1. Фокусна должина на оптички системи
Фокусната должина е многу важен индикатор на оптичкиот систем, за концептот на фокусна должина повеќе или помалку имаме разбирање, ќе го разгледаме овде.
Фокусната должина на оптичкиот систем, дефинирана како растојание од оптичкиот центар на оптичкиот систем до фокусот на зракот кога паралелна светлина паѓа, е мерка за концентрацијата или дивергенцијата на светлината во оптичкиот систем. Го користиме следниов дијаграм за да го илустрираме овој концепт.
На горната слика, паралелниот зрак што паѓа од левиот крај, откако ќе помине низ оптичкиот систем, се конвергира кон фокусот на сликата F', обратната линија на продолжување на конвергентниот зрак се сече со соодветната линија на продолжување на паѓачкиот паралелен зрак во точка, а површината што минува низ оваа точка и е нормална на оптичката оска се нарекува задна главна рамнина, задната главна рамнина се сече со оптичката оска во точката P2, што се нарекува главна точка (или оптичка централна точка), растојанието помеѓу главната точка и фокусот на сликата е она што обично го нарекуваме фокусна должина, а целосното име е ефективната фокусна должина на сликата.
Од сликата може да се види и дека растојанието од последната површина на оптичкиот систем до фокусната точка F' на сликата се нарекува задна фокусна должина (BFL). Соодветно на тоа, ако паралелниот зрак паѓа од десната страна, постојат и концепти за ефективна фокусна должина и предна фокусна должина (FFL).
2. Методи за тестирање на фокусна должина
Во пракса, постојат многу методи што можат да се користат за тестирање на фокусната должина на оптичките системи. Врз основа на различни принципи, методите за тестирање на фокусната должина можат да се поделат во три категории. Првата категорија се базира на положбата на рамнината на сликата, втората категорија ја користи врската помеѓу зголемувањето и фокусната должина за да се добие вредноста на фокусната должина, а третата категорија ја користи закривеноста на брановиот фронт на конвергентниот светлосен зрак за да се добие вредноста на фокусната должина.
Во овој дел, ќе ги претставиме најчесто користените методи за тестирање на фокусната должина на оптичките системи:
2.1Cметод на олиматор
Принципот на користење на колиматор за тестирање на фокусната должина на оптички систем е прикажан на дијаграмот подолу:
На сликата, тест-шаблонот е поставен во фокусот на колиматорот. Висината y на тест-шаблонот и фокусната должина fc' на колиматорот се познати. Откако паралелниот зрак емитиран од колиматорот ќе се конвергира од тестираниот оптички систем и ќе се прикаже на рамнината на сликата, фокусната должина на оптичкиот систем може да се пресмета врз основа на висината y' на тест шемата на рамнината на сликата. Фокусната должина на тестираниот оптички систем може да се пресмета со следната формула:
2.2 ГаусовMметод
Шематската слика на Гаусовиот метод за тестирање на фокусната должина на оптички систем е прикажана подолу:
На сликата, предната и задната главна рамнина на оптичкиот систем што се тестира се претставени како P и P' соодветно, а растојанието помеѓу двете главни рамнини е d.PВо овој метод, вредноста на dPсе смета за позната или нејзината вредност е мала и може да се игнорира. Објект и приемен екран се поставени на левиот и десниот крај, а растојанието меѓу нив се запишува како L, каде што L треба да биде поголемо од 4 пати од фокусната должина на системот што се тестира. Системот што се тестира може да се постави на две позиции, означени како позиција 1 и позиција 2 соодветно. Објектот лево може јасно да се прикаже на приемниот екран. Растојанието меѓу овие две локации (означено како D) може да се измери. Според конјугираната врска, можеме да добиеме:
На овие две позиции, растојанијата на објектите се запишуваат како s1 и s2 соодветно, а потоа s2 - s1 = D. Преку изведување на формулата, можеме да ја добиеме фокусната должина на оптичкиот систем како што е прикажано подолу:
2.3Лензометар
Лензометарот е многу погоден за тестирање на оптички системи со долга фокусна должина. Неговата шематска слика е како што следува:
Прво, леќата што се тестира не е поставена во оптичката патека. Набљудуваната цел од левата страна поминува низ колимирачката леќа и станува паралелна светлина. Паралелната светлина конвергира од конвергентна леќа со фокусна должина f.2и формира јасна слика на референтната рамнина на сликата. Откако оптичката патека ќе се калибрира, тестираната леќа се поставува во оптичката патека, а растојанието помеѓу тестираната леќа и конвергентната леќа е f.2Како резултат на тоа, поради дејството на тестираниот објектив, светлосниот зрак ќе се префокусира, предизвикувајќи поместување на положбата на рамнината на сликата, што резултира со јасна слика на положбата на новата рамнина на сликата на дијаграмот. Растојанието помеѓу новата рамнина на сликата и конвергентниот објектив се означува со x. Врз основа на односот објект-слика, фокусната должина на тестираниот објектив може да се заклучи како:
Во пракса, леќите се користат широко за мерење на горната фокусна точка на леќите за очила, а предностите се едноставното ракување и сигурната прецизност.
2.4 АбеRефрактометар
Рефрактометарот на Абе е уште еден метод за тестирање на фокусната должина на оптичките системи. Неговата шематска слика е како што следува:
Поставете два линијари со различни висини на страната од површината на предметот од леќата што се тестира, имено скалата 1 и скалата 2. Соодветните висини на скалата се y1 и y2. Растојанието помеѓу двете скали е e, а аголот помеѓу горната линија на линијарот и оптичката оска е u. Скалата е сликана од тестираната леќа со фокусна должина f. Микроскоп е инсталиран на крајот од површината на сликата. Со поместување на позицијата на микроскопот, се наоѓаат горните слики од двете скали. Во овој момент, растојанието помеѓу микроскопот и оптичката оска се означува како y. Според односот предмет-слика, можеме да ја добиеме фокусната должина како:
2.5 Моарова дефлектометријаМетод
Методот на Моареова дефлектометрија ќе користи два сета Ронкиеви правила во паралелни светлосни зраци. Ронкиевата линија е мрежеста шема од метален хром филм нанесен на стаклена подлога, што најчесто се користи за тестирање на перформансите на оптичките системи. Методот ја користи промената на Моареовите ленти формирани од двете решетки за тестирање на фокусната должина на оптичкиот систем. Шематскиот дијаграм на принципот е како што следува:
На сликата погоре, набљудуваниот објект, откако ќе помине низ колиматорот, станува паралелен зрак. Во оптичката патека, без претходно да се додаде тестираната леќа, паралелниот зрак поминува низ две решетки со агол на поместување θ и растојание помеѓу решетките d, формирајќи сет од Моареови ленти на рамнината на сликата. Потоа, тестираната леќа се поставува во оптичката патека. Оригиналната колимирана светлина, по прекршувањето од страна на леќата, ќе произведе одредена фокусна должина. Радиусот на закривеност на светлосниот зрак може да се добие од следната формула:
Обично, тестираната леќа се поставува многу блиску до првата решетка, па затоа вредноста R во горната формула одговара на фокусната должина на леќата. Предноста на овој метод е што може да ја тестира фокусната должина на системи со позитивна и негативна фокусна должина.
2.6 ОптичкиFиберAавтоколимацијаMметод
Принципот на користење на методот на автоколимација со оптички влакна за тестирање на фокусната должина на леќата е прикажан на сликата подолу. Тој користи оптички влакна за да емитува дивергентен зрак што поминува низ леќата што се тестира, а потоа на рамнинско огледало. Трите оптички патеки на сликата ги претставуваат условите на оптичкото влакно во фокусот, во фокусот и надвор од фокусот, соодветно. Со поместување на позицијата на тестираната леќа напред-назад, можете да ја пронајдете позицијата на главата на влакното во фокусот. Во овој момент, зракот се самоколимира и по одбивањето од рамнинското огледало, поголемиот дел од енергијата ќе се врати во позицијата на главата на влакното. Методот е едноставен во принцип и лесен за имплементација.
3. Заклучок
Фокусната должина е важен параметар на оптичкиот систем. Во оваа статија, детално го опишуваме концептот на фокусна должина на оптичкиот систем и неговите методи за тестирање. Во комбинација со шематскиот дијаграм, ја објаснуваме дефиницијата за фокусна должина, вклучувајќи ги концептите на фокусна должина од страната на сликата, фокусна должина од страната на објектот и фокусна должина од напред до назад. Во пракса, постојат многу методи за тестирање на фокусната должина на оптичкиот систем. Оваа статија ги воведува принципите на тестирање на колиматорскиот метод, Гаусовиот метод, методот за мерење на фокусна должина, методот за мерење на фокусна должина на Абе, методот на Моареова деформација и методот на автоколимација со оптички влакна. Верувам дека со читање на оваа статија, ќе имате подобро разбирање на параметрите на фокусна должина во оптичките системи.
Време на објавување: 09.08.2024
