Измерение фокусного расстояния отрицательной оптической системы

На рис. 5.4 приведена схема установки.

Рис. 5.4

1. Окуляр 2. Дополнительная линза 3. Исследуемая оптическая система 4. Зрительная труба

Для измерения необходимо отрицательную оптическую систему дополнить положительной.

(9)

(10)

(11)

Продифференцируем выражение (11), получим погрешность измерения и средне-квадротическое отклонение.

(12)

(13)

 

3. Измерение фокусного расстояния короткофокусной оптической системы (микрообъектив, микроокуляр и т. д.)

На рис. 5 приведена схема установки.

Рис.5. 5

(14)

(15)

(16)

(17)

Здесь присуща методическая погрешность, обусловленная тем, что изображение предмета находится не в фокусе.

Метод угловых измерений

 

Суть метода заключается в определении угла, под которым виден предмет, установленный в фокальной плоскости исследуемой оптической системы, которая устанавливается так, чтобы ось предметного столика проходила через главную заднюю точку оптической системы.

 

На рис. 5.6 приведена схема установки.

Рис. 5.6

(18)

(19)

(20)

Существует два способа измерения:

1. Вращают зрительную трубу, визируя правый и левый краю предмета измеряя по лимбу гониометра а₁ и а₂.

2. Закрепляют лимб с предметным столиком и вращают его весте с исследуемой оптической системой и визируют а₁ и а₂.

, (21)

где Δz и Δy – продольная и поперечная наводки.

(22)

Автоколлимационный метод Русинова

 

На рис. 5.7 приведена схема установки.

Порядок измерения:

1. Находим автоколлимационное изображение от сферического зеркала без исследуемой системы (рис.5.7,А).

2. Помещаем между сферическим зеркалом и микроскопом исследуемую систему и снова получаем автоколлимационное изображение (a1- положение микроскопа на станине установки) (рис.5.7,А).

3. Ставим вместо сферического плоское зеркало и двигаем микроскоп до получения автоколлимационного изображения (a2- положение микроскопа на станине установки) (рис.5.7,В).

(23)

(24)

Такая схема используется для контроля систем, находящихся в барокамерах. При измерении длиннофокусных систем используют плоское зеркало и зрительную трубу.

Рис.5. 7

Метод узловой точки

На рис. 8 приведена схема установки.

Рис. 5.8

Поместим исследуемую систему на поворотный столик оптической скамьи, если ось вращения поворотного столика совпадает с задней узловой точкой объектива, то при небольшом повороте вокруг этой точки изображение сетки коллиматора будет неподвижным. Если же задняя узловая точка не проходит через ось вращения, то при качании объектива изображение будет смещаться тем больше, чем увеличение микроскопа и фокус объектива.

(25)

Метод Фабири-Юдина

 

На рис. 5.9 приведена схема установки.

Рис. 5.9

Из рис.9 в соответствии с известными формулами геометрической оптики запишем

(26)

(27)

(28)

Из подобия заштрихованных треугольников

(29)

(30)

Из подобия треугольника, образованного величиной а и точкой А’, и треугольника, образованного величиной b и точкой А”, имеем

(31)

(32)

(33)

Продифференцируем выражение (33), получим погрешность измерения и средне-квадратическое отклонение.

(34)

(35)

С помощью этого метода можно измерить фокусное расстояние от 10 мм до 5 м с точностью (0,4-0,5)%.