1.Фокална должина на оптички системи
Фокусното растојание е многу важен показател за оптичкиот систем, за концептот на фокусна должина, горе-долу имаме разбирање, го разгледуваме овде.
Фокусното растојание на оптичкиот систем, дефинирано како растојание од оптичкиот центар на оптичкиот систем до фокусот на зракот кога паралелно паѓа светлина, е мерка за концентрацијата или дивергенцијата на светлината во оптичкиот систем. Го користиме следниот дијаграм за да го илустрираме овој концепт.
На горната слика, паралелниот зрак што се спушта од левиот крај, откако ќе помине низ оптичкиот систем, конвергира кон фокусот на сликата F', обратната продолжена линија на конвергирачкиот зрак се вкрстува со соодветната продолжена линија на упадниот паралелен зрак на точка, а површината што ја поминува оваа точка и е нормална на оптичката оска се нарекува задна главна рамнина, задната главна рамнина се вкрстува со оптичката оска во точката P2, која се нарекува главна точка (или оптичка централна точка), растојанието помеѓу главната точка и фокусот на сликата, тоа е она што обично го нарекуваме фокусна должина, 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, ако паралелниот зрак се спушта од десната страна, постојат и концепти на ефективна фокусна должина и предна фокусна должина (FFL).
2. Методи за тестирање на фокусна должина
Во пракса, постојат многу методи кои можат да се користат за тестирање на фокусната должина на оптичките системи. Врз основа на различни принципи, методите за тестирање на фокусна должина може да се поделат во три категории. Првата категорија се заснова на положбата на рамнината на сликата, втората категорија ја користи врската помеѓу зголемувањето и фокусната должина за да ја добие вредноста на фокусната должина, а третата категорија ја користи кривината на брановиот фронт на конвергираниот светлосен зрак за да ја 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 оптичкиот систем е како што е прикажано на дијаграмот подолу:
На сликата, шемата за тестирање е поставена во фокусот на колиматорот. Висината y на тест шемата и фокусното растојание fc' на колиматорот се познати. Откако паралелниот зрак емитиран од колиматорот ќе се конвергира од тестираниот оптички систем и ќе се слика 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. Фокусното растојание на тестираниот оптички систем може да ја користи следната формула:
2.2 ГаусовиMметод
Шематската слика на Гаусовиот метод за тестирање на фокусната должина на оптичкиот систем е прикажана како 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 dP. Во овој метод, вредноста на dPсе смета дека е познат, или неговата вредност е мала и може да се игнорира. Предмет и екран за прием 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 слика на екранот што прима. Растојанието помеѓу овие две локации (означено како D) може да се мери. Според конјугираниот однос, можеме да добиеме:
На овие две позиции, растојанијата на објектот се запишуваат како s1 и s2 соодветно, потоа s2 - s1 = D. Преку изведувањето на формулата, можеме да ја добиеме фокусната должина на оптичкиот систем како подолу:
2.3Лензометар
Лензометарот е многу погоден за тестирање на оптички системи со долга фокусна должина. Нејзината шематска слика е како што следува:
Прво, леќата што се тестира не е поставена на оптичката патека. Набљудуваната цел лево минува низ леќата за коламирање и станува паралелна светлина. Паралелната светлина се конвергира со конвергирачка леќа со фокусна должина од f2и формира јасна слика на референтната слика. Откако ќе се калибрира оптичката патека, леќата што се тестира се става во оптичката патека, а растојанието помеѓу леќата што се тестира и конвергирачката леќа е f2. Како резултат на тоа, поради дејството на леќата што се тестира, светлосниот зрак ќе се рефокусира, предизвикувајќи поместување во положбата на рамнината на сликата, што резултира со јасна слика на позицијата на новата рамнина на сликата на дијаграмот. Растојанието помеѓу новата рамнина на сликата и конвергирачката леќа е означено како x. Врз основа на односот објект-слика, фокусната должина на леќата што се тестира може да се заклучи како:
Во пракса, леќаметарот е широко користен во најгорното фокусно мерење на леќите за очила и ги има предностите на едноставна работа и сигурна прецизност.
2.4 АбеRефрактометар
Рефрактометарот Abbe е уште еден метод за тестирање на фокусната должина на оптичките системи. Нејзината шематска слика е како што следува:
Поставете два линијари со различни висини на страната на површината на предметот на леќата што се испитува, имено таблата за вага 1 и плочата за вага 2. Соодветната висина на вагата е y1 и y2. Растојанието помеѓу двете скали е e, а аголот помеѓу горната линија на линијарот и оптичката оска е u. Скалираниот е снимен со тестираниот објектив со фокусна должина од f. На крајот на површината на сликата е инсталиран микроскоп. Со поместување на положбата на микроскопот, се наоѓаат горните слики од двете скали. Во тоа време, растојанието помеѓу микроскопот и оптичката оска е означено како y. Според односот објект-слика, фокусната должина можеме да ја добиеме како:
2.5 Моирска дефлектометријаМетод
Методот на дефлектометрија на Moiré ќе користи две групи на Ronchi правила во паралелни светлосни зраци. Владеењето на Рончи е решеткаста шема на метална хромирана фолија депонирана на стаклена подлога, која најчесто се користи за тестирање на перформансите на оптичките системи. Методот ја користи промената на рабовите на Moiré 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 додавање на тестираната леќа, паралелниот зрак поминува низ две решетки со агол на поместување од θ и растојание на решетки од d, формирајќи множество од моаре реси на рамнината на сликата. Потоа, тестираната леќа се става во оптичката патека. Оригиналната усогласена светлина, по прекршувањето од објективот, ќе произведе одредена фокусна должина. Радиусот на закривеност на светлосниот зрак може да се добие од следната формула:
Обично леќата што се тестира се поставува многу блиску до првата решетка, така што вредноста R во горната формула одговара на фокусната должина на објективот. Предноста на овој метод е тоа што може да го тестира фокусното растојание на системи со позитивно и негативно фокусно растојание.
2.6 ОптичкиFиберAутоколимацијаMметод
Принципот на користење на методот на автоколимација на оптички влакна за тестирање на фокусната должина на објективот е прикажан на сликата подолу. Користи оптички влакна за да емитува дивергентен зрак што минува низ леќата што се тестира, а потоа на рамно огледало. Трите оптички патеки на сликата ги претставуваат условите на оптичкото влакно во фокусот, во фокусот и надвор од фокусот соодветно. Со поместување на положбата на леќата што се тестира напред-назад, можете да ја најдете позицијата на главата на влакната во фокусот. Во тоа време, зракот е само-колимиран, и по рефлексијата од рамното огледало, најголемиот дел од енергијата ќе се врати во положбата на главата на влакната. Методот е едноставен во принцип и лесен за имплементација.
3.Заклучок
Фокусното растојание е важен параметар на оптичкиот систем. Во овој напис, го детализираме концептот на фокусна должина на оптичкиот систем и неговите методи за тестирање. Во комбинација со шематски дијаграм, ја објаснуваме дефиницијата за фокусна должина, вклучувајќи ги концептите на фокусна должина од страна на сликата, фокусна должина од 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 методот на колиматор, Гаусовиот метод, методот на мерење на фокусна должина, методот на мерење на фокусната должина Abbe, методот на отклонување на Moiré и методот на автоколимација на оптички влакна. Верувам дека со читање на овој напис, ќе имате подобро разбирање за параметрите на фокусната должина во оптичките системи.
Време на објавување: 09.08.2024
