Neft va gazning yirik ensiklopediyasi. Salbiy linzalarning markazlashtirilgan uzunligini aniqlash
TA'LIMGA FEDERAL AGENTLIGI
Davlat ta'lim muassasasi
Oliy kasbiy ta'lim
"Kursk davlat texnika universiteti"
"Nazariy va eksperimental fizika" kafedrasi
FOCUS DISTANCE ni aniqlash
POSITIV VA NEGATİF LENSES BO'YIChA YO'L QILISh
Laboratoriya ishlarini bajarish uchun qo'llanma
Texnika muhandislari uchun optika bo'yicha № 110
mutaxassisliklar
A.E. tomonidan tuzilgan. Kuzko
Tadqiqchi
Texnika fanlari nomzodi, dotsent G.T. Sychev
Ta'rif markazlashtirilgan uzunlik ijobiy va salbiy linzalarni turli usullar bilan Texnik va texnik mutaxassislik / Kursk talabalari uchun 110-sonli optikaga laboratoriya ishlarini bajarish bo'yicha qo'llanma. davlat texnologiya. un-t; Komp .: A.E. Kuzko. Kursk, 2008. 14 p., Il. 11. Bibliogr.: P.14.
Muhandislik-texnik mutaxassisliklari bo'yicha talabalar uchun mo'ljallangan, kunduzgi va sirtqi kurslar.
Chop etish uchun imzolangan. Format 60'84 1/16.
Usl. 3.13. Uch.-iz.d. 3.37. Tirnoq 100 nusxa. Buyurtma. Bepul.
Kursk davlat texnika universiteti.
Kursk davlatining nashriyot-matbaa markazi
Ishning maqsadi: ijobiy linzalarning markazlashtirilgan uzunligini aniqlash usullarini (parallel nurlar va formulalar yordamida) o'rganish nozik optikasi), shuningdek, salbiy linzalar (ma'lum markazlashgan uzunlikdagi ijobiy linzalardan foydalangan holda).
Nazariy nazariy kirish
Yorug'likning xususiyatini belgilashdan avval, bizning davrimizdan yuz yillar ilgari, beshta asosiy optika qonuni empirik tarzda o'rnatildi. Ular qonunlarini geometriya tilida shakllantiradigan optiklar bo'linmasining asosidir geometrik yoki lamel optika Ushbu qonunlarga quyidagilar kiradi:
1. Yorug'likni tekislash qonuni. Shaffof bir hil muhitdagi yorug'lik tekis chiziqlar bo'ylab tarqaladi. Shuning uchun nuqta manbasidan yorug'likning tekis tarqalishi shaffof bo'lmagan narsalardan o'tkir soyalar hosil bo'lishiga olib keladi (1-rasm).
2. Yengil nurni mustaqillik qonuni. Har qanday yoritgichni bir muhitda targ'ib qilish mediada boshqa yorug'lik chiziqlari mavjudligidan butunlay mustaqil emas. Yengil chiroqlarni kesib o'tganda, ular bir-birlarini bezovta qilmaydi. Bir nechta yorug'lik nurlari bilan yoritilgan yorug'lik har bir nurning alohida yoritilishiga tengdir.
3. Nur nuri yo'lining qayta tiklanishi qonuni. Orqaga tarqalish davrida yorug'lik nurlari harakatini takrorlaydi. Ostida nur bilan biz hali yorug'lik oqimining boshqa chuqurliklaridan izolyatsiyada mavjud bo'lgan yakuniy, ammo tor yorug'likni tushunamiz.
4. Nurni aks ettirish qonuni. Voqealar va yoritilgan nurlar bir xil tekislikda yotadi, bu nuqta oddiy sharoitda interfeysga to'g'ri keladi (bu samolyot kuzgi samolyot); Oksidlanish burchagi a ning ko'zgu burchagi teng (2-rasm):
α = β (1)
4. Nurning sinishi qonuni (snell qonuni). Chaqaloq nurlanish insidensiya tekisligida yotadi (2-rasm) va bu kasallikning burun burchagi sinüsünün sinüsga sinishi uchun tanlangan ommaviy axborot uchun burchakka burchakka nisbati faqat yorug'lik to'lqinining uzunligiga bog'liq, ammo insultning burchiga bog'liq emas:
bu erda n 21, ikkinchi moddaning nisbiy sinishi indeksidir, n 1 va n 2 esa birinchi va ikkinchi muhitning mutlaq sinishi indisidir. Snell qonuni ko'pincha quyidagicha yoziladi:
n 1 sin a = n 2 sin b (3)
Barcha qonunlar geometrik optika 17-asrda frantsuz matematigi Fermat tomonidan belgilangan eng qisqa vaqt tamoyilining natijasi: yorug'lik minimal vaqtni talab qiladigan yo'ldan o'tadi.
Oddiy optik qurilmalarda kuzatiladigan keng ko'lamli hodisalar uchun barcha qonunlarga qat'iy amal qilinadi. Shuning uchun, optikaning deyarli muhim bo'lagi - optik asboblarni o'rganish - bu qonunlarni juda maqbul deb hisoblash mumkin.
Mukammal optik tizim Ular chiziqlar homosentrik qoladigan va tasvir geometrik jihatdan ob'ektga o'xshash bo'lgan tizim deb atashadi. Homozentrik Nurni shakllantiradigan nurlari, ularning davom etishi bilan, bir nuqtada kesishgan bo'lsa (3-rasm). Bu chiroq sferik to'lqin yuzasiga to'g'ri keladi.
Optik tizim Bu bir-biridan bir-biridan bir-biridan ajratib turadigan axborotni ajratib turuvchi sirtlarni aks ettiradigan va sindirilgan (odatda elpi-plastinka, hiperboloid va hokazo). Tizim markazlashganagar global sirt markazlari bir tekis chiziqda joylashgan bo'lsa, u deyiladi optik o'q tizimi(4-rasmga qarang). Ob'ektlarning har bir nuqtasida P nuqtasi yoki tekisligi S tasvirlar oralig'ida uning bog'liq nuqtasiga P 'yoki tekislik S' ga mos keladi. Ob'ektni olishda
S-samolyoti abadiylikda, S konjugat qatlami bir pozitsiyani egallaydi orqa markazidagi tekislik F 'va asosiy optik o'qga parallel nurlar kesib o'tadi orqaga qaratib F '(markazlashtirilgan tekislik va optik o'qning kesish nuqtasi). Konjugat tekisligi S 'ning cheksizligiga teskari bo'lsa, S tekisliklari joyni egallaydi old fokusli tekislik F va unga mos keladi oldingi markazida F optik tizim.
+1 (chiziqli tekislikda y ning bir xil tekisligiga teng bo'lgan y tekisligida tekis chiziqli segment) bir-birining xaritasini xaritalar bilan bir-biriga bog'laydigan o'xshash samolyotlar mavjudligi isbotlangan bo'lishi mumkin. Bunday samolyotlar chaqiriladi oldingi asosiy tekislik H (ob'ektlar oralig'ida) va orqa asosiy tekislik H '(rasm maydonida) tizimlarva ularning tizma tizmasining kesish nuqtalari asosiy fikrlar H va H "(5-rasm). Turli xil optik tizimlar uchun ularning asosiy samolyotlari va nuqtalari tizim ichida va tashqarisida bo'lishi mumkin.
Pre-markazlashtirilgan asosiy nuqtalardan masofalar deyiladi markazlashtirilgan uzunliklar: F = HF , f '= H'F' . Agar vosita bir xil bo'lsa, f '= f.
Fokuslar va asosiy tekisliklarning holati ma'lum bo'lsa, ob'ektning tasvirini oddiy geometrik konstruktsiyalar bilan topish mumkin (6-rasm).
Optik tizim deyiladi ijobiy (yig'ish), agar asosiy yo'nalish F tektonikasi H ning o'ng tomonida bo'lsa ,
va orqa F 'chap tomonda' H ' .
Agar manzil teskari bo'lsa - sistema deyiladi salbiy yoki tarqoq. Fokus uzunligiga marka beriladi: ortiqcha -va kollektorlar uchun minus -sochadigan tizimlar uchun.
Ota-samolyotlardan ob'ektga a va rasm b va markazlashtirilgan masofa o'rtasidagi nisbatni aniqlash oson (6-rasmga qarang):
Fokus uzunligi f belgisi bilan olinadi, agar ob'ekt oldingi asosiy tekislikning chap tomonida bo'lsa, masofa a ijobiy deb hisoblanadi, b tasvir esa orqa asosiy tekislikning o'ng tomonida bo'lsa ijobiy bo'ladi.
H va H asosiy samolyotlari (asosiy nuqtalari) sistemaning o'rtasiga joylashtirilgan va joylashtirilgan (7-rasm). Bunday optik tizim chaqiriladi nozik optikasi. Formulalar (4) nozik optikasi uchun amal qiladi. Bunday holda, a, b va markazlashtirilgan masofalar f masofa markazidan, O nuqtasini o'qishi mumkin.
B nuqta nuqta xaritasi bo'lsin. Vaqt tengligi printsipiga ko'ra (Fermat printsipining natijasi), eksa bo'ylab o'tadigan nur va masalan, linzaning chetidan o'tadigan nur bir vaqtning o'zida bo'ladi (7-rasm). Vaqt tengligini ko'rib chiqamiz paraxial nurlari (Ya'ni, nuqtadan paraxial nurning barcha nurlar nuqta burchagi hosil qilganda (masalan, optik o'q bilan kichik burchaklarni tashkil etuvchi nurlar) stigmatika) B nuqtasining tasviri, uni osongina olish mumkin nozik ob'ektiv formulasi :
, (5)
bu erda D optikaning optik kuchi, n va n esa ob'ektiv va uning atrof-muhitining mutlaq chirog'i ko'rsatkichlari bo'lib, R1 va R2 linzalar yuzalarining kavis radiusi hisoblanadi. Agar sirt dvigatelning egri chizig'i bo'lsa, konkavga salbiy deb hisoblanadi.
Diqqat! Ushbu ishda lazer nurlari ishlatiladi, bu ko'zga kirsa xavfli bo'ladi.
Lazer to'lqin uzunligi l= 670 nm. Quvvat 1 mVt.
Mashq qilish 1
Parallel nurlarda ijobiy linzalarning markazlashtirilgan uzunligini aniqlash.Jismoniy mashqlardagi hisob-kitoblar va o'lchovlar linzalarning nozik ekanligi va barcha masofalar taxminan linzalarning markazidan hisoblangan holda amalga oshiriladi.
Aksessuarlar:yo'riqnoma, chavandozlar to'plami, lazer, prizma, ijobiy linzalarning to'plami, ekran, ruler.
Vazifalar
1. Shaklni anjir bo'yicha yig'ish. 8. Buning uchun ramkada va raterda joylashgan lazer qo'llanmaning 1-holatiga joylashtirilgan (9-rasmga qarang), ramkada va raiterda bo'linadigan prizma yo'riqnomada 2-holatiga joylashtirilgan. Qavsdagi va raiterdagi kuzatuv ekrani yo'riqnomaning 7-holatiga kiritilgan. Optik nurlarning holatini chizish uchun magnit ushlagichlar yordamida ekranga qog'oz qo'yiladi.
Diqqat!
2.
3. Bir parcha qog'ozga qalam yordamida lazer nurlarining joyini chizish. Ekrandagi qog'ozni bir necha marta suring va nurlarning holatini har safar belgilab qo'ying. So'ngra, qog'ozni olib tashlash, belgilar bilan o'lchagich bilan masofani o'lchash va o'rtacha topish. Xatolarni baholang.
4. Displeyni 7-dan 7-pozitsiyasiga hidoyatning 4-pozitsiyasiga joylashtiring va o'lchovlarni soniyasiga o'tkazing. Lazer nurlarining parallelizmini baholang va ular orasidagi masofani aniqlang. Displeyni qo'llanmaning 7-darajasiga qaytaring.
5. O'rtacha fokusli ijobiy linzalarning markazida masofasini toping. Buning uchun linzalarni romga va stendga yo'riqnomaning oltiga (6) joylashtiring. Ob'ektivni uyaning bo'ylab harakatlantirib, har ikkala nur ham ekrandagi bir xil nuqtada uchrashishiga imkon beradi. Ob'ektiv va ekran o'rtasidagi masofani o'lchash. Ob'ektivni ekrandan uzing va yana kattalashtiring. O'lchovlarni olib, bir necha marta bajaring. Lensning o'rtacha markazida masofasini aniqlang. Xatolarni baholang.
6. P.5-dagi uzoq fokusli ijobiy linzalarning markazida masofasini toping. Bunday holatda 6 trubaning kattaligi etarli bo'lmasligi mumkin. Uzoq markazli optikasi va ekranning joylashuvi uchun qulay geometriyani tanlang.
Mashq 2
Lens formulasidan foydalanib, ijobiy lensning fokal uzunligini aniqlash.Jismoniy mashqda hisob-kitoblar va o'lchovlar linzalarning nozik ekanligi va barcha masofalar taxminan linzalarning markazidan o'lchagich yordamida o'lchanadigan taxmin ostida amalga oshiriladi.
Aksessuarlar:yo'riqnoma, chavandozlar to'plami, lazer, prizma, linzalar to'plami, ekran, rulet.
|
Uslubiyat.Eksperiment sxemasi 10-rasmda keltirilgan. Bilan atalgan fokusli uzunlikdagi ko'makchi linzali 1 biz ob'ekt deb nomlangan nuqtada parallel nurlarni yig'adi.Ushbu ob'ekt nuqtasining pozitsiyasi linza 2 tomonidan noma'lum (istalgan) markazlashtirilgan uzunlik bilan ekranga chiqariladi. Lens 2 bir oz masofada joylashgan Lyordam linzasidan 1. Ob'ektivni 2 (yoki ekranga ko'chirish orqali) harakatlantirib, lazer nurlarining ekrandagi nuqtaga yaqinlashishini tekshirib ko'ring (ob'ekt nuqtasini aks ettirishda). Shundan so'ng, o'lchagichdan foydalanib, masofani aniqlang, b (ob'ektiv 2 va ekran o'rtasidagi masofa) va L (linzalarning markazlari orasidagi masofa) Lensning markazlashtiruvchi uzunligi 1 (objektr nuqtasi bilan ob'ektiv o'rtasida 2) masofani toping va keyin ob'ektiv 2. Yordamchi linzaning 1 markazlashtirilgan uzunligi ma'lum bo'lmasa, mashq 1 ga muvofiq aniqlanadi.
Vazifalar
1. Shaklni anjir bo'yicha yig'ish. 10. Buning uchun ramkada va raterda joylashgan lazer chiziqdagi 1-holatiga joylashtirilgan (9-rasmga qarang), ramkada ajratuvchi prizma va raterda 2-holatiga, o'rta linza (1) 3-pozitsiyasida, uzoq markazli linzada (2) 6-gachasi olov, ekran 7-pozitsiyasiga joylashtirilgan. Optik nurlarning mavqeini echish uchun ekranga qog'oz qo'yilgan. Sxemaning tafsilotlarini moslashtirish kuzatiladi.
Diqqat! Optik sxemani sozlash va topshiriqni bajarish vaqtida lazer nurlarining barcha kuzatuvlari faqat ekrandagi tasvirlardan amalga oshirilishi kerak.
2. Lazerni yoqing. Ajratuvchi prizmani lazer nuriga joylashtiring, shunda uning yuzi nurni ajratadi. Bunday holda ekranda ikkita chiroq ko'rinadi. Prizma balandliklarini ko'tarib, ikkala nurni bir xil yoritishga erishish.
3. Long-focus optikasi 2 ni harakatlantirib, nurlarning ekranda bir nuqtada yaqinlashuviga erishish. Linzalar orasidagi masofani L dan 2-gacha bo'lgan masofada o'lchov qiling. Keyin linzani 2 siljiting va yana nurlarning ekrandagi yaqinlashuviga erishish. Buni bir necha marta bajaring. B va L ning o'rtacha qiymatlarini toping, ularning xatolarini aniqlang. O'rtacha markazlashtirilgan linzaning 1 (favqulodda mashq uchun) 1 fokus uzunligini bilish 1 (a = L - f 1) masofasini aniqlang va ob'ektiv fokus uzunligi f 2 uchun formulani (4) ishlating.
4. O'rtacha markazlashtirilgan linzani 4-pozitsiyasiga qo'ying. Yangi geometriyada pp3-ni takrorlang va linzalarning markazlashtirilgan uzunligini aniqlang 2 va xatoni pp3-da oldingi qiymatlari bilan solishtiring.
Jismoniy mashqlar uchun qo'shimcha vazifa 2.Yordamchi linzali 1 ob'ekt nuqtasini yaratish o'rniga 1 (10-rasmga qarang), ushbu tekislikka bir grid obyekti qo'yilgan. Lenslarning markazlashtirilgan uzunligini aniqlashda ushbu sxemada foydalanish mumkin. Izgaraning kattaligi ekranda tasvirning o'lchamlari bilan aniqlanadigan musbat lens yordamida aniqlanishi mumkin. Bir panjara o'rniga, o'lchamli ob'ektdan foydalanishingiz mumkin. Rasm panjasi va o'lchov o'lchamlarini taqqoslab, grid kamerasining hajmini toping.
Mashq 3
Salbiy linzalarning markazlashtirilgan uzunligini aniqlash.
Aksessuarlar:riderlar, lazer, prizma, ijobiy optikasi, salbiy optikasi, ekran, rulet.
Uslubiyat.Salbiy linzalarning markazlashtirilgan uzunligini aniqlash ob'ektning tasviri tasodifiy (nurlarning ajralib chiqishi) natijasida yuzaga kelishi bilan qiyinlashadi va shuning uchun unga masofa bevosita o'lchanolmaydi. Ushbu qiyinchilikni ma'lum markazlashtirilgan uzunlikka ega bo'lgan ko'makchi optikasi bilan chetlab o'tish mumkin. .
Parallel lazer chiziqlari (11-rasmga qarang), yordamchi linzaning 1 prizmasidan o'tgandan so'ng salbiy lensga tushadi. L1 va 2 linzalari orasidagi linzalar linzalari chiqishi chiziqlarining parallelizmini ta'minlaydi.
|
Bunday holatda, ijobiy linzalarning orqa tomoni salbiy lensning oldingi markaziga mos keladi (bu holda salbiy linzalarning oldingi linzalari linzalarning orqasida joylashganligini unutmang), tasvir esa abadiylikka, ya'ni Parallel nurlar salbiy lensdan chiqadi. Ob'ektivning 1 markazining pozitsiyasini bilish (1-va 2-fokus-masofadan f 1-mashqlaridan ma'lum), salbiy linzalarning fokusli uzunligini aniqlash oson.
Eksperimentda (11-rasmga qarang), 1-pozitsiyada qo'llanmada lazer qo'yilgan (9-rasmga qarang). Prizma 2-pozitsiyada o'rnatiladi. Yordamchi ijobiy lens 1 4 yoki 5 holatida joylashtiriladi (tajriba ichida pozitsiya tanlanadi). Negativ linzalar 2, istalgan fokus uzunligi bilan oltita 6ga joylashtiriladi. Salbiy linzani harakatga keltirish, biz uning chiqishidagi parallelizatsiyani ta'minlaymiz. Bu salbiy lenta chiqishi va ekranda ikki nurlar orasidagi masofani o'lchash bilan tasdiqlangan. Bu masofa har ikki holatda ham mos keladi. Salbiy linzalarning so'nggi o'rnatilishidan keyin masofani o'lchash Lijobiy va salbiy linzalar va yordam plyus optikasi 1ning ma'lum fokus uzunligi f 1, istalgan salbiy linzalarning markazlashtirilgan uzunligini aniqlaydi: f 2 = f 1 - L.
Vazifalar
1. Devorni 11-rasmga binoan birlashtiring. Buning uchun lazerni 1-holatiga, ajratuvchi prizma 2-pozitsiyasiga, 5-pozitsiyasida uzoq fokusli linzalarni 1, 6-gachasi salbiy lensni, hidoyat 7-holatidagi ekranga qo'ying. Optik nurlarning holatini eslatish uchun magnitlangan bir varaq qog'ozga o'rnatiladi. Sxemaning tafsilotlarini moslashtirish kuzatiladi.
Diqqat! Optik sxemani sozlash va topshiriqni bajarish vaqtida lazer nurlarining barcha kuzatuvlari faqat ekrandagi tasvirlardan amalga oshirilishi kerak.
2. Lazerni yoqing. Ajratuvchi prizmani lazer nuriga joylashtiring, shunda uning yuzi nurni ajratadi. Bunday holda ekranda ikkita chiroq ko'rinadi. Prizma balandliklarini ko'tarib, ikkala nurni bir xil yoritishga erishish.
3. Salbiy linzaning truba bo'ylab harakatlanishi, ekranga tushadigan nurlarning parallelizmini ta'minlaydi. Buni amalga oshirish uchun ppt va 4 ta mashqlarni bajaring va 4-rasmda salbiy lenta ortidagi olovga ekran qo'yiladi.
4. Linzalar orasidagi masofani o'lchash. Uzoq markazli linzalarning markazlashtirilgan uzunligini bilish 1 (6-Boshqarish 1), salbiy lensning markazlashtirilgan uzunligini va tajriba xatoligini toping.
Test savollari
1. Salbiy va ijobiy linzalarning markazlashtirilgan uzunligini aniqlashning qaysi usullari bilasiz?
2. Geometrik optikaning asosiy qonunlari va tushunchalarini shakllantirish.
Ideal optik tizimlarning asosiy nuqtalari va tekisliklari. Qaysi nurlarni homokentrik nurlar, paraxial nurlar deyiladi?
4. So'zda (5) nozik linzaning formulasini chiqaring. Qanday qilib ijobiy va salbiy linzalarga aylantiriladi?
5. Lens xatolarini ro'yxatlash. Qanday qilib ular tuzatiladi?
6. Salbiy va ijobiy linzalarni suratga olish. Markazlangan optik tizimlar uchun munosabatni (4) chiqaring.
Bibliografik ro'yxati
1. Lanzsberg, G.S. Optika [Matn]: tadqiqotlar. Qo'llanma / G.S.Lantsberg; M.: Fan, 1976. 928 p.
2. Saveliev, I.V. Umumiy fizika kursi v.2. [Matn]: tadqiqotlar. Yo'naltiruvchi / I.V. Saveliev; M.: Fan, 1982. 496 c.
3. Sivuxin, D.V. Fizika umumiy kursi v.4 [Matn]: tadqiqotlar. Sivuxin D.V. M .: Nauka, 1980. 752 p.
4. Zisman, G. A.Umumiy fizika kursi v.3. [Matn]: tadqiqotlar. qo'llanmasi / G. A. Zisman, OM. Todes; M .: Fan, 1970. 491 p.
5. Detlaf, A A. Fizika kursi [Matn]: tadqiqotlar. qo'llanmalari / A A. Detlaf, B.M.Yavorskiy; M.: Nauka, 2001. 718 p.
6. Trofimova, T.I. Fizika kursi [Matn]: tadqiqotlar. T.I. Trofimova; M .: Oliy. maktab, 2003 yil. 542 bet., kasallik.
7. Fizikada laboratoriya mashg'ulotlari [Matn]: tadqiqotlar. Manual / L.L. Goldin [et al.]; M.: Ilmiy, 1983. 704 p.
Page 1
L ijobiy linzalari L da ob'ektiv optik o'qi ustida joylashgan nuqta manbaining haqiqiy tasvirini beradi.
Musbat linza ikkita kattalikka ega haqiqiy tasvirni beradi.
Birinchi guruhdagi ijobiy linzalar ikkala yuza konveksiyasi (biconvex linzalari-fig., Bu guruhning salbiy linzalari ikkala yuza konkavga ega, ikkala sirt ham teng egri (biconcave linzalar-fig.
Ijobiy linzalar ob'ektning tasvirini ij pozitsiyasida yaratadi.Bu tasvir salbiy lens bilan ko`rsatiladi, bu esa ob-havo plitasining joylashtirilishi kerak bo`lgan "At" dagi ob'ektni tasvirini yaratadi.
Musbat lens chap tomonda, o'ng tomonda esa orqa linzali, aksincha - salbiy. Musbat linza nurning kelishmovchilik burchagini kamaytiradi va salbiy optikasi uni oshiradi.
Ijobiy linzalar AI nuqtasida ob'ekt tasvirini yaratadi, bu tasvir salbiy lens hisoblanadi, bu L2 nuqtasida tasvirni yaratadi, u erda fotosurat plitasi joylashtiriladi.
Musbat lens - pirometre linzalari - ko'rish naychasining markazida tekisligida radiatsiya manbai yuzasining haqiqiy tasvirini hosil qiladi. Maxsus (pirometrik) akkor chiroqning oqimi bir xil markazida tekisligida joylashtiriladi va uning o'rta va eng porloq qismi o'lchanadigan manba tasvirini birlashtiradi. Chiroq filamani reostat va galvanometr orqali o'tgan oqim orqali batareyadan isitiladi. Rostdan foydalanib, kuzatuvchi oqimni ipdan oqadi va lampa filamanining yorqin qismi issiq manba fonida yo'qoladi. Filamanning yo'qolishi paytida yorug'lik filtri bilan tanlangan tor spektrli hududdagi yorqinligi o'sha mintaqadagi manbaning yorqinligi bilan bir xil bo'ladi. Galvanometrning o'lchovi mutlaqo qora tananing yordami bilan nashrida haroratda sozlangan.
Ijobiy linzalar 30 dan 200 mm gacha bo'lgan fokus uzunliklari bilan kamida beshta bo'lishi kerak, salbiy lens fokus uzunligi 30-60 mm bo'lishi mumkin. Raterlar o'qish uchun belgilanishi kerak.
Fokus uzunligi FI va F 3Fi bo'lgan ikkita ijobiy linzalar bir-biridan 2Fi masofada joylashgan. Ob'ektiv qisqa fokusli linzalarning yon tomonidagi optik o'qda. Ob'ektning qaysi pozitsiyalarida bu optik tizim bevosita tasvirni beradi.
F va FZ fokusli uzunlikdagi L va Jl pozitsionli linzalari bir-biridan L masofasidagina joylashgan. Bu qanday L qiymatlari mumkin.
F - markazida uzunligi - F - F bilan bir xil nozik musbat linzalar, bir-biridan F masofasidagina, ularning optik jihatlari / eksa bilan mos keladigan masofa bo'lib, ulardan birida yorug'lik manbai bo'ladi.
Yagona pozitivli linzalar uchun, optik o'qga to'g'ri keladigan keng nurli chiroqlarning koma sapması, ayniqsa, meridional tekislikda xarakterlidir. Koma sababi, butun dunyo bo'ylab taranglashgandek bo'lgani uchun (ular ko'pincha birgalikda ko'rib chiqiladi), linzalarning yuzasi egri. Yorqinlik bilan nurli burchak nurlari uchun optik o'qdan simmetriya yo'q va pastga egamiz: agar burchakni P ni optik o'qdan pastga tushiradigan bo'lsak, quyi nurlari yuqori bo'lganlarga nisbatan ancha kuchli bo'ladi. Koma aniqlash uchun optik tizim o'quvchisiga aylanadigan va bir-biridan uzoqda joylashadigan bir nechta nurlardan hisoblangan.
Va ion mikroskoplari.
Tarix
Eng qadimgi linzalarning yoshi 3000 yildan ortiq, ya'ni Nimrud lensi. 1853 yilda Osimiyadagi Nimruddagi Ostinning qadimgi poytaxtlaridan biri Ostin Genri Layard tomonidan qazish paytida topilgan. Ob'ektiv bir tasvirga yaqin, taxminan tuproq shaklida, bir tomoni dvigatel, ikkinchisi yassi, 3 baravar o'sib boradi. Lens Nimrud Britaniya muzeyida namoyish etilgan.
Birinchi eslatmani linzalari Aristophanesning qadimiy yunoncha "Bulutlar" (miloddan avvalgi 424 yillar) o'yinida uchraydi. Bu yerda dvigatel shisha va quyosh nurlari yordamida yong'in chiqarildi.
Oddiy linzalarning xususiyatlari
Shakllarga qarab farqlash mumkin yig'ish (ijobiy) va tarqalishi (Salbiy) linzalari. Yig'ish linzalari guruhi, odatda, ularning orqa qismidan yanada qalinroq bo'lgan linzalar, shuningdek, qirralari o'rtadan qalin bo'lgan linzalar - diffuzli linzalar guruhiga taalluqlidir. Shunisi e'tiborga loyiqki, agar bu linza materialining kichraytirishi indikatori atrof-muhitga nisbatan katta bo'lsa. Agar linzalarning sinishi ko'rsatkichi kam bo'lsa, vaziyat teskari bo'lib qoladi. Masalan, suvdagi havo ko'piklari bikonveksli diffuzli linzadir.
Ob'ektivlar odatda optik quvvat bilan (diopterlarda o'lchanadigan) va markazlashgan masofa bilan xarakterlanadi.
Qurish uchun optik asboblar tanlangan optik diapazonda tanlangan optik zilzilalar (asosan, rangli, yorug'lik dispersiyasi, akromat va apokromatlar sababli), linzalarning boshqa xususiyatlari va ularning materiallari, masalan, sinishi indisi, dispersiyon koeffitsienti, emilim koeffitsienti va tanlanma indikatori muhim ahamiyatga ega.
Ba'zan linzalar / linzalar optik tizimlar (Refrakterlar) nisbatan yuqori parchalanish indeksiga ega bo'lgan ommaviy axborot vositalarida foydalanish uchun mo'ljallangan (qarang: immersion mikroskopi, suyuqlik suyuqliklari).
Konveks konkavning linzalari deyiladi meniskus va u kollektiv bo'lishi mumkin (markazga qalinlashgan), diffuzlash (qirg'oqqa qalinlashadi) yoki teleskopik (markazlashtirish uzunligi tengsizlikka teng). Ya'ni, misol uchun, miyop uchun ko'zoynaklar uchun ko'zoynak - odatda salbiy menischi.
Umumiy noto'g'ri tushunchaning farqli o'laroq, meniskusning bir xil radiusli optik kuchi nol emas, balki ijobiydir va shisha sindirish indeksiga va linzaning qalinligi bog'liq. Sirt egrilik markazlari bir nuqtada joylashgan meniskus kontsentratsiyali optikasi (optik quvvat har doim salbiy) deb ataladi.
Ajralib turuvchi xususiyat jamoaviy ob'ektiv linzalarning boshqa tarafida joylashgan bir nuqtada uning yuzasiga tushayotgan nurlarni yig'ish qobiliyati.
Sochadigan linzaga tushgan nurlar, uni tark etgandan so'ng, linzalarning qirralariga yaqinlashadi, ya'ni tarqaladi. Agar bu nurlar nuqta chiziqda ko'rsatilganidek, teskari yo'nalishda davom etsa, ular F nuqtasining diqqat markazida Ushbu optikasi. Ushbu hiyla-nayrang bo'ladi xayoliy.
Optik o'qga diqqat markazida bo'lish haqida aytilgan narsa, nuqta tasvirini linzalarning markazidan optik o'qga burchak ostida o'tadigan eğimli bir chiziq ustida joylashgan hollarda ham qo'llaniladi. Ob'ektiv markazida joylashgan optik o'qga perpendikulyar samolyot deyiladi markazlashtirilgan tekislik.
Ob'ektivni to'plash ob'ektni har qanday tomonga yo'naltirishi mumkin, natijada linzalardan o'tgan nurlar bir tomondan yoki boshqadan to'planishi mumkin. Shunday qilib, linzalarning ikkita qismi - oldida va orqada. Ob'ektivning ikkala tomonidagi optik o'qda linzalarning asosiy nuqtalaridan markazlashtirilgan masofada joylashgan.
Ko'pincha bu usulda linzalarni (magnit-shisha) oshirish va 2 ×, 3 × va hokazo. Bunday holda, o'sish formula bilan belgilanadi (D) = D (F)) = (D) \\ g (F) + 1) (ob'ektiv yaqinida ko'rilganda). Qaerda F (\\ displaystyle F) - Fokus uzunligi D (\\ displaystyle g) - masofa eng yaxshi ko'rinish (o'rta yoshli kattalar uchun taxminan 25 sm). Odatiy uzunligi 25 sm bo'lgan optikasi uchun, kattalashtirish 2 ×. Fokus uzunligi 10 sm bo'lgan optikasi uchun magnitlanishi 3,5 x.
Nozik lensdagi nurlarning harakatlanishi
Qalinligi nolga teng deb hisoblangan optikasi optikada nozik deb ataladi. Bunday ob'ektiv uchun ikkita asosiy samolyot emas, balki oldingi va orqa tomonning birlashtiriladigan biri ko'rsatilgan.
Yupqa yig'ish linzasida tasodifiy yo'nalishdagi nurlanish yo'lining qurilishini ko'rib chiqing. Buning uchun nozik linzaning ikkita xususiyatidan foydalanamiz:
- - Lensning optik markazidan o'tgan nurlanish yo'nalishini o'zgartirmaydi;
- - Lens orqali o'tadigan parallel nurlar fokal tekislikda birlashadi.
A nuqtadagi ob'ektivda tasodifan o'zboshimchalik bilan yo'nalishdagi SA parchasini ko'rib chiqing. Linzada sinishdan keyin uning tarqalishi liniyasini qurish. Buni amalga oshirish uchun biz SA ga parallel ravishda OB ni o'rnatamiz va ob'ektiv optik markazidan o'tamiz. Ob'ektivning birinchi xususiyatiga ko'ra, OB OB yo'nalishini o'zgartirmaydi va B nuqtasida markazlashtirilgan tekislikni kesib o'tadi. Ob'ektivning ikkinchi xususiyatiga ko'ra, parallel beqarorlik (A) parchalanuvchi yoriq (A) parallel bevosita yorug'lik shu nuqtada markazlashtirilgan tekislikni kesib o'tishi kerak. Shunday qilib, linzadan o'tib ketgandan so'ng, SA nurlari AB yo'lini kuzatadi.
Xuddi shunday, siz boshqa nurlarni ham qurishingiz mumkin, masalan, SPQ chizig'i.
Masofadan SO nuqtasiga U orqali yorug'lik manbaiga, masofadan o'lchamli OD ni linzalardan fokus nuqtasiga v, F ning fokus uzunligini ko'rsatish. Ushbu miqdorlarga tegishli formulani keltiramiz.
Ikkala uchburchak uchburchakni ko'rib chiqing: △ S O A (\\ displaystyle \\ triangle SOA) va △ O F B (\\ displaystyle \\ triangle OFB), △ D O A (\\ displaystyle \\ triangle DOA) va △ D F B (\\ displaystyle \\ triangle DFB). Moslamalarni yozing
U A u = B F f; O A v = B F v - f. (\\ frac (OA) (u)) = (\\ frac (BF) (f)); \\ qquad (\\ frac (OA) (v)) = (\\ frac (BF) (v-f)).)Ikkinchidan, birinchi qismni ajratishimiz mumkin
v u = v - f f; vu = vf - 1. (\\ displaystyle (\\ frac (v) (u)) = (\\ frac (vf) (f)); \\ qquad (\\ frac (v) (u)) = (\\ frac (v) (f)) - 1.)So'zning ikkala qismini v va ularni qayta tuzishdan so'ng, biz yakuniy formulaga o'tamiz
(1) (v) = (\\ frac (1) (f))) 1 u + 1 v = 1 f (\\ displaystyle (\\ frac (1)qaerda f (\\ displaystyle f (\\ frac () ())) - nozik linzalarning markazlashtirilgan uzunligi.
Ob'ektiv tizimidagi inqiroz
Ob'ektiv tizimidagi nurlarning chizig'i bir lens uchun bir xil usullar bilan qurilgan.
Ikkita linzalarning tizimini ko'rib chiqaylik, ulardan biri OF fokus uzunligi va ikkinchi O 2 F 2 mavjud. Birinchi linza uchun SAB yo'lini yarating va S nuqtasida ikkinchi linza kiritilgunga qadar segment ABni davom eting.
O 2 nuqtasidan boshlab, biz ABga parallel O 2 E parchasini quramiz. Ikkinchi linzaning markazida tekisligi bilan kesishganda, bu chiroq E nuqtasini beradi. Yupqa linzaning ikkinchi xususiyatiga ko'ra, chiziqli AB ikkinchi linzadan o'tib ketganidan keyin Idoralar yo'lidan o'tadi. Ushbu yo'nalishning ikkinchi linzaning optik o'qi bilan kesishishi D nuqtasini beradi, bu erda barcha manbalar S manbaidan kelgan va ikkala linzadan o'tib ketadi.
Yupqa yig'ish linzalari bilan tasvirlash
Linzalarning xarakteristikalarini taqdim etishda linzalarning markazida yorqin nuqta tasvirini yaratish printsipi ko'rib chiqildi. Chapdagi linzaga tushgan nurlar orqa tomondan o'tadi va o'ng tomonga tushganlar oldingi markazdan o'tadi. Shuni ta'kidlash kerakki, diffuzli linzalarda, aksincha, orqa fon optikasi old qismida va orqadagi old tomonda joylashgan.
Muayyan shakli va o'lchamiga ega bo'lgan ob'ektlarning ob'ektiv obrazini yaratish uchun quyidagilarga erishiladi: masalan, AB liniyasi linzalardan biroz masofada joylashgan, markazlashtirilgan masofadan ancha katta. Ob'ektivning har bir nuqtasidan ob'ektiv orqali cheksiz miqdorda nurlar, shundan ravshanlik uchun bu raqam faqat uchta nurlar yo'lini ko'rsatadi.
A nuqtadan kelib chiqqan uchta nurlanish linzadan o'tadi va A 1 B 1da tegishli tasvirlarni yo'qotish nuqtalarida kesib o'tadi, vahiyni tashkil qiladi. Olingan rasm amal qiladi va teskari.
Bunday holda, tasvirni FF ning asosiy markazida tekisligidan uzoqda joylashgan FF ning ba'zi markazida tekisligida asosiy diqqat markaziga parallel ravishda suratga olingan.
Ushbu qadriyatlar bir-biriga bog'liq va ular deyiladi formulalar tomonidan aniqlanadi nozik ob'ektiv formulasi (birinchi Ishoq Barrow tomonidan qabul qilingan):
1 u + 1 v = 1 f (\\ displaystyle (1 \\ u orqali) + (1 \\ v v V) = (1 \\ f) f)qaerda u (\\ displaystyle u) - linzalardan ob'ektga masofa; v (\\ displaystyle v) f (\\ displaystyle f) - linzalarning asosiy yo'nalishi. Qalin linzalar uchun formulalar farqni o'zgarmasdan qoladi, masofalar linzalarning markazidan emas, balki asosiy tekisliklardan o'lchanmaydi.
Ikki ma'lum bo'lgan noma'lum qiymatni topish uchun quyidagi tenglamalardan foydalaning:
f = v ⋅ u v + u (\\ displaystyle f = ((v \\ cdot u) \\ over (v + u))) u = f ⋅ v v - f (\\ displaystyle u = (f \\ cdot v) \\ over (v-f))) v = f ⋅ u u - f (\\ displaystyle v = (f \\ cdot u) \\ over (u-f)))Shuni ta'kidlash kerakki, bu belgilar u (\\ displaystyle u), v (\\ displaystyle v), f (\\ displaystyle f) quyidagi masalalar asosida tanlanadi: for joriy tasvir yig'ish ob'ektividagi haqiqiy ob'ektdan - bularning barchasi ijobiydir. Tasvir xayoliy bo'lsa - masofa masofa salbiy, agar ob'ekt xayoliy bo'lsa - masofa negiz, agar ob'ektiv tarqaladigan bo'lsa - markazlashtirilgan uzunlik salbiy hisoblanadi.
Fokus uzunligi bilan nozik konveks linzalari orqali qora harflar tasvirlari f (qizil rangda). Harflar uchun nurlarni ko'rsatish E, Men va K (navbati bilan ko'k, yashil va to'q sariq). Rasm harflari E (2 f), bir xil o'lchamdagi haqiqiy va tersiyalangan. Rasm Men (O'n f) - abadiylikda. Rasm To (O'n f/ 2) xayoliy, to'g'ridan-to'g'ri, ikki baravar
Lineer o'sish
Lineer o'sish m = a 2 b 2 a b (\\ displaystyle m = ((a_ (2) b_ (2)) \\ over (ab))) (oldingi bo'limdagi rasm uchun) tasvir o'lchamining ob'ektning mos o'lchamiga nisbati. Bu raqam, shuningdek, bir qism sifatida ifodalanishi mumkin. m = a 2 b 2 a b = v u (\\ displaystyle m = ((a_ (2) b_ (2)) \\ over (ab)) = (v \\qaerda v (\\ displaystyle v) - linzalardan rasmga masofa; u (\\ displaystyle u) - linzalardan ob'ektga masofa.
Bu erda m (\\ displaystyle m) chiziqli büyütme faktor bor, ya'ni vahiyning lineer o'lchovlari, ob'ektning haqiqiy doğrusal boyutlarından necha marta kichik (katta) ekanligini ko'rsatuvchi raqam.
Hisoblash amaliyotida bu nisbati jihatidan ifoda etish juda qulay u (\\ displaystyle u) yoki f (\\ displaystyle f)qaerda f (\\ displaystyle f) - linzalarning markazlashtirilgan uzunligi.
M = f u - f; m = v - f f (\\ displaystyle m = (f \\ gacha (u-f));.
Ob'ektivning markazlashtirilgan uzunligi va optik quvvatini hisoblash
Lens uchun fokus qiymati quyidagicha ifodalanishi mumkin:
n = 0 (n - n 0) (1 R 1 - 1 R 2 + (n - n 0) dn R 1 R 2) (\\ displaystyle (\\ frac (n_ (0)) (f)) = (n (\\ Frac (1) (R_ (2))) + (\\ frac ((nnn_ (0))) (R_ (1) d) (nR_ (1) R_ (2))) \\ o'ng \\))qaerdaN (\\ displaystyle n) - linzalar materiyasining kichraytirishi indikatori, linzalarni o'rab turgan muhitning sinishi indeksi,
D (\\ displaystyle g) - optik o'qi bo'ylab linzalarning tashqi sirtlari orasidagi masofa, shuningdek, ma'lum bo'lgan ob'ektiv qalinligi,
Yorug'lik manbaiga yaqin bo'lgan sirtning egri chizig'i (fokal tekislikdan uzoqroq),
Yorug'lik manbasidan (fokal tekislikka yaqinroq) sirtning egri radiusi,
Uchun R 1 (\\ displaystyle R_ (1)) Bu formulada radiusning belgisi sirt konveks bo'lsa, va konkav bo'lsa salbiy hisoblanadi. Uchun R2 (\\ displaystyle R_ (2)) Aksincha, konvensiya linzalari (optik) bo'lsa, konkav va salbiy bo'lsa ijobiy bo'ladi. Agar D (\\ displaystyle g) Fokus uzunligiga nisbatan beparvo jihatdan kichik, bunday linzalar deyiladi yaxshiva uning markazlashtirilgan uzunligi quyidagicha bo'lishi mumkin:
n 0 f = (n - n 0) (1 R 1 - 1 R 2). (\\ f (1)) - (\\ frac (1) R_ (2))) \\ o'ng tomonda \\).)(Ushbu formula ham deyiladi nozik ob'ektiv formulasiFokus uzunligi linzalarni yig'ish uchun ijobiy, va diffuzli linzalar uchun salbiy. Kattaligi n 0 f (\\ displaystyle (\\ frac (n_ (0)) (f))) chaqirdi optik quvvat linzalari. Ob'ektivning optik quvvatini o'lchash diopterlarbirliklari mavjud m -1. Optik quvvat, shuningdek, atrof-muhitning sinishi indeksiga ham bog'liq. n 0 (\\ displaystyle n_ (0)).