Исследование разрешающей способности трубы

 

1. Уберите измерительную лупу, а предметную шкалу замените трубкой с мирой. Перемещением этой трубки добейтесь отчетливого видения миры — через окуляр исследуемой трубы. При этом отверстие перед объективом трубы должно быть максимальным, и накал лампы — наиболее удобным для наблюдения. Затем отодвиньте трубу на конец скамьи и проведите дополнительную фокусировку изображения миры.

2. Внимательно рассматривая изображение, найдите ту группу квадратов, штрихи которой еще различимы по всем четырем направлениям. По цифрам, соответствующим этой группе квадратов, определите с помощью таблицы, прилагаемой к установке, расстояние  между штрихами.

Не меняя накала лампы (опыт проводится при неизменной яркости наблюдаемого объекта), проделайте аналогичные измерения  для всех отверстий поворотного диска, в порядке уменьшения их диаметра. Перед каждым измерением глазу необходимо дать отдохнуть. Результаты измерений занесите в табл.2.

 

Таблица 2

 

N	D, мм	N миры	s, мкм	dy, угл. мин	A, 1/ угл. мин
...	...	...	...	...	...

 

3. Зная предельное разрешаемое расстояние  между штрихами и фокусное расстояние  коллиматора, вычислите для каждого отверстия предельный угол  (в угл. мин или угл. с) и соответствующее значение разрешающей способности .

4. По полученным результатам постройте на одном чертеже графики зависимости и  от диаметра отверстия. Таблица миры дает дискретные значения dy, поэтому погрешность следует оценивать, как половину разности dy, соответствующих соседним номерам миры.

 

Контрольные вопросы

 

1. От чего зависит увеличение зрительной трубы и ее разрешающая способность?

2. Зависят ли результаты измерений в этой работе от расстояния между зрительной трубой и коллиматором?

3. Какова роль вспомогательной трубы в данной работе?

4. Оба ли способа определения увеличения, описанные в этой работе, пригодны для галилеевой зрительной трубы, окуляр которой является рассеивающим?

5. Почему в каждом квадрате миры штрихи расположены по разным направлениям?

Р а б о т а 1.4

 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЛЕОБЪЕКТИВА

 

Цель: определение оптимальных параметров телеобъектива.

 

Введение

 

Любая центрированная оптическая система (см. § 7 разд.1) обладает рядом так называемых кардинальных точек, лежащих на ее главной оптической оси. Знание положения и свойств этих точек резко упрощает анализ оптических систем и позволяет легко находить изображение предмета, совершенно не рассматривая действительного хода лучей внутри самой системы. Что это за точки, и каковы их свойства?

1. Передний и задний главные фокусы  и  (рис.1). Любой луч, падающий на систему и проходящий через точку  — передний главный фокус, после прохождения системы идет параллельно главной оптической оси 00¢ (луч 1 – 1'). Любой луч, падающий на систему параллельно главной оптической оси, после выхода из системы проходит через точку — задний главный фокус (луч 2 – 2'). Плоскости, проходящие через точки  и  перпендикулярно к главной оптической оси, называют соответственно передней и задней фокальными плоскостями.

 

 

Рис.1

 

2. Передняя и задняя главные точки Н и Н' и соответствующие им главные плоскости (они проходят через точки Н и Н' перпендикулярно к главной оптической оси). Главные плоскости изображают друг друга с линейным увеличением +1. Это значит, что если поместить отрезок у, например, в переднюю главную плоскость, то его изображение у' окажется в задней плоскости, причем будет прямым и равным по величине отрезку у, т. е. у' = у. Иначе говоря, точки, лежащие в главных плоскостях напротив друг друга, являются сопряженными. Расстояния  и  называют соответственно передним и задним фокусными расстояниями  и .

3. Передняя и задняя узловые точки К и К'. Любой луч, проходящий через переднюю узловую точку К, после выхода из системы пересекает точку К', причем будет идти в направлении, параллельном падающему лучу. Если показатели преломления сред с обеих сторон оптической системы одинаковы, то узловые точки совпадают с главными, а фокусные расстояния  и  одинаковы (этот случай иллюстрирует рис.1, см. ход луча ).

Следует иметь в виду, что для различных оптических систем относительное расположение кардинальных точек может сильно различаться. В частности, обе главные плоскости могут быть расположены внутри системы, вне ее, по одну сторону от системы и, наконец, в обратном порядке (Н' перед H).

Определение положения главных точек. У оптической системы, находящейся в воздухе, главные точки совпадают с узловыми. Поэтому для нахождения главных точек достаточно установить положение узловых точек. Если направить на оптическую систему пучок параллельных лучей, они соберутся в точке, лежащей на задней фокальной плоскости. Поскольку только в узловой точке поперечное и продольное линейные увеличения равны, то при повороте вокруг узловой точки К' положение точки-изображения остается неизменным в пространстве. Таким образом, задача сводится к нахождению такой точки, поворот системы вокруг которой на небольшие углы не приводит к смещению изображения.

 

Описание установки

 

В данной работе исследуемой сложной оптической системой служит модель телеобъектива — комбинация положительной и отрицательной тонких линз (рис.2). Главные плоскости телеобъектива вынесены вперед, благодаря чему эта система является длиннофокусной и вместе с тем достаточно компактной — качества, весьма существенные при создании таких приборов, как бинокль, фотоаппарат и др.

 

 

Рис.2

 

Изучение модели телеобъектива проводится на оптической скамье — массивной направляющей, на которой установлены рейтеры с необходимыми оптическими элементами. Оптическая схема установки показана на рис.3. Здесь О — осветитель с конденсором, К — коллиматор, в передней фокальной плоскости которого расположена крестообразная предметная шкала, Т — модель телеобъектива, Л — измерительная лупа, в передней фокальной плоскости которой находится отсчетная шкала (она показана пунктиром).

Коллиматор позволяет наблюдать предметную шкалу в параллельных лучах, что эквивалентно удалению ее на бесконечность.

 

 

Рис.3

Линзы телеобъектива можно перемещать по горизонтальным направляющим рейтера. На одной направляющей нанесена миллиметровая шкала, нуль которой совпадает с осью рейтера.

Отсчет положения линз относительно оси рейтера производится по меткам на оправах этих линз. На положительной линзе нанесен знак «+», на отрицательной — знак «–».

Положение оси рейтера отсчитывается с помощью метки на его основании по линейке на оптической скамье. Нуль этой линейки совпадает с положением отсчетной шкалы измерительной лупы.

При подготовке к лабораторной работе ознакомьтесь с пп.1 – 4 «Методических рекомендаций».

 

Задание

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: