Ap 1

Цел: Да се ​​изследва свойствата на събиране и разпръскване лещи и техните системи, запознаване с метода на Бесел, определяне на фокусното разстояние на обектива.

Обектив наречен прозрачен светлина тяло, ограничена от две сферични повърхности. Основните видове лещи са показани на Фигура 1.

Събиране (във въздух):

1 - леща двойно изпъкнали,

2 - плоско-изпъкнали лещи,

3 - на concavo-изпъкнали лещи.

Scattering (във въздух):

4 - двойно вдлъбнати лещи,

5 - плоско-вдлъбната леща,

6 - изпъкнала-вдлъбната леща.

Тя се нарича тънък обектив, чиято дебелина е много по-малък, отколкото всеки от радиусите на кривината.

Оптичната система се нарича центриран, ако центърът на кривина на своите пречупващи повърхности лежат на една и съща права линия, наречена главната оптична ос на системата. В точката на пресичане на равнината на оптичната ос на лещата се нарича тънък оптично център. Всяка линия, преминаваща през оптичния център на лещата не съвпада с основната оптичната ос се нарича страна на оптичната ос.

Ако събирането на обектива попадат лъчи успоредна на главната оптична ос, те са пречупени през призмата се пресичат в една точка на главната оптичната ос и главния обектив фокус, наречен F (фиг. 2). В обектива, има два основни фокуса от двете страни на него. Rasstoyaniefot оптичен център на фокусната точка се нарича фокусно разстояние. Ако радиусът на кривината на повърхността на лещата са еднакви и от двете страни на лещите сряда, едни и същи, Фокусно дължини са едни и същи.

Фиг. 2. Пътят на обектива на приближаващите се.

Ако отклоняваща инциденти обектив лъчи, успоредни на главната оптична ос, в един момент, също посочен като основен фокус, тя не се пресичат пречупени лъчи, както и тяхното разширение (Фигура 3). Акцентът в този случай се нарича въображаемото и фокусното разстояние се счита за отрицателен. В разминаващи обектива и основният фокус на две от двете страни на него.

Фиг. 3. Пътят на разминаващи обектива.

В равнина, минаваща през фокуса на лещата, перпендикулярна на главната оптичната ос се нарича фокусната равнина, и точката на пресичане на страничен ос с фокусна равнина се нарича страна фокус. Ако обектива попада светлинен лъч успоредно на някои странични ос, след пречупване или себе си или техните разширения сияние (в зависимост от вида на обектива) се пресичат в съответното неблагоприятно фокуса. Лъчи, идващи през оптичния център на обектива тънък, посоката й на практика остава непроменен.

Imaging в плаките. За да се изгради образа на светлинен точка от тази гледна точка е необходимо да се вземат най-малко два лъча инцидент на обектива, както и за изграждане на процеса на тези лъчи. Обикновено, избрани лъчи успоредна на главната оптична ос, преминаваща през фокуса на лещата, или минава през оптичен центъра на лещата. Пресечната точка на тези лъчи, или техните разширения, дава реален или виртуален точка на изображението. Изображение на своите крайни точки изграждане на сегмента за производство на снимки. Ако светлинен обект - един малък сегмент перпендикулярно на главния оптичната ос, а след това му образ също ще бъде представен един сегмент перпендикулярно на главния оптичната ос. Най-лесният начин да се изгради изображение на сегмента, една от двете крайни точки на който се намира на главната оптична ос, при което изображението се конструира при другите точки и понижава перпендикулярна на главната оптична ос (Фигура 4). За изобразяване може да се използва странични оптичната ос и странични огнища. В зависимост от вида на обектива и позицията на обект по отношение на образа на обектива може да бъде увеличен или намален.

Символи на тънък обектив се използват за изграждането на изображения:

↕ - лещовидна обектив, ↕ - двойно вдлъбнати лещи

Фиг. 4а. Изграждане на реален образ в обектива тънък събиращи се (обектът е извън фокуса).

Фиг. 4Ь. Изграждане на виртуален образ в обектива тънък събиращи се (обектът е между фокуса и на обектива).

Фиг. 4в. Изграждане на виртуален образ на тънък отклоняваща обектив (обектът е извън фокуса).

Формулата на лещата. Обозначаващ разстоянието от обекта до обектива -s, а разстоянието от обектива до -s "образ, формулата за тънки лещи може да се запише като:

където R1 и R2 - радиус на кривината на сферичните повърхности на лещата, N1 - индексът на материала, от който е изработена лещата, n2 пречупване - рефрактивния индекс на средата, в която лещата.

стойност на D, обратната фокусното разстояние на лещата се нарича оптична сила на лещата и се измерва в диоптъра. В събирането на обектива оптична мощност е положителна, в разсейването - е отрицателно.

Друг важен параметър е обектива - линейно увеличение на Г. Той показва какво е отношението на размера ч линеен образ "на подходящ размер predmetah. Може да се покаже, че R = H '/ з = S "/ сек.

Недостатъци на изображението в обектива.

Сферична аберация води, че точките на изображението получени без точка и от малък кръг. Този недостатък се дължи на факта, че лъчите преминават през централната част на лещата и лъчи, които са преминали през нейната територия, се срещат в една точка.

Хроматичната аберация се наблюдава при преминаване на светлина през композита на обектива, съдържащ различни дължини на вълните. Индексът на пречупване зависи от дължината на вълната. Това води до факта, че краищата на изображението са с розов цвят.

Астигматизъм - изображение дефект, който е свързан със зависимостта на фокусното разстояние на ъгъла на падане на лещата. Това води до факта, че точката на изображение може да има формата на кръг, елипса сегмент.

Изкривяване - е липсата на изображението, което се случва, когато напречната увеличение на обектива обекта в рамките на зрителното поле по различен начин на. Ако увеличението намалява от центъра към периферията, има барел изкривяване, но ако обратното - изкривяване на възглавницата.

Недостатъци изображения са склонни да се елиминира или сведе до минимум чрез регулиране на лещата.

Удобен начин за определяне на фокусното разстояние на обектива е метода на Бесел. Тя се крие във факта, че достатъчно голямо разстояние, две позиции на обектива може да се намери Lmezhdu обект на екрана, в който се получава ясен образ на обекта - в един случай, което представлява увеличение в другата - намалени.

Тези разпоредби могат да бъдат намерени чрез решаване на системата от две уравнения:

Изразяване и "от първото уравнение, и се замества с получения експресията във втората, ние получи квадратно уравнение, разтворът от които могат да бъдат написани:

Тъй като дискриминантата на това уравнение трябва да е по-голяма от нула: L 2 - 4Lf≥0, toL≥4f- Само при това условие може да получи две ясно изображение на обекта.

От (1) следва, че има две позиции на обектива, което е ясен образ на обекта, разположени симетрично спрямо центъра на интервала между обекта и на екрана. Разстояние rmezhdu тези условия може да се намери по формулата:

Ако формулата на фокусното разстояние на обектива изрази, получаваме:

Фокусното разстояние на обектива отклоняваща така че е невъзможно да се определи, тъй като то не дава реални изображения на обектите. Но ако добавите до обектива на дифузьор с по-силен събиране обектив, системата на обектива, за да продължа. Фокусното разстояние на системата и обектива на събиране може да се намери в метода на Бесел и фокусно разстояние на обектива различаващите след това се определи отношението:

Настройката на лаборатория включва оптичен тип пейка прът. Лещи в рамки, поставени между пръчките и могат да се преместват по тях. За справка разстояние служи като измерване на лента. За да се симулира нажежен обект с помощта на двумерен дифракционна решетка (централната част на предмета MOL-1) осветява от лазера. E изображение на екрана представлява форма на кръст, състоящ се от светла следа. Появата на инсталацията е показано на фиг. 5.

2 - дифракционна решетка,

5 - оптична релса.