1.Жишна даљина оптичких система
Жижна даљина је веома важан индикатор оптичког система, за концепт жижне даљине, мање-више имамо разумевања, прегледаћемо овде.
Жижна даљина оптичког система, дефинисана као растојање од оптичког центра оптичког система до фокуса зрака када упадне паралелна светлост, је мера концентрације или дивергенције светлости у оптичком систему. Користимо следећи дијаграм да илуструјемо овај концепт.
На горњој слици, паралелни сноп који пада са левог краја, након проласка кроз оптички систем, конвергира ка фокусу слике Ф', обрнута продужна линија конвергентног зрака сече се са одговарајућом линијом продужења упадног паралелног зрака на тачку, а површина која пролази ову тачку и окомита је на оптичку осу назива се задња главна раван, задња главна раван сече са оптичком осом у тачки П2, која се назива главна тачка (или оптичка централна тачка), растојање између главне тачке и фокуса слике, то је оно што обично зовемо жижна даљина, пуно име је ефективна жижна даљина слике.
Са слике се такође може видети да се растојање од последње површине оптичког система до жижне тачке Ф' слике назива задња жижна даљина (БФЛ). Сходно томе, ако паралелни сноп пада са десне стране, постоје и концепти ефективне жижне даљине и предње жижне даљине (ФФЛ).
2. Методе испитивања жижне даљине
У пракси постоји много метода које се могу користити за тестирање жижне даљине оптичких система. На основу различитих принципа, методе испитивања жижне даљине могу се поделити у три категорије. Прва категорија је заснована на положају равни слике, друга категорија користи однос између увећања и жижне даљине да би добила вредност жижне даљине, а трећа категорија користи закривљеност таласног фронта конвергентног светлосног зрака да би добила вредност жижне даљине .
У овом одељку ћемо представити најчешће коришћене методе за тестирање жижне даљине оптичких система:
2.1CОлиматор Метход
Принцип коришћења колиматора за тестирање жижне даљине оптичког система је као што је приказано на дијаграму испод:
На слици је тест образац постављен у фокус колиматора. Висина и узорка за испитивање и жижна даљина фc' колиматора су познати. Након што се паралелни сноп који емитује колиматор конвергирао тестираним оптичким системом и снимио на равни слике, жижна даљина оптичког система се може израчунати на основу висине и' тест узорка на равни слике. Жижна даљина тестираног оптичког система може да користи следећу формулу:
2.2 ГаусовMетход
Шематски приказ Гаусове методе за тестирање жижне даљине оптичког система је приказан на следећи начин:
На слици, предња и задња главна раван оптичког система који се тестира су представљене као П и П' респективно, а растојање између две главне равни је дP. У овој методи, вредност дPсматра се познатим, или је његова вредност мала и може се занемарити. Објекат и екран за пријем се постављају на леви и десни крај, а растојање између њих се бележи као Л, при чему Л треба да буде већи од 4 пута жижне даљине система који се тестира. Систем који се тестира може се поставити у две позиције, означене као позиција 1 и позиција 2. Објекат са леве стране може се јасно приказати на екрану за пријем. Удаљеност између ове две локације (означена као Д) се може измерити. Према коњугираном односу можемо добити:
На ове две позиције, растојања објеката се бележе као с1 и с2 респективно, затим с2 - с1 = Д. Извођењем формуле можемо добити жижну даљину оптичког система на следећи начин:
2.3Лензометар
Ленсометар је веома погодан за тестирање оптичких система велике жижне даљине. Његова шематска фигура је следећа:
Прво, сочиво које се тестира није постављено на оптичку путању. Посматрана мета са леве стране пролази кроз колимирајуће сочиво и постаје паралелна светлост. Паралелно светло се конвергира сабирним сочивом са жижном даљином ф2и формира јасну слику у референтној равни слике. Након што је оптичка путања калибрисана, сочиво које се тестира се поставља на оптичку путању, а растојање између сочива које се тестира и конвергентног сочива је ф2. Као резултат тога, услед деловања сочива које се тестира, светлосни сноп ће бити поново фокусиран, изазивајући померање положаја равни слике, што резултира јасном сликом на позицији нове равни слике на дијаграму. Растојање између нове равни слике и конвергентног сочива је означено са к. На основу односа објекат-слика, жижна даљина сочива које се тестира може се закључити као:
У пракси, сочивометар се широко користи у врхунском фокусном мерењу сочива за наочаре и има предности једноставног рада и поуздане прецизности.
2.4 АббеRефрактометар
Аббеов рефрактометар је још један метод за испитивање жижне даљине оптичких система. Његова шематска фигура је следећа:
Поставите два лењира са различитим висинама на страну површине објекта сочива које се испитује, односно скалу 1 и плочу скале 2. Одговарајуће висине скале су и1 и и2. Растојање између две скале је е, а угао између горње линије лењира и оптичке осе је у. Скалирано је приказано тестираним сочивом са жижном даљином од ф. Микроскоп је инсталиран на крају површине слике. Померањем положаја микроскопа, налазе се горње слике две скале. У овом тренутку, растојање између микроскопа и оптичке осе је означено са и. Према односу објекат-слика, можемо добити жижну даљину као:
2.5 Моире дефлектометријаМетод
Метода Моире дефлектометрије ће користити два сета Ронцхијевих правила у паралелним светлосним сноповима. Ронцхи линија је мрежаста шара металног хромовог филма нанесеног на стаклену подлогу, која се обично користи за тестирање перформанси оптичких система. Метода користи промену Моире реса које формирају две решетке да би се тестирала жижна даљина оптичког система. Шематски дијаграм принципа је следећи:
На горњој слици, посматрани објекат, након проласка кроз колиматор, постаје паралелни сноп. На оптичкој путањи, без претходног додавања тестираног сочива, паралелни сноп пролази кроз две решетке са углом померања од θ и размаком решетке д, формирајући скуп Моире ресица на равни слике. Затим се тестирано сочиво поставља на оптичку путању. Оригинална колимирана светлост, након преламања од сочива, производи одређену жижну даљину. Радијус закривљености светлосног зрака може се добити из следеће формуле:
Обично је сочиво које се тестира постављено веома близу прве решетке, тако да Р вредност у горњој формули одговара жижној даљини сочива. Предност ове методе је у томе што може да тестира жижну даљину позитивних и негативних система жижне даљине.
2.6 ОптичкиFиберAутоколимацијаMетход
Принцип коришћења методе аутоколимације оптичких влакана за тестирање жижне даљине сочива приказан је на слици испод. Користи оптичка влакна да емитује дивергентни сноп који пролази кроз сочиво које се тестира, а затим на равно огледало. Три оптичке путање на слици представљају услове оптичког влакна унутар фокуса, унутар фокуса и ван фокуса. Померањем положаја сочива које се тестира напред-назад, можете пронаћи положај главе влакна у фокусу. У овом тренутку, сноп се самоколимира, а након рефлексије од равног огледала, већина енергије ће се вратити у положај главе влакна. Метода је у принципу једноставна и лака за имплементацију.
3.Закључак
Жижна даљина је важан параметар оптичког система. У овом чланку детаљно описујемо концепт жижне даљине оптичког система и његове методе испитивања. У комбинацији са шематским дијаграмом, објашњавамо дефиницију жижне даљине, укључујући концепте жижне даљине са стране слике, жижне даљине са стране објекта и жижне даљине од предње до задње стране. У пракси постоји много метода за испитивање жижне даљине оптичког система. Овај чланак представља принципе испитивања колиматорске методе, Гаусове методе, методе мерења жижне даљине, Аббеове методе мерења жижне даљине, методе Моиреовог отклона и методе аутоколимације оптичких влакана. Верујем да ћете читањем овог чланка боље разумети параметре жижне даљине у оптичким системима.
Време поста: 09.08.2024
