1. Brandpuntsafstand van optiese stelsels
Brandpuntsafstand is 'n baie belangrike aanwyser van die optiese stelsel, vir die konsep van brandpuntsafstand het ons min of meer 'n begrip, ons hersien dit hier.
Die brandpuntsafstand van 'n optiese stelsel, gedefinieer as die afstand vanaf die optiese middelpunt van die optiese stelsel tot die fokus van die straal wanneer parallelle lig inval, is 'n maatstaf van die konsentrasie of divergensie van lig in 'n optiese stelsel. Ons gebruik die volgende diagram om hierdie konsep te illustreer.
In die bostaande figuur konvergeer die parallelle straal wat van die linkerkant inval, nadat dit deur die optiese stelsel gegaan het, na die beeldfokus F'. Die omgekeerde verlengingslyn van die konvergerende straal sny die ooreenstemmende verlengingslyn van die invallende parallelle straal by 'n punt. Die oppervlak wat by hierdie punt verbygaan en loodreg op die optiese as is, word die agterste hoofvlak genoem. Die agterste hoofvlak sny die optiese as by punt P2. Dit word die hoofpunt (of die optiese middelpunt) genoem. Die afstand tussen die hoofpunt en die beeldfokus noem ons gewoonlik die brandpuntafstand. Die volle naam is die effektiewe brandpuntafstand van die beeld.
Dit kan ook uit die figuur gesien word dat die afstand vanaf die laaste oppervlak van die optiese stelsel tot die brandpunt F' van die beeld die agterste brandpuntafstand (BFL) genoem word. Gevolglik, as die parallelle straal van die regterkant inval, is daar ook konsepte van effektiewe brandpuntafstand en voorste brandpuntafstand (FFL).
2. Brandpuntafstandtoetsmetodes
In die praktyk is daar baie metodes wat gebruik kan word om die brandpuntsafstand van optiese stelsels te toets. Gebaseer op verskillende beginsels, kan die brandpuntsafstandtoetsmetodes in drie kategorieë verdeel word. Die eerste kategorie is gebaseer op die posisie van die beeldvlak, die tweede kategorie gebruik die verhouding tussen vergroting en brandpuntsafstand om die brandpuntsafstandwaarde te verkry, en die derde kategorie gebruik die golffrontkromming van die konvergerende ligstraal om die brandpuntsafstandwaarde te verkry.
In hierdie afdeling sal ons die algemeen gebruikte metodes vir die toets van die brandpuntsafstand van optiese stelsels bekendstel:
2.1Collimatormetode
Die beginsel van die gebruik van 'n kollimator om die brandpuntsafstand van 'n optiese stelsel te toets, word in die diagram hieronder getoon:
In die figuur word die toetspatroon in die fokus van die kollimator geplaas. Die hoogte y van die toetspatroon en die brandpuntsafstand fc' van die kollimator is bekend. Nadat die parallelle straal wat deur die kollimator uitgestraal word, deur die getoetste optiese stelsel gekonvergeer en op die beeldvlak afgebeeld is, kan die brandpuntsafstand van die optiese stelsel bereken word op grond van die hoogte y' van die toetspatroon op die beeldvlak. Die brandpuntsafstand van die getoetste optiese stelsel kan die volgende formule gebruik:
2.2 GaussieseMmetode
Die skematiese figuur van die Gaussiese metode vir die toets van die brandpuntsafstand van 'n optiese stelsel word hieronder getoon:
In die figuur word die voorste en agterste hoofvlakke van die optiese stelsel wat getoets word, onderskeidelik as P en P' voorgestel, en die afstand tussen die twee hoofvlakke is dPIn hierdie metode, die waarde van dPword as bekend beskou, of die waarde daarvan is klein en kan geïgnoreer word. 'n Voorwerp en 'n ontvangskerm word aan die linker- en regterkante geplaas, en die afstand tussen hulle word as L aangeteken, waar L groter as 4 keer die brandpuntsafstand van die stelsel onder toets moet wees. Die stelsel onder toets kan in twee posisies geplaas word, onderskeidelik aangedui as posisie 1 en posisie 2. Die voorwerp aan die linkerkant kan duidelik op die ontvangskerm afgebeeld word. Die afstand tussen hierdie twee liggings (aangedui as D) kan gemeet word. Volgens die gekonjugeerde verhouding kan ons kry:
By hierdie twee posisies word die voorwerpafstande as onderskeidelik s1 en s2 aangeteken, dan is s2 - s1 = D. Deur formule-afleiding kan ons die brandpuntsafstand van die optiese stelsel soos volg kry:
2.3Lensometer
Die Lensometer is baie geskik vir die toets van optiese stelsels met lang brandpuntsafstand. Die skematiese figuur is soos volg:
Eerstens word die lens wat getoets word nie in die optiese pad geplaas nie. Die waargenome teiken aan die linkerkant gaan deur die kollimerende lens en word parallelle lig. Die parallelle lig word gekonvergeer deur 'n konvergerende lens met 'n brandpuntsafstand van f2en vorm 'n duidelike beeld by die verwysingsbeeldvlak. Nadat die optiese pad gekalibreer is, word die lens wat getoets word in die optiese pad geplaas, en die afstand tussen die lens wat getoets word en die konvergerende lens is f2Gevolglik, as gevolg van die werking van die lens wat getoets word, sal die ligstraal herfokus word, wat 'n verskuiwing in die posisie van die beeldvlak veroorsaak, wat 'n duidelike beeld by die posisie van die nuwe beeldvlak in die diagram tot gevolg het. Die afstand tussen die nuwe beeldvlak en die konvergerende lens word aangedui as x. Gebaseer op die voorwerp-beeld-verhouding, kan die brandpuntsafstand van die lens wat getoets word, afgelei word as:
In die praktyk is die lensometer wyd gebruik in die meting van die boonste brandpunt van brillense, en het die voordele van eenvoudige werking en betroubare presisie.
2.4 AbbeRefraktometer
Die Abbe-refraktometer is nog 'n metode om die brandpuntsafstand van optiese stelsels te toets. Die skematiese figuur is soos volg:
Plaas twee liniale met verskillende hoogtes aan die voorwerpoppervlakkant van die lens wat getoets word, naamlik skaalplaat 1 en skaalplaat 2. Die ooreenstemmende skaalplate se hoogtes is y1 en y2. Die afstand tussen die twee skaalplate is e, en die hoek tussen die liniaal se boonste lyn en die optiese as is u. Die skaalplaat word afgebeeld deur die getoetste lens met 'n brandpuntsafstand van f. 'n Mikroskoop word aan die beeldoppervlakkant geïnstalleer. Deur die posisie van die mikroskoop te skuif, word die boonste beelde van die twee skaalplate gevind. Op hierdie tydstip word die afstand tussen die mikroskoop en die optiese as aangedui as y. Volgens die voorwerp-beeld-verhouding kan ons die brandpuntsafstand kry as:
2.5 Moire-deflektometrieMetode
Die Moiré-deflektometrie-metode sal twee stelle Ronchi-reëls in parallelle ligstrale gebruik. 'n Ronchi-reël is 'n roosteragtige patroon van metaalchroomfilm wat op 'n glassubstraat neergelê word, wat algemeen gebruik word om die werkverrigting van optiese stelsels te toets. Die metode gebruik die verandering in Moiré-franjes wat deur die twee roosters gevorm word om die brandpuntsafstand van die optiese stelsel te toets. Die skematiese diagram van die beginsel is soos volg:
In die figuur hierbo word die waargenome voorwerp, nadat dit deur die kollimator beweeg het, 'n parallelle straal. In die optiese pad, sonder om eers die getoetste lens by te voeg, beweeg die parallelle straal deur twee roosters met 'n verplasingshoek van θ en 'n roosterafstand van d, wat 'n stel Moiré-franje op die beeldvlak vorm. Dan word die getoetste lens in die optiese pad geplaas. Die oorspronklike gekollimeerde lig, na breking deur die lens, sal 'n sekere brandpuntsafstand produseer. Die krommingsradius van die ligstraal kan verkry word uit die volgende formule:
Gewoonlik word die lens wat getoets word baie naby aan die eerste rooster geplaas, dus stem die R-waarde in die bogenoemde formule ooreen met die brandpuntsafstand van die lens. Die voordeel van hierdie metode is dat dit die brandpuntsafstand van positiewe en negatiewe brandpuntsafstandstelsels kan toets.
2.6 OptieseFiberAoutokollimasieMmetode
Die beginsel van die gebruik van die optiese vesel-outokollimasiemetode om die brandpuntsafstand van die lens te toets, word in die figuur hieronder getoon. Dit gebruik veseloptika om 'n divergente straal uit te straal wat deur die lens wat getoets word en dan na 'n vlakspieël beweeg. Die drie optiese paaie in die figuur verteenwoordig die toestande van die optiese vesel binne die fokus, binne die fokus en buite die fokus onderskeidelik. Deur die posisie van die lens wat getoets word heen en weer te beweeg, kan jy die posisie van die veselkop by die fokus vind. Op hierdie tydstip is die straal selfkollimeerend, en na weerkaatsing deur die vlakspieël sal die meeste van die energie terugkeer na die posisie van die veselkop. Die metode is eenvoudig in beginsel en maklik om te implementeer.
3. Gevolgtrekking
Brandpuntsafstand is 'n belangrike parameter van 'n optiese stelsel. In hierdie artikel beskryf ons die konsep van brandpuntsafstand van 'n optiese stelsel en die toetsmetodes daarvan. Gekombineer met die skematiese diagram verduidelik ons die definisie van brandpuntsafstand, insluitend die konsepte van beeldkant-brandpuntsafstand, voorwerpkant-brandpuntsafstand en voor-agter-brandpuntsafstand. In die praktyk is daar baie metodes om die brandpuntsafstand van 'n optiese stelsel te toets. Hierdie artikel stel die toetsbeginsels van die kollimatormetode, Gaussiese metode, brandpuntsafstandmetingsmetode, Abbe-brandpuntsafstandmetingsmetode, Moiré-defleksiemetode en optiese vesel-outokollimasiemetode bekend. Ek glo dat u deur hierdie artikel te lees 'n beter begrip van die brandpuntsafstandparameters in optiese stelsels sal hê.
Plasingstyd: 9 Augustus 2024
