Ap 1

Obiectiv: Pentru a studia proprietățile de colectare și dispersare lentile și sistemele lor, familiarizarea cu metoda Bessel, determinarea distanței focale a obiectivului.

Lens numit corp de lumină transparent, delimitată de două suprafețe sferice. Principalele tipuri de lentile sunt prezentate în Figura 1.

Colectarea (în aer):

1 - o lentilă biconvexă,

lentile plano-convexe, - 2

3 - o lentilă concavo-convexe.

Scattering (în aer):

4 - lentile biconcave,

lentile plano-concav, - 5

6 - lentilă convexă-concave.

Se numește lentilă subțire a cărui grosime este mult mai mică decât oricare dintre razele de curbură.

Sistemul optic este denumit centrat dacă centrul de curbură a suprafețelor sale de refracție se află pe aceeași linie dreaptă, numită axa optică principală a sistemului. Punctul de intersecție cu planul axei optice a lentilelor este numit un centru optic lentilă subțire. Orice linie care trece prin centrul optic al lentilei nu coincide cu axa optică principală se numește o parte a axei optice.

În cazul în care obiectivul de colectare care se încadrează raze paralele cu axa optică principală, acestea sunt refractate în cristalinul se intersectează într-un punct de pe axa optică principală și obiectivul principal de focalizare numit F (fig. 2). În obiectiv, există două concentrează în principal pe ambele părți ale acestuia. centru de optică Rasstoyaniefot la punctul focal se numește lungimea focală. În cazul în care razele de curbură ale suprafețelor lentilei sunt aceleași și ambele părți ale lentilelor miercuri, la fel, lungimea focală a obiectivului sunt aceleași.

Fig. 2. Calea lentilă convergentă.

În cazul în care un diverg raze incidente lentile paralele cu axa optică principală, la un moment dat, de asemenea, menționată ca accentul principal, aceasta nu se intersectează razele refractate, și extinderea lor (Figura 3). Accentul în acest caz se numește imaginar, iar lungimea focală este considerat negativ. În lentilă divergentă și cele două principalul pe ambele părți ale acestuia.

Fig. 3. Calea lentilei divergente.

Planul care trece prin punctul focal al lentilei perpendicular pe axa optică principală se numește planul focal, și punctul de intersecție al unei axe laterale cu planul focal se numește focalizare laterală. În cazul în care obiectivul cade un fascicul paralel de lumină la unele axe laterale, după refracție sau ei înșiși sau extensiile lor fanioane (în funcție de tipul de lentile) se intersectează în centrul advers corespunzător. Raze care vin prin centrul optic al lentilei subțire, direcția rămâne practic neschimbată.

Imaging în lentile. Pentru a construi imaginea unui punct luminos din acest punct, este necesar să se ia cel puțin două raze incidente pe obiectiv, și pentru a construi cursul acestor raze. De obicei, razele selectate paralele cu axa optică principală care trece prin punctul focal al lentilei, sau care trece prin centrul optic al lentilei. Intersecția acestor raze, sau extensiile lor, oferă un punct de imagine reală sau virtuală. Fotografie punctele sale extreme, construirea segmentului pentru a produce o imagine. În cazul în care obiectul luminos - un mic segment perpendicular pe axa optică principală, atunci imaginea sa va fi, de asemenea, a prezentat un segment perpendicular pe axa optică principală. Cel mai simplu mod de a construi o imagine a segmentului, unul dintre cele două puncte de capăt ale care se află pe axa optică principală, caz în care imaginea este construit la alte puncte ale sale și coborâtă perpendicular pe axa optică principală (Figura 4.). Pentru imagistica poate fi de asemenea utilizat axă și laterale optice laterale focarele. În funcție de tipul de lentile și poziția obiectului în raport cu imaginea de lentile poate fi mărită sau micșorată.

Simboluri ale unei lentile subțiri este utilizat pentru construirea de imagini:

↕ - lentile lenticulare, ↕ - lentile biconcave

Fig. 4a. Construirea unei imagini reale într-o lentilă convergentă subțire (subiectul este în afara punctul central).

Fig. 4b. Construirea unei imagini virtuale într-o lentilă convergentă subțire (obiectul este între focalizarea și lentila).

Fig. 4c. Construirea unei imagini virtuale într-o lentilă divergentă subțire (subiectul este în afara punctul central).

Formula lentilei. Notând distanța de la obiect la lentila -s, iar distanța de la lentilă la -s' imagine, lentile cu formula subțire poate fi scris ca:

unde R1 și R2 - raza de curbură a suprafețelor sferice ale lentilei, n1 - indicele de refracție al materialului din care este confecționat lentila, n2 - indicele de refracție al mediului în care lentila.

Valoarea D, distanța focală inversă a cristalinului se numește puterea optică a lentilei și se măsoară în dioptrii. În obiectivul de colectare de putere optică este pozitiv, în împrăștiere - este negativ.

Un alt parametru important este obiectivul - creștere lineară G. Aceasta arată care este raportul dintre dimensiunea imaginii liniare h „la predmetah dimensiune corespunzătoare. Se poate arăta că r = h '/ h = s' / s.

Dezavantaje ale imaginii în obiectiv.

aberație sferică are ca rezultat faptul că punctele de imagine obținute non-punct, și printr-un cerc mic. Acest dezavantaj se datorează faptului că razele care trec prin zona centrală a cristalinului și razele care au trecut prin teritoriul său, se întâlnesc într-un singur punct.

Aberația cromatică se observă la trecerea luminii prin lentila compozit cuprinzând lungimi de undă diferite. Indicele de refracție depinde de lungimea de undă. Aceasta conduce la faptul că marginile imaginii au o culoare roz.

Astigmatismul - o imagine de defect care este asociat cu dependența de distanța focală a unghiului de incidență pe obiectiv. Aceasta conduce la faptul că punctul de imagine poate avea forma de cerc, elipsa segmentului.

Denaturarea - este lipsa imaginii, care apare atunci când obiectul transversal de lentile de mărire în câmpul de vedere diferit. În cazul în care creșterea scade de la centru spre periferie, există o denaturare butoi, dar, în cazul în care opusul - perna distorsiunea.

imagini Dezavantaje tind să elimine sau să reducă la minimum prin ajustarea sistemului de lentile.

O metodă convenabilă pentru determinarea distanței focale a obiectivului este metoda Bessel. Acesta se află în faptul că o distanță suficient de mare, două poziții de lentile pot fi găsite Lmezhdu obiectul ecranului, în care se obține o imagine clară a obiectului - într-un caz, o creștere a celuilalt - redus.

Aceste dispoziții pot fi găsite prin rezolvarea sistemului de două ecuații:

Exprimându-s'din prima ecuație și substituind expresia rezultată în al doilea, obținem o ecuație pătratică, soluția care se poate scrie:

Deoarece discriminantul acestei ecuații trebuie să fie mai mare decât zero: L 2 - 4Lf≥0, toL≥4f- Numai în aceste condiții, se poate obține două imagine clară a subiectului.

De la (1) rezultă că există două poziții de lentile, oferind o imagine clară a obiectului, aranjate simetric în raport cu centrul intervalului dintre obiect și ecran. Distanța de rmezhdu acești termeni pot fi găsite de formula:

Dacă formula din lungimea focală a obiectivului exprimat, obținem:

Lungimea focală a obiectivului divergent astfel încât este imposibil să se determine, din moment ce nu oferă imagini de obiect real. Dar, dacă adăugați în sus lentila difuzor cu un obiectiv de colectare mai puternic, sistemul de lentile pentru a obține merge. Distanța focală a sistemului și lentilele de colectare pot fi găsite la metoda Bessel, iar distanța focală a lentilei divergente apoi determina relația:

Configurația include un laborator optic tip tijă banc. Lentile în cadre plasate între tijele și pot fi deplasate de-a lungul ei. Pentru referință la distanță servește ca o bandă de măsurare. Pentru a simula obiect luminos folosind difracția bidimensionala grilaj (zona centrala a obiectului MOL-1), iluminat de laser. E imaginea pe ecran reprezintă o formă de cruce formată din spoturi luminoase. Aspectul instalației este prezentată în Fig. 5.

2 - o rețea de difracție,

5 - banc optic.