Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Тема 11. Розрахункі приладів на базі оптичної системи мікроскопа
Лекція № 41. Габаритний розрахунок мікроскопа
Мікроскоп - один з самих розповсюджених оптичних приладів, призначених для спостереження близько розташованих предметів (препаратів) з великим збільшенням і великою роздільною здатністю. Він складається з об'єктива і окуляра, які створюють оптичну схему з двома рівнями збільшення (рис. 11.1, а). Предмет АВ знаходиться перед об'єктивом на відстані, декілька більшому його фокусної відстані. Об'єктив утворює дійсне збільшене перевернуте проміжне зображення А'В' в передній фокальній площині окуляра. Окуляр працює подібно до лупи, для якої зображення А'В' є предметом. В результаті окуляр дає збільшене зображення предмету в нескінченності. Якщо в передній фокальній площині окуляра (у площині А'В') встановлена сітка з шкалою, то мікроскоп є відліковим або вимірювальним. Проміжне зображення А'В' може знаходитися не у фокальній площині окуляра, а поблизу нього (за фокусом fок), тоді окуляр змальовує А'В' на кінцевій відстані, більшій або рівній відстані найкращого бачення (Lo = 250 мм). Це оптична схема спостережувального мікроскопа. Зупинимося детальніше на відліковому мікроскопі. Для відлікових мікроскопів малого збільшення (порядку 10х - 50х) оптичний інтервал не регламентується і, як правило, менше 160 мм. Як об'єктиви застосовують прості двохлінзові об'єктиви із збільшенням не більш 8х. Як окуляр використовують окуляри Гюйгенса, Кельнера, Рамсдена і компенсаційний. Якщо використовується окуляр Гюйгенса, в якого точка переднього фокусу знаходиться між коллективною і очною лінзами, то в розрахунках під збільшенням слід розуміти величину β = βоб βк де к - лінійне збільшення колективної лінзи. Основними оптичними характеристиками мікроскопа є його видиме збільшення Гм, лінійне поле 2у і числова апертура А. Видиме збільшення мікроскопа визначають по формулі (11.1) де β=-Δ/f'об - лінійне збільшення об'єктиву; Гок = 250/f'ок - видиме збільшення окуляра; - оптичний інтервал мікроскопа. Лінійне поле мікроскопа обмежується діаметром польової діафрагми Dпд, розташованої в передній фокальній площині окуляра, де розташоване проміжне зображення предмету 2у':
(11.2) З боку окуляра діаметр Dпд залежить від оптичних характеристик окуляра: (11.3) Прирівнюючи вирази (14.2) і (14.3), отримаємо уβоб=f'ок tgω',, звідки (11.4) З формули видимого збільшення мікроскопа (11.1) збільшення об'єктиву рівне (11.5) Підставивши отриманий вираз у формулу для в (11.4), отримаємо лінійне поле мікроскопа (11.6)
Числова апертура характеризує світлосилу і впливає на роздільну здатність мікроскопа: , де σA - апертурний кут; n - показник заломлення середовища, в якому знаходиться предмет. Використовуючи формули:
знайдемо залежність між числовою апертурою А, діаметром вихідної зіниці D' і видимим збільшенням мікроскопа ГМ. При n = 1 маємо:
(11.7) Роздільна здатність мікроскопа залежить від способу освітлення, довжини хвилі і апертури об'єктива. Якщо апертура освітлювача дорівнює апертурі об'єктива, то роздільну здатність визначають по формулі (11.8) У просторі зображень (11.9)
Звідси визначають корисне збільшення мікроскопа, тобто таке збільшення, яке може бути повністю використане оком спостерігача. В цьому випадку 500 А Гм 1000 А. Глибину змальовуваного простору при спостереженні через мікроскоп z визначають по формулі (11.10)
де - межа розподілу ока ( = 2' - 4'). Розрахунок мікроскопа рекомендується виконувати в наступній послідовності: | 1) виходячи із загальних вимог і збільшення мікроскопа в цілому слід вирішити питання про співвідношення збільшень об'єктива і окуляра, тобто розглянути можливі комбінації βоб і Гок, а потім вибрати оптимальний варіант; 2) визначити оптичні характеристики і вибрати об'єктив і окуляр з каталогів;
3) визначити оптичні параметри мікроскопа; 4) побудувати хід променів мікроскопа за розрахунковими даними; 5) накреслити габаритну оптичну схему мікроскопа; 6) на основі габаритного розрахунку виконати принципову Як наголошувалося вище, для відлікового мікроскопа при розгляді можливих комбінацій об'єктива і окуляра необхідно використовувати об'єктив із збільшенням, що не перевищує 8х. Його апертуру можна визначити через діаметр вихідної зіниці, якщо він заданий
або з умови корисного збільшення:
При збільшенні βоб і апертурі А вибирають з каталога об'єктив, викреслюють його ескіз, визначають оптичні характеристики і конструктивні параметри. При використанні стандартного об'єктива стає відомою його фокусна відстань. Тоді слід перевірити і, якщо потрібно, скоректувати розмір . Корисно нагадати, що збільшення об'єктива βоб - величина негативна, хоча в каталозі це не відмічено. Характеристики окуляра розраховують по формулах: (11.11) Знаючи граничний розмір предмету 2у, визначають кутове поле зору окуляра:
(11.12) За розрахунковими даними вибирають з каталога окуляр, викреслюють його ескіз, виписують оптичні характеристики і конструктивні параметри. Послідовність вибору компонентів може бути іншою, тобто першим може бути розрахований і вибраний окуляр, але сам розрахунок від цього не міняється. Оптичні параметри мікроскопа визначають, починаючи з його фокусної відстані
Положення предмету відносно переднього фокусу об'єктиву розраховують по формулі Ньютона.
(11. 13 ) Отримаємо відрізки:
(11.14) Можна також скористатися формулою Гауса звідки
Тоді маємо: (11.15)
(11.16)
Світловий діаметр об'єктиву
Положення зображення, що створюється об'єктивом, визначається відрізками:
(11.17) (11.18) Точка зображення збігається з переднім фокусом окуляра Fок. Лінійне поле мікроскопа визначають по формулі де 2у'- лінійне поле окуляра. Діаметр польової діафрагми дорівнює Dпд = 2у'. Якщо вхідна зіниця збігається з передньою головною площиною об'єктива, то його зображення, що створюється окуляром, буде вихідною зіницею мікроскопа. Визначаємо по формулі Ньютона відстань від заднього фокусу окуляра до вихідної зіниці z'p’. (11.19) де zp - відстань від переднього фокусу окуляра до вхідної зіниці Знаючи z'p’, можна визначити видалення вихідної зіниці S'p’:
Апертурний промінь йде з осьової точки предмету А під апертурним кутом на край вхідної зіниці і далі в точку Fок до пересічення з головними площинами окуляра і за окуляром - паралельно оптической осі, визначаючи діаметр вихідної зіниці мікроскопа. У точці Fок апертурний промінь визначає площину зображення предмету 2у'. Крапки А і А' - зв'язані крапки.
Головний промінь проводять через вершину предмету В і точку Р - центр вхідної зіниці і далі без заломлення до головних площин окуляра. За окуляром положення головного променя визначають методом допоміжного променя, заснованого на властивості фокальних площин. На рис. 14.1а допоміжний промінь проведений штриховою лінією. За допомогою головного променя визначається величина зображення 2у' і центр вихідної зіниці Р'. Крапки В і В'- зв'язані крапки. Похилі промені проводять через вершину предмету В на край вхідної зіниці і далі через вершину зображення до пересічення з головними площинами окуляра. За окуляром вони йдуть паралельно головному променю. Похилі промені визначають світлову зону микроскопа. В кінці габаритного розрахунку необхідно викреслити габаритную схему мікроскопа (рис.11.1,б). Для цього використовують всі розрахункові дані, оптичні характеристики і конструктивні параметри вибраних компонентів. На оптичній осі послідовно розташовують об'єктив 1, сітку 2, окуляр 3 і проставляють необхідні розміри.
Лекція №42. Вимоги до точності позиціювання шкал та сіток в вимірювальних мікроскопах і зорових трубах
Для виключення паралаксу приймаючого вимірювального пристрою оптичного приладу необхідно сумістити чутливу поверхню приймача променевої енергії з площиною зображення. В візуальних оптичних приладах площина зображення повинна співпадати з площиною шкали або сітки. Вимоги до точності установки сітки чи шкали повинні задовольняти двом умовам. 1. Сітка (або шкала) і зображення предмету, котре на неї проектується, повинні бути видні однаково різко. Цю вимогу слід пред’явити до всіх приладів, в особливості до візуальних, і її можна назвати обов’язковою, мінімальною чи загальною вимогою. 2. Друга вимога витікає із точності вимірювань і може бути регламентована допустимим кутовим паралаксом (телескопічні системи) або допустимим лінійним паралаксом – (відлікові мікроскопи, проектори). Може виявитись, що достатньо виконати лише першу вимогу про одночасну різкість зображення предмету і сітки при спостереженні через окуляр. При цьому залишковий паралакс не повинен перевищувати величину, яка відповідає точності вимірювань (друга вимога). А інакше, слід уточнити поздовжню установку сітки. У відповідності з цим в першому випадку допуск на встановлення сітки задається в діоптрійній мірі , а в другому – величиною допустимого паралаксу, наприклад величиною .
Як відомо, всі віддалені предмети, починаючи з деякої відстані і до нескінченності, представляються спостерігачу однаково різкими. Ця відстань називається практичною нескінченністю і дорівнює м, (11.20) де - діаметр робочої вхідної зіниці телескопічної системи, мм. Ця формула отримується, якщо знайти відстань до зображення сітки, котра від фокуса об’єктива віддалена на величину імовірної похибки поздовжнього фокусування (мкм), де U – апертурний кут об’єктива. Застосувавши її до простору зображення за окуляром отримаємо м. (11.21) Допуск на різницю сходження променів, що виходять з центру зображення і центру сітки із умови одно часової різкості у діоптріях за окуляром дорівнює (11.22) де - діаметр робочої вихідної зіниці приладу. Діаметр робочої вихідної зіниці визначається розміром приймача світлового потоку. Якщо це око і то мм. Тоді (11.23) Тобто допуск на точність встановлення сітки із умови одночасної різкості для всіх візуальних приладів з вихідною зіницею більше 2 мм можна приймати однаковим і рівним 0,2 дптр. При малих вихідних зіницях менше ніж 2 мм маємо змінний по величині допуск і завжди більше 0,2 дптр. За величиною допуску за окуляром можна отримати допустиму величину зміщення сітки із площини зображення перед окуляром, тобто: (11.24) де - фокусна відстань окуляра. При встановленні сітки по признаку одночасної різкості з точністю величину залишкового паралаксу слід порівняти з допуском, отриманим із вимог точності вимірювання. Залишковий кутовий паралакс в телескопічній візирній системі у кутових хвилинах дорівнює , (11.25) де - максимальна величина поперечного переміщення ока в межах вихідної зіниці. Залишковий лінійний паралакс в відліковому мікроскопі, в площині сітки перед окуляром . (11.26) Якщо залишковий паралакс перевищує припустиму величину то слід уточнити допуск на точність установки сітки виходячи з допустимого паралаксу або . Допуск на не суміщення сітки з площиною зображення визначають таким чином: - для відлікової труби , (11.27) де Г – видиме збільшення відлікової труби; - для відлікового мікроскопа , (11.28) де - збільшення мікрооб’єктива мікроскопа.
Несуміщення чутливої поверхні приймача променевої енергії з площиною зображення предмету контролюється різними засобами, але всі вони ґрунтуються чи на спостереженні неодночасної різкості зображення сітки і предмету, чи на виявленні залишкового паралаксу. Для прикладу визначимо вимоги до точності установки сітки відлікової зорової труби при наступних вихідних даних: Скориставшись приведеними формулами для відлікової зорової труби отримаємо:
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-12-15; просмотров: 108; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 13.58.39.23 (0.065 с.) |