Оптикалык системалардын фокустук узундугун аныктоо жана сыноо ыкмалары

1.Оптикалык системалардын фокустук узундугу

Фокустук узундук оптикалык системанын абдан маанилүү көрсөткүчү болуп саналат, фокус аралыгы түшүнүгү үчүн биз аздыр-көптүр түшүнөбүз, биз бул жерде карап чыгабыз.
Оптикалык системанын фокус аралыгы, оптикалык системанын оптикалык борборунан нурдун фокусуна чейин параллелдүү жарык түшкөндө, оптикалык системадагы жарыктын концентрациясынын же дивергенциясынын өлчөмү болуп саналат. Бул түшүнүктү көрсөтүү үчүн биз төмөнкү диаграмманы колдонобуз.

Жогорудагы сүрөттө сол четинен түшкөн параллель нур оптикалык система аркылуу өткөндөн кийин F' сүрөт фокусуна жакындайт, жакындаган нурдун тескери узартуу сызыгы түшкөн параллель нурдун тиешелүү узартуу сызыгы менен кесилишет. чекит, ал эми бул чекиттен өткөн жана оптикалык огуна перпендикуляр болгон бет арткы башкы тегиздик деп аталат, арткы башкы тегиздик оптикалык огу менен Р2 чекитинде кесилишет, ал негизги чекит (же оптикалык борбор чекит) деп аталат. негизги чекит менен сүрөттөлүштүн фокусунун ортосундагы аралык, бул биз адатта фокустук узундук деп атаган нерсе, толук аталышы сүрөттүн эффективдүү фокус аралыгы.
Сүрөттөн оптикалык системанын акыркы бетинен сүрөттүн F' фокустук чекитине чейинки аралык арткы фокус аралыгы (BFL) деп аталаарын да көрүүгө болот. Тиешелүү түрдө, эгерде параллелдүү нур оң тараптан түшсө, эффективдүү фокустук узундук жана алдыңкы фокустук аралык (FFL) деген түшүнүктөр да бар.

2. Фокустук узундукту сыноо методдору

Практикада оптикалык системалардын фокус аралыгын текшерүү үчүн колдонула турган көптөгөн ыкмалар бар. Ар кандай принциптердин негизинде фокустук аралыкты текшерүү ыкмаларын үч категорияга бөлүүгө болот. Биринчи категория сүрөт тегиздигинин абалына негизделет, экинчи категория фокустук узундуктун маанисин алуу үчүн чоңойтуу менен фокустук узундуктун ортосундагы байланышты колдонот, ал эми үчүнчү категория фокус узундугунун маанисин алуу үчүн жакындаган жарык нурунун толкун фронтунун ийрилигин колдонот. .
Бул бөлүмдө биз оптикалык системалардын фокустук узундугун текшерүү үчүн кеңири колдонулган ыкмаларды тааныштырабыз::

2.1Cоллиматор ыкмасы

Оптикалык системанын фокус аралыгын текшерүү үчүн коллиматорду колдонуу принциби төмөнкү диаграммада көрсөтүлгөн:

Сүрөттө тест үлгүсү коллиматордун фокусуна коюлган. Сыноо үлгүсүнүн бийиктиги y жана фокус аралыгы f_cколлиматорлор белгилуу. Коллиматор чыгарган параллелдүү нур сыналуучу оптикалык система менен жакындашып, сүрөттөлүштүн тегиздигине түшүрүлгөндөн кийин, оптикалык системанын фокустук аралыгын сүрөттөлүштүн тегиздигинде сыноо үлгүсүнүн бийиктиги y' негизинде эсептөөгө болот. Сыналган оптикалык системанын фокустук узундугу төмөнкү формуланы колдоно алат:

2.2 ГауссMethod
Оптикалык системанын фокус аралыгын текшерүү үчүн Гаусс ыкмасынын схемалык фигурасы төмөндө көрсөтүлгөн:

Сүрөттө, сыналып жаткан оптикалык системанын алдыңкы жана арткы башкы тегиздиктери тиешелүүлүгүнө жараша P жана P' түрүндө берилген, ал эми эки башкы тегиздиктин ортосундагы аралык d._P. Бул ыкмада гдын мааниси_Pбелгилүү деп эсептелет, же анын мааниси аз жана этибарга алынышы мүмкүн. Объект жана кабыл алуучу экран сол жана оң четтерине жайгаштырылат жана алардын ортосундагы аралык L катары жазылат, мында L сыналып жаткан системанын фокустук алыстыгынан 4 эсе көп болушу керек. Сыналып жаткан система эки позицияга жайгаштырылышы мүмкүн, алар тиешелүүлүгүнө жараша 1 жана 2-позиция катары белгиленет. Сол жактагы объект кабыл алуучу экранда даана чагылдырылышы мүмкүн. Бул эки жердин ортосундагы аралыкты (D катары белгиленген) ченесе болот. Конъюгациялык байланыш боюнча биз төмөнкүлөрдү алабыз:

Бул эки позицияда объектинин аралыктары s1 жана s2 деп жазылат, андан кийин s2 - s1 = D. Формула чыгаруу аркылуу оптикалык системанын фокустук аралыгын төмөндөгүдөй ала алабыз:

2.3Лэнсометр
Линзометр узун фокустук узундуктагы оптикалык системаларды сыноо үчүн абдан ылайыктуу. Анын схемалык көрсөткүчү төмөнкүдөй:

Биринчиден, сыналуучу линза оптикалык жолго жайгаштырылбайт. Сол жактагы байкалган бута коллиматордук линзадан өтүп, параллелдүү жарыкка айланат. Параллель жарыкты фокус аралыгы f болгон жакындатуу линзасы бириктирет₂жана эталондук сүрөт тегиздигинде так сүрөттөлүштү түзөт. Оптикалык жол калибрленгенден кийин, сыналуучу линза оптикалык жолго жайгаштырылат жана сыналуучу линза менен жакындалуучу линзанын ортосундагы аралык f₂. Натыйжада, сыналып жаткан линзанын аракетинен улам жарык шооласы кайра фокусталып, сүрөттөлүш тегиздигинин абалынын жылышына алып келет, натыйжада диаграммадагы жаңы сүрөттөлүш тегиздигинин абалында так сүрөттөлүш пайда болот. Жаңы сүрөттөлүш тегиздиги менен жакындалуучу линзанын ортосундагы аралык х деп белгиленет. Объект-сүрөт байланышынын негизинде, сыналып жаткан линзанын фокустук узундугун төмөнкүдөй корутундулоого болот:

Иш жүзүндө, линзометр көз айнек линзаларынын жогорку фокалдык өлчөөсүндө кеңири колдонулган жана жөнөкөй операциянын жана ишенимдүү тактыктын артыкчылыктарына ээ.

2.4 АббеRэфрактометр

Аббе рефрактометри оптикалык системалардын фокус аралыгын текшерүүнүн дагы бир ыкмасы болуп саналат. Анын схемалык көрсөткүчү төмөнкүдөй:

Текшерилип жаткан линзанын объектисинин бетине бийиктиги ар башка эки сызгычты, тактап айтканда шкала тактасы 1 жана шкала тактасы 2 орнотуңуз. Тиешелүү масштабдуу пластинкалардын бийиктиги y1 жана y2. Эки тараза тактасынын ортосундагы аралык e, ал эми сызгычтын үстүнкү сызыгы менен оптикалык огунун ортосундагы бурч u. Масштабдуу фокустук аралыгы f болгон сыналган линза менен тартылган. Сүрөттүн бетинин аягында микроскоп орнотулган. Микроскоптун ордун жылдыруу менен эки шкала пластинкасынын жогорку сүрөттөрү табылат. Бул учурда микроскоп менен оптикалык огунун ортосундагы аралык у менен белгиленет. Объект-сүрөт мамилесине ылайык, фокустун узундугун төмөнкүдөй ала алабыз:

2.5 Муар дефлектометриясыМетод
Муар дефлектометрия ыкмасы параллелдүү жарык нурларында Рончи өкүмдөрүнүн эки топтомун колдонот. Рончи өкүмү – бул, адатта, оптикалык системалардын иштешин текшерүү үчүн колдонулган, айнек субстратына салынган металл хром пленкасынын тор сымал үлгүсү. Метод оптикалык системанын фокустук узундугун текшерүү үчүн эки тордон пайда болгон Муар этегинин өзгөрүшүн колдонот. Принциптин схемалык схемасы төмөнкүдөй:

Жогорудагы сүрөттө байкалган объект коллиматордон өткөндөн кийин параллель нурга айланат. Оптикалык жолдо, алгач текшерилген линзаны кошпостон, параллелдүү нур жылма бурчу θ жана тор аралыктары d болгон эки тордон өтүп, сүрөттөлүш тегиздигинде Муар четтеринин жыйындысын түзөт. Андан кийин, сыналган линза оптикалык жолго жайгаштырылат. Баштапкы коллимацияланган жарык, линзадан сынгандан кийин, белгилүү бир фокус узундугун жаратат. Жарык шооласынын ийрилик радиусун төмөнкү формула боюнча алууга болот:

Адатта текшерилип жаткан линза биринчи торго абдан жакын жайгаштырылат, ошондуктан жогорудагы формуладагы R мааниси линзанын фокустук аралыгына туура келет. Бул ыкманын артыкчылыгы оң жана терс фокустук алыстык системаларынын фокустук аралыгын текшере алат.

2.6 ОптикалыкFiberAутоколлимацияMethod
Линзанын фокус аралыгын текшерүү үчүн оптикалык була автоколлимация ыкмасын колдонуу принциби төмөнкү сүрөттө көрсөтүлгөн. Ал сыналып жаткан линзадан өтүп, андан кийин учак күзгүгө түшкөн дивергенттик нурду чыгаруу үчүн оптикалык була колдонот. Сүрөттөгү үч оптикалык жол фокустун ичиндеги, фокустун ичиндеги жана фокустун сыртындагы оптикалык була шарттарын билдирет. Текшерилип жаткан линзанын абалын алдыга жана артка жылдыруу менен, фокустагы була башынын абалын таба аласыз. Бул учурда нур өзүнөн өзү коллимацияланат жана учак күзгүдөн чагылгандан кийин энергиянын көбү була башынын абалына кайтып келет. Метод принцибинде жөнөкөй жана ишке ашыруу оңой.

3. Корутунду

Фокустун узундугу оптикалык системанын маанилүү параметри болуп саналат. Бул макалада биз оптикалык системанын фокустук узундугу түшүнүгүн жана аны тестирлөө ыкмаларын кеңири түшүндүрөбүз. Схематикалык диаграмма менен айкалышып, биз фокустун узундугунун аныктамасын түшүндүрөбүз, анын ичинде сүрөттөлүш тараптагы фокус узундугу, объект тараптын фокус аралыгы жана алдыңкыдан артка фокус аралыгы түшүнүктөрү кирет. Практикада оптикалык системанын фокус аралыгын текшерүүнүн көптөгөн ыкмалары бар. Бул макалада коллиматор ыкмасын, Гаусс ыкмасын, фокустук узундукту өлчөө ыкмасын, Эббе фокустук узундугун өлчөө ыкмасын, Муар бурмалоо ыкмасын жана оптикалык була автоколлимация ыкмасын сыноо принциптери менен тааныштырат. Бул макаланы окуу менен сиз оптикалык системалардагы фокустук узундуктун параметрлерин жакшыраак түшүнөсүз деп ишенем.