olan difüze merceklerine bağlanır. Bunun, yalnızca mercek malzemesinin kırılma endeksi ortamınkinden büyükse doğru olduğu not edilmelidir. Merceğin kırılma indisi daha azsa, durum tersine dönecektir. Örneğin, sudaki bir hava kabarcığı, bir bikonveks difüzör merceğidir.
Lensler, kural olarak, optik güçleri (diyoptri cinsinden ölçülür) ve odak uzaklığı ile karakterize edilir.
Düzeltilmiş optik sapmaları olan optik cihazların yapımı için (öncelikle ışık, achromatlar ve apochromatların dağılmasından dolayı kromatik), diğer merceklerin ve malzemelerinin özellikleri, örneğin, seçilen kırılma indisi, dağılım katsayısı, soğurma katsayısı ve malzemenin seçilen optik aralıktaki saçılma indeksi önemlidir .
Bazen mercekler / mercek optik sistemleri (refraktörler) nispeten yüksek kırılma göstergelerine sahip ortamlarda kullanım için özel olarak tasarlanmıştır (daldırma mikroskobu, daldırma sıvıları).
Dışbükey içbükey lens denir menisküs ve kolektif (ortaya doğru kalınlaşır), dağınık (kenarlara doğru kalınlaşır) veya teleskopik (odak uzaklığı sonsuzluğa eşittir) olabilir. Yani, örneğin, miyop için lens gözlük - kural olarak, negatif menisci.
Yaygın yanlış algılanmanın aksine, menisküsün aynı yarıçapa sahip optik gücü sıfır değildir, ancak pozitifdir ve camın kırılma indisine ve lensin kalınlığına bağlıdır. Yüzey eğriliği merkezleri bir noktada bulunan bir menisküs, eşmerkezli mercek olarak adlandırılır (optik güç her zaman negatiftir).
Ayırt edici özellik kolektif mercek Objektifin diğer tarafında bulunan bir noktada yüzeyine düşen ışınları toplama kabiliyetidir.
Difüzör merceğe düşen ışınları, bıraktıktan sonra, merceğin kenarlarına doğru kırılacak, yani dağılacak. Bu ışınlar, noktalı çizgiyle şekilde gösterildiği gibi, ters yönde devam ederse, bir nokta F'de birleşecektir; odak bu mercek. Bu numara olacak hayali.
Optik eksene odaklanma hakkında söylenenler eşit olarak, bir noktanın görüntüsünün merceğin merkezinden optik eksene bir açıyla geçen eğimli bir çizgide olduğu durumlar için de geçerlidir. Lensin odak noktasında bulunan optik eksene dik düzlem denir. odak düzlemi.
Kolektif lensler nesneye herhangi bir taraf tarafından yöneltilebilir, bunun sonucunda lens içinden geçen ışınların bir taraftan veya diğerinden toplanması mümkündür. Böylece, lens iki odak vardır - ön ve arka. Lensin her iki yanındaki optik eksende, lensin ana noktalarından net bir mesafede bulunurlar.
Genellikle teknikte lensi arttırma (büyüteç) kavramını kullandı ve 2 ×, 3 ×, vb. İle belirtildi. Bu durumda, artış formülle belirlenir Γ d = F + d F = d F + 1 (\\ displaystyle \\ Gama _ (d) = ((F + d) \\ üstü (F)) = ((d) \\ üstü (F)) + 1) (objektife yakın görüntülendiğinde). nerede F (\\ ekran stili F) - odak uzaklığı d (\\ ekran stili d) - En iyi görmenin mesafesi (yaklaşık 25 cm orta yaşlı bir yetişkin için). Odak uzaklığı 25 cm olan bir mercek için büyütme 2 × 'dir. Odak uzaklığı 10 cm olan bir mercek için, büyütme 3.5 x'tir.
İnce lensteki ışınların seyri
Kalınlığın sıfır olduğu varsayılan bir merceğe optikte ince denir. Böyle bir mercek için, iki ana düzlem gösterilmemiştir, biri ön ve arka ile birleştirilmiştir.
İnce bir toplama merceğinde isteğe bağlı bir doğrultunun kiriş yolunun yapısını göz önünde bulundurun. Bunu yapmak için, ince bir lensin iki özelliğini kullanıyoruz:
- - Lensin optik merkezinden geçen ışın yönünü değiştirmez;
- - Mercekten geçen paralel ışınlar odak düzleminde birleşir.
A ışınındaki mercek üzerinde meydana gelen rastgele bir doğrultuda SA ışını göz önünde bulundurunuz. Bunu yapmak için, OB ışınını SA'ya paralel ve merceğin optik merkezinden O geçirerek yapıyoruz. Objektifin birinci özelliğine göre, OB ışını yönünü değiştirmez ve odak B düzlemini B noktasından geçmez. Objektifin ikinci özelliğine göre, kırılma sonrası paralel ışın SA odak düzlemi ile aynı noktada kesişmelidir. Böylece, mercekten geçtikten sonra, SA ışını AB yolunu izleyecektir.
Benzer şekilde, SPQ ışını gibi başka ışınlar da oluşturabilirsiniz.
Objektiften ışık kaynağına SO mesafesini u, objektiften OD mesafesini ışınların v odak noktasına kadar v, odak uzaklığını f ile belirtin. Bu miktarlarla ilgili bir formül elde ediyoruz.
İki benzer üçgen çifti düşünün: O S A A (\\ displaystyle \\ triangle SOA) ve O F B (\\ displaystyle \\ triangle OFB), O D O A (\\ displaystyle \\ triangle DOA) ve D F B (\\ displaystyle \\ triangle DFB). Oranları yaz
O A = BF f; O A v = B F v - f. (\\ displaystyle (\\ frak (OA) (u)) = (\\ frak (BF) (f)); \\ qquad (\\ frak (OA) (v)) = (\\ frak (BF) (v-f)).)İlk oranı ikinciye bölerek
v u = v - f f; vu = vf - 1. (\\ displaystyle (\\ frak (v) (u)) = (\\ frak (vf) (f)); \\ qquad (\\ frak (v) (u)) =)) (f)) - 1.)İfadenin her iki bölümünü de v ile bölüp üyeleri yeniden düzenledikten sonra son formüle geliriz.
1 u + 1 v = 1 f (\\ displaystyle (\\ frak (1) (u)) + (\\ frak (1) (v)) = (\\ frak (1) (f)))nerede f (\\ ekran stili f (\\ frak () ())) - ince bir lensin odak uzaklığı.
Lens sisteminde inme
Lens sistemindeki ışınların seyri, tek bir mercekle aynı yöntemlerle yapılır.
Odak uzaklığı OF ve ikinci 02 F2 olan iki mercekli sistemi göz önünde bulundurun. İlk mercek için SAB yolunu oluşturun ve ikinci merceğe C noktasından girene kadar AB segmentini devam ettirin.
O 2 noktasından, O 2 E ışınını AB'ye paralel olarak inşa ediyoruz. İkinci merceğin odak düzlemi ile kesişme noktasında, bu ışın E noktası verecektir. İnce merceğin ikinci özelliğine göre, AB ışını ikinci mercekten geçtikten sonra CE yolu boyunca geçecektir. Bu çizginin, ikinci merceğin optik ekseni ile kesişmesi, D noktasına verecek ve kaynak S'den gelen ve her iki mercekten geçen tüm ışınların odaklanacağı nokta D'yi verecektir.
İnce bir toplama merceği ile görüntüleme
Lenslerin özelliklerini sunarken, lensin odak noktasında parlak bir nokta görüntüsü oluşturma prensibi göz önünde bulundurulmuştur. Soldaki merceğe düşen ışınlar arka odağından geçer ve sağa düşenler ön odağından geçer. Difüze lenslerde, tersine, arka odağın lensin önünde ve arkasında olduğu belirtilmelidir.
Belli bir şekle ve boyuta sahip cisimlerin bir lens görüntüsünün oluşturulması, aşağıdaki şekilde elde edilir: örneğin, AB çizgisi, lensin bir mesafede, odak uzaklığından çok daha büyük olan bir nesnedir. Objektif boyunca objenin her noktasından, sayıları net olmak üzere sayısız ışın vardır, bu sayede şekil sadece üç ışının seyrini göstermektedir.
A noktasından yayılan üç ışın mercek içinden geçecek ve A 1 B 1 üzerindeki ilgili ufuk noktalarında kesişerek bir görüntü oluşturur. Ortaya çıkan görüntü gerçek ve ters.
Bu durumda, görüntü ana odak düzleminden F’F’den biraz uzak olan bazı odak düzleminde FF’de eşlenik netlemede çekildi, ana odak boyunca paralel olarak geçti.
Bu değerler birbirine bağlıdır ve adı verilen bir formülle belirlenir. ince lens formülü (ilk Isaac Barrow tarafından alındı):
1 u + 1 v = 1 f (\\ ekran stili (1 \\ over u) + (1 \\ over v) = (1 \\ over f))nerede u (\\ displaystyle u) - objektiften nesneye olan mesafe; v (\\ displaystyle v) f (\\ ekran stili f) - lensin ana odak uzaklığı. Kalın bir mercek durumunda, formül merceklerin merkezinden değil ana düzlemlerden ölçülen tek farkla değişmeden kalır.
İki bilinen bilinmeyen bir değer bulmak için aşağıdaki denklemleri kullanın:
f = v ⋅ u v + u (\\ displaystyle f = ((v \\ cdot u) \\ üstü (v + u))) u = f ⋅ v v - f (\\ ekran stili u = ((f \\ cdot v) \\ üstü (v-f))) v = f ⋅ u u - f (\\ ekran stili v = ((f \\ cdot u) \\ over (u-f)))Belirtileri belirtilmelidir u (\\ displaystyle u), v (\\ displaystyle v), f (\\ ekran stili f) aşağıdaki hususlara dayanarak seçilir - toplama objektifindeki gerçek bir nesneden gerçek bir görüntü için - bu değerlerin tümü pozitiftir. Eğer görüntü hayali ise - nesneye olan uzaklık negatif olarak alınır, nesne hayali ise - ona olan uzaklık negatif, mercek yayılıyorsa - odak uzaklığı negatiftir.
Odak uzaklığına sahip ince dışbükey bir mercekten siyah harflerin görüntüleri f (kırmızı). Harfler için ışın gösteriliyor E, ben ve K (sırasıyla mavi, yeşil ve turuncu). Görüntü harfleri E (2 mesafede bulunur f) aynı boyutta, geçerli ve ters. görüntü ben (on f) - sonsuzlukta. görüntü K (on f/ 2) hayali, doğrudan, iki katına
Doğrusal artış
Doğrusal artış m = a 2 b 2 a b (\\ ekran stili m = ((a_ (2) b_ (2)) \\ over (ab))) (önceki bölümdeki resim için), resim boyutunun nesnenin karşılık gelen boyutuna oranıdır. Bu oran aynı zamanda kesir olarak da ifade edilebilir. m = a 2 b 2 a b = v u (\\ displaystyle m = ((a_ (2) b_ (2)) \\ over (ab)) = (v \\ over u))nerede v (\\ displaystyle v) - objektiften görüntüye olan mesafe; u (\\ displaystyle u) - objektiften nesneye olan mesafe.
burada m (\\ displaystyle m) Doğrusal bir büyütme faktörü vardır, yani görüntünün doğrusal boyutlarının, nesnenin gerçek doğrusal boyutlarından kaç kez daha küçük (daha büyük) olduğunu belirten bir sayı vardır.
Hesaplama pratiğinde, bu oranı şu şekilde ifade etmek daha uygundur. u (\\ displaystyle u) veya f (\\ ekran stili f)nerede f (\\ ekran stili f) - lensin odak uzaklığı.
M = f - - f; m = v - f f (\\ ekran stili m = (f \\ over (u-f)); m = ((v-f) \\ over f)).
Lensin odak uzaklığı ve optik gücünün hesaplanması
Lensin odak uzunluğu değeri aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:
n 0 f = (n - n 0) (1 R1 - 1 R2 + (n - n 0) dnR1R2) (\\ displaystyle (\\ frak (n_ (0))) (f)) = (n -n_ (0)) \\ left \\ ((\\ frak (1) (R_ (1)))) - (\\ frak (1) (R_ (2))) + (\\ frak ((nnn_ (0))) d) (nR_ (1) R_ (2))) \\ sağ \\))neredeN (\\ displaystyle n) - lens malzemesinin kırılma indisi, - lensi saran ortamın kırılma endeksi,
D (\\ ekran stili d) - merceğin küresel yüzeyleri arasındaki optik eksen boyunca, ayrıca lens kalınlığı,
Yüzeyin ışık kaynağına daha yakın olan eğrilik yarıçapı (odak düzleminden uzağa),
Işık kaynağından uzakta olan yüzeyin eğrilik yarıçapı (odak düzlemine daha yakın),
için R 1 (\\ ekran stili R_ (1)) Bu formülde, yüzey dışbükey ise yarıçap işareti pozitif, içbükey ise negatiftir. için R2 (\\ ekran stili R_ (2)) aksine, içbükey mercek ise dışbükey mercek ise (negatif) pozitif. eğer d (\\ ekran stili d) odak uzaklığına göre ihmal edilebilir derecede küçük, böyle bir mercek inceve odak uzaklığı şu şekilde bulunabilir:
n 0 f = (n - n 0) (1 R1 - 1 R2). (\\ displaystyle (\\ frak (n_ (0)) (f)) = (n-n_ (0)) \\ sol \\ ((\\ frak (1) (R_ (1)))))) (\\ frak (1)) R_ (2))) \\ sağ \\).)(Bu formül aynı zamanda denir ince lens formülü.) Odak uzaklığı mercek toplamada pozitif, yayılan mercekler için negatiftir. değer n 0 f (\\ ekran stili (\\ frak (n_ (0)) (f))) Bu adlandırılan optik güç objektif. Lensin optik gücü ölçülür dioptribirimleri m -1. Optik güç aynı zamanda çevrenin kırılma indisine de bağlıdır. n 0 (\\ ekran stili n_ (0)).