ოპტიკური სისტემების ფოკუსური სიგრძე განმარტება და ტესტირების მეთოდები

1.ოპტიკური სისტემების ფოკუსური სიგრძე

ფოკუსური მანძილი ოპტიკური სისტემის ძალიან მნიშვნელოვანი მაჩვენებელია, ფოკუსური მანძილის კონცეფციისთვის მეტ-ნაკლებად გვაქვს გააზრებული, განვიხილავთ აქ.
ოპტიკური სისტემის ფოკუსური მანძილი, რომელიც განისაზღვრება, როგორც მანძილი ოპტიკური სისტემის ოპტიკური ცენტრიდან სხივის ფოკუსამდე, როდესაც პარალელური შუქი ეცემა, არის ოპტიკურ სისტემაში სინათლის კონცენტრაციის ან დივერგენციის საზომი. ამ კონცეფციის საილუსტრაციოდ ვიყენებთ შემდეგ დიაგრამას.

ზემოაღნიშნულ სურათზე, პარალელური სხივი, რომელიც ეცემა მარცხენა ბოლოდან, ოპტიკურ სისტემაში გავლის შემდეგ, კონვერგირდება გამოსახულების ფოკუსში F', კონვერტაციის სხივის საპირისპირო გაფართოების ხაზი იკვეთება შემხვედრი პარალელური სხივის შესაბამის გაფართოების ხაზთან. წერტილი და ზედაპირს, რომელიც გადის ამ წერტილს და ოპტიკურ ღერძზე პერპენდიკულარულია, ეწოდება უკანა მთავარი სიბრტყე, უკანა მთავარი სიბრტყე კვეთს ოპტიკურ ღერძს P2 წერტილში, რომელსაც ეწოდება მთავარი წერტილი (ან ოპტიკური ცენტრის წერტილი). მანძილი მთავარ წერტილსა და გამოსახულების ფოკუსს შორის, ეს არის ის, რასაც ჩვენ ჩვეულებრივ ვუწოდებთ ფოკუსურ სიგრძეს, სრული სახელი არის გამოსახულების ეფექტური ფოკუსური მანძილი.
ნახატიდან ასევე ჩანს, რომ მანძილს ოპტიკური სისტემის ბოლო ზედაპირიდან გამოსახულების ფოკალურ წერტილამდე F' ეწოდება უკანა ფოკუსური მანძილი (BFL). შესაბამისად, თუ პარალელური სხივი ეცემა მარჯვენა მხრიდან, ასევე არსებობს ეფექტური ფოკუსური მანძილის და წინა ფოკუსური მანძილის (FFL) ცნებები.

2. ფოკალური სიგრძის ტესტირების მეთოდები

პრაქტიკაში, არსებობს მრავალი მეთოდი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ოპტიკური სისტემების ფოკუსური სიგრძის შესამოწმებლად. სხვადასხვა პრინციპზე დაყრდნობით, ფოკუსური სიგრძის ტესტირების მეთოდები შეიძლება დაიყოს სამ კატეგორიად. პირველი კატეგორია ეფუძნება გამოსახულების სიბრტყის პოზიციას, მეორე კატეგორია იყენებს გადიდებასა და ფოკუსურ სიგრძეს შორის ფოკუსური სიგრძის მნიშვნელობის მისაღებად და მესამე კატეგორია იყენებს კონვერტაციული სინათლის სხივის ტალღის ფრონტის გამრუდებას ფოკუსური სიგრძის მნიშვნელობის მისაღებად. .
ამ ნაწილში ჩვენ გავაცნობთ ოპტიკური სისტემების ფოკუსური სიგრძის შესამოწმებლად ჩვეულებრივ გამოყენებულ მეთოდებს:

2.1Cოლიმატორის მეთოდი

ოპტიკური სისტემის ფოკუსური სიგრძის შესამოწმებლად კოლიმატორის გამოყენების პრინციპი ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ დიაგრამაზე:

ფიგურაში ტესტის ნიმუში მოთავსებულია კოლიმატორის ფოკუსში. სატესტო ნიმუშის სიმაღლე y და ფოკუსური მანძილი f_cცნობილია კოლიმატორის. მას შემდეგ, რაც კოლიმატორის მიერ გამოსხივებული პარალელური სხივი გადაიყრება შემოწმებული ოპტიკური სისტემის მიერ და გამოსახულია გამოსახულების სიბრტყეზე, ოპტიკური სისტემის ფოკუსური სიგრძე შეიძლება გამოითვალოს გამოსახულების სიბრტყეზე ტესტის ნიმუშის y' სიმაღლეზე. შემოწმებული ოპტიკური სისტემის ფოკუსური მანძილი შეიძლება გამოიყენოს შემდეგი ფორმულა:

2.2 გაუსიანიMმეთოდი
გაუსის მეთოდის სქემატური ფიგურა ოპტიკური სისტემის ფოკუსური სიგრძის შესამოწმებლად ნაჩვენებია ქვემოთ:

ნახატზე გამოსაცდელი ოპტიკური სისტემის წინა და უკანა ძირითადი სიბრტყეები წარმოდგენილია P და P' შესაბამისად, და მანძილი ორ მთავარ სიბრტყეს შორის არის d._P. ამ მეთოდით, მნიშვნელობა d_Pითვლება ცნობად, ან მისი ღირებულება მცირეა და შეიძლება მისი იგნორირება. ობიექტი და მიმღები ეკრანი მოთავსებულია მარცხენა და მარჯვენა ბოლოებზე და მათ შორის მანძილი ჩაიწერება როგორც L, სადაც L უნდა იყოს 4-ჯერ მეტი, ვიდრე ტესტირებადი სისტემის ფოკუსური მანძილი. ტესტირებადი სისტემა შეიძლება განთავსდეს ორ პოზიციაზე, რომელიც აღინიშნება, როგორც პოზიცია 1 და პოზიცია 2, შესაბამისად. ობიექტი მარცხნივ შეიძლება ნათლად იყოს გამოსახული მიმღებ ეკრანზე. მანძილი ამ ორ ადგილს შორის (აღნიშნულია როგორც D) შეიძლება გაიზომოს. კონიუგატური ურთიერთობის მიხედვით შეგვიძლია მივიღოთ:

ამ ორ პოზიციაზე, ობიექტის მანძილი ჩაწერილია, როგორც s1 და s2, შესაბამისად, შემდეგ s2 - s1 = D. ფორმულის გამოყვანის საშუალებით, ჩვენ შეგვიძლია მივიღოთ ოპტიკური სისტემის ფოკუსური სიგრძე, როგორც ქვემოთ:

2.3ლენზომეტრი
ლინზომეტრი ძალიან შესაფერისია დიდი ფოკუსური სიგრძის ოპტიკური სისტემების შესამოწმებლად. მისი სქემატური ფიგურა ასეთია:

პირველი, შესამოწმებელი ობიექტივი არ არის მოთავსებული ოპტიკურ გზაზე. დაკვირვებული სამიზნე მარცხნივ გადის კოლიმატორულ ლინზაში და ხდება პარალელური სინათლე. პარალელური სინათლე კონვერგირებულია ლინზებით, რომლის ფოკუსური სიგრძეა f₂და ქმნის მკაფიო გამოსახულებას საცნობარო გამოსახულების სიბრტყეში. ოპტიკური ბილიკის დაკალიბრების შემდეგ, შესამოწმებელი ობიექტივი მოთავსებულია ოპტიკურ გზაზე და მანძილი შესამოწმებელ ლინზსა და კონვერტაციულ ლინზას შორის არის f.₂. შედეგად, შესამოწმებელი ლინზების მოქმედების გამო, სინათლის სხივი ხელახლა იქნება ფოკუსირებული, რაც გამოიწვევს გამოსახულების სიბრტყის პოზიციის ცვლილებას, რის შედეგადაც გამოჩნდება მკაფიო სურათი დიაგრამაზე ახალი გამოსახულების სიბრტყის პოზიციაზე. ახალი გამოსახულების სიბრტყესა და კონვერტაციულ ლინზებს შორის მანძილი აღინიშნება როგორც x. ობიექტი-გამოსახულების ურთიერთდამოკიდებულებიდან გამომდინარე, ტესტირებადი ლინზის ფოკუსური მანძილი შეიძლება გამოითვალოს შემდეგნაირად:

პრაქტიკაში, ლინზომეტრი ფართოდ გამოიყენება სათვალის ლინზების ზედა ფოკუსური გაზომვისას და აქვს მარტივი მუშაობის და საიმედო სიზუსტის უპირატესობები.

2.4 აბაRეფრაქტომეტრი

Abbe რეფრაქტომეტრი არის კიდევ ერთი მეთოდი ოპტიკური სისტემების ფოკუსური სიგრძის შესამოწმებლად. მისი სქემატური ფიგურა ასეთია:

მოათავსეთ ორი განსხვავებული სიმაღლის სახაზავი ლინზების ობიექტის ზედაპირის მხარეს შესამოწმებელი, კერძოდ, სასწორი 1 და სასწორი 2. შესაბამისი სასწორების სიმაღლეა y1 და y2. მანძილი ორ სასწორს შორის არის e, ხოლო სახაზავი ზედა ხაზსა და ოპტიკურ ღერძს შორის არის u. მაშტაბური გამოსახულია გამოცდილი ლინზის მიერ, რომლის ფოკუსური სიგრძეა f. მიკროსკოპი დამონტაჟებულია გამოსახულების ზედაპირის ბოლოს. მიკროსკოპის პოზიციის გადაადგილებით, აღმოჩენილია ორი სასწორის ზედა გამოსახულება. ამ დროს მიკროსკოპსა და ოპტიკურ ღერძს შორის მანძილი აღინიშნება როგორც y. ობიექტი-გამოსახულების ურთიერთობის მიხედვით, ჩვენ შეგვიძლია მივიღოთ ფოკუსური მანძილი, როგორც:

2.5 მორის დეფლექტომეტრიამეთოდი
Moiré დეფლექტომეტრიის მეთოდი გამოიყენებს რონჩის ორ კომპლექტს სინათლის პარალელურ სხივებში. რონჩის წესი არის ლითონის ქრომის ფირის ბადის მსგავსი ნიმუში, რომელიც დეპონირებულია მინის სუბსტრატზე, რომელიც ჩვეულებრივ გამოიყენება ოპტიკური სისტემების მუშაობის შესამოწმებლად. მეთოდი იყენებს ორი ბადეების მიერ წარმოქმნილ Moiré-ის ზოლების ცვლილებას ოპტიკური სისტემის ფოკუსური მანძილის შესამოწმებლად. პრინციპის სქემატური დიაგრამა შემდეგია:

ზემოთ მოცემულ ფიგურაში დაკვირვებული ობიექტი კოლიმატორში გავლის შემდეგ ხდება პარალელურ სხივად. ოპტიკურ გზაზე, ჯერ შემოწმებული ლინზების დამატების გარეშე, პარალელური სხივი გადის ორ ბადეში θ გადაადგილების კუთხით და ბადეების მანძილით d, რაც ქმნის გამოსახულების სიბრტყეზე Moiré-ის ზღურბლების ერთობლიობას. შემდეგ, შემოწმებული ლინზა მოთავსებულია ოპტიკურ გზაზე. ორიგინალური კოლიმირებული შუქი, ლინზის მიერ რეფრაქციის შემდეგ, გამოიმუშავებს გარკვეულ ფოკუსურ სიგრძეს. სინათლის სხივის გამრუდების რადიუსი შეიძლება მივიღოთ შემდეგი ფორმულით:

როგორც წესი, შესამოწმებელი ობიექტივი მოთავსებულია პირველ ბადესთან ძალიან ახლოს, ამიტომ R მნიშვნელობა ზემოთ მოცემულ ფორმულაში შეესაბამება ლინზის ფოკუსურ სიგრძეს. ამ მეთოდის უპირატესობა ის არის, რომ მას შეუძლია შეამოწმოს დადებითი და უარყოფითი ფოკუსური სიგრძის სისტემების ფოკუსური მანძილი.

2.6 ოპტიკურიFიბერიAუტოკოლიმაციაMმეთოდი
ოპტიკური ბოჭკოვანი ავტოკოლიმაციის მეთოდის გამოყენების პრინციპი ლინზის ფოკუსური სიგრძის შესამოწმებლად ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში. ის იყენებს ოპტიკურ ბოჭკოებს, რათა გამოსცეს განსხვავებული სხივი, რომელიც გადის შესამოწმებელ ლინზაში და შემდეგ თვითმფრინავის სარკეში. ფიგურაში სამი ოპტიკური ბილიკი წარმოადგენს ოპტიკური ბოჭკოს პირობებს ფოკუსში, ფოკუსში და ფოკუსის გარეთ, შესაბამისად. ტესტის ქვეშ მყოფი ლინზის პოზიციის წინ და უკან გადაადგილებით, შეგიძლიათ იპოვოთ ბოჭკოვანი თავის პოზიცია ფოკუსში. ამ დროს სხივი თავისთავად კოლიმირებულია და თვითმფრინავის სარკის მიერ ასახვის შემდეგ ენერგიის უმეტესი ნაწილი უბრუნდება ბოჭკოს თავის პოზიციას. მეთოდი მარტივია პრინციპში და მარტივი განხორციელება.

3.დასკვნა

ფოკუსური მანძილი ოპტიკური სისტემის მნიშვნელოვანი პარამეტრია. ამ სტატიაში ჩვენ დეტალურად განვიხილავთ ოპტიკური სისტემის ფოკუსური სიგრძის კონცეფციას და მის ტესტირების მეთოდებს. სქემატურ დიაგრამასთან ერთად, ჩვენ განვმარტავთ ფოკუსური სიგრძის განმარტებას, მათ შორის გამოსახულების მხარის ფოკუსური მანძილის, ობიექტის მხარის ფოკუსური მანძილის და წინიდან უკანა ფოკუსური მანძილის ცნებებს. პრაქტიკაში, არსებობს მრავალი მეთოდი ოპტიკური სისტემის ფოკუსური სიგრძის შესამოწმებლად. ამ სტატიაში მოცემულია კოლიმატორის მეთოდის ტესტირების პრინციპები, გაუსის მეთოდი, ფოკუსური სიგრძის გაზომვის მეთოდი, Abbe ფოკუსური სიგრძის გაზომვის მეთოდი, Moiré გადახრის მეთოდი და ოპტიკური ბოჭკოვანი ავტოკოლიმაციის მეთოდი. მე მჯერა, რომ ამ სტატიის წაკითხვით თქვენ უკეთ გაიგებთ ფოკუსური სიგრძის პარამეტრებს ოპტიკურ სისტემებში.