Назначение методических указаний

Г.А. МОЖАРОВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по курсу «Основы оптики»

для выполнения курсовой работы

«Аберрационный анализ оптической системы»

(Издание 3-е переработанное)

Для студентов II курса ФОИСТ

 

 

Москва 2018

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Назначение методических указаний. 3

2. Исходные данные для аберрационного анализа оптической системы.. 4

3. Решение задач, входящих в курсовую работу. 5

3.1. Расчет и контроль расчета параксиальных лучей. Вычисление кардинальных элементов. 5

3.2. Вычисление положений и диаметров выходного зрачка и полевой диафрагмы.. 9

3.3. Вычисление монохроматических сумм Зейделя. 10

3.4. Вычисление линейных m ¢, M ¢ и угловых G ¢, W ¢ координат точки встречи луча с плоскостью выходного зрачка. 11

3.5. Вычисление меридиональных ¢ и сагиттальных  составляющих поперечных монохроматических аберраций 3-го порядка. 14

3.6. Вычисление меридиональных ¢ и сагиттальных составляющих поперечных монохроматических аберраций 3-го порядка внемеридиональных (косых) лучей. 17

3.7. Построение  фигур  рассеяния  лучей  в  плоскости  изображения  при  аберрациях  3-го порядка 18

3.8. Контроль выполненных в п. 3.7 вычислений. 20

3.9. Вычисление монохроматических аберраций 3-го порядка меридиональных лучей и элементарных пучков. 21

3.10. Вычисление хроматических сумм, хроматизма положения и хроматизма увеличения 1-го порядка 22

3.11. Результаты вычисления аберраций на ЭВМ. Графики аберраций. 24

 

Контроль выполненных в п. 3.7 вычислений

Контролю подлежат выполненные в п. 3.7 вычисления следующих величин.

1. Радиус окружности, ограничивающей фигуру рассеяния лучей при сферической аберрации.

2. Радиус окружности, частично ограничивающей фигуру рассеяния лучей при коме.

3. Обе полуоси эллипса, ограничивающего фигуру рассеяния лучей при астигматизме и кривизне поверхности изображения.

Радиус окружности, ограничивающей фигуру рассеяния лучей при сферической аберрации:

Эта величина R _сф = 0,112 мм равна , вычисленной для любого луча по данным таблицы 2, относящимся к сферической аберрации. Фигура показана на рис. 3.

Радиус окружности, частично ограничивающей фигуру рассеяния лучей при коме 3-го порядка:

Полуось эллипса вдоль оси ординат :

Полуось эллипса вдоль оси абсцисс:

Таким образом полученные численные значения величин R _сф, R _ком, a и b соответствуют значениям, приведенным в таблице 2.

Г.А. МОЖАРОВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по курсу «Основы оптики»

для выполнения курсовой работы

«Аберрационный анализ оптической системы»

(Издание 3-е переработанное)

Для студентов II курса ФОИСТ

 

 

Москва 2018

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Назначение методических указаний. 3

2. Исходные данные для аберрационного анализа оптической системы.. 4

3. Решение задач, входящих в курсовую работу. 5

3.1. Расчет и контроль расчета параксиальных лучей. Вычисление кардинальных элементов. 5

3.2. Вычисление положений и диаметров выходного зрачка и полевой диафрагмы.. 9

3.3. Вычисление монохроматических сумм Зейделя. 10

3.4. Вычисление линейных m ¢, M ¢ и угловых G ¢, W ¢ координат точки встречи луча с плоскостью выходного зрачка. 11

3.5. Вычисление меридиональных ¢ и сагиттальных  составляющих поперечных монохроматических аберраций 3-го порядка. 14

3.6. Вычисление меридиональных ¢ и сагиттальных составляющих поперечных монохроматических аберраций 3-го порядка внемеридиональных (косых) лучей. 17

3.7. Построение  фигур  рассеяния  лучей  в  плоскости  изображения  при  аберрациях  3-го порядка 18

3.8. Контроль выполненных в п. 3.7 вычислений. 20

3.9. Вычисление монохроматических аберраций 3-го порядка меридиональных лучей и элементарных пучков. 21

3.10. Вычисление хроматических сумм, хроматизма положения и хроматизма увеличения 1-го порядка 22

3.11. Результаты вычисления аберраций на ЭВМ. Графики аберраций. 24

 

Назначение методических указаний

Настоящие методические указания написаны в помощь студентам 2-го курса факультета оптико-информационных систем и технологий (ФОИСТ) при выполнении курсовой работы «Аберрационный анализ оптической системы» по курсу «Основы оптики». В результате выполнения этой работы студент должен уметь:

1. Вычислять углы между параксиальным лучом и оптической осью во всех пространствах и высоты этого луча на оптических поверхностях при различных исходных координатах рассчитываемого луча;

2. Вычислять кардинальные элементы оптической системы;

3. По исходным данным вычислять положения и величины зрачков и диафрагм;

4. Вычислять монохроматические суммы Зейделя и хроматические суммы;

5. Вычислять меридиональную и сагиттальную составляющие отдельных монохроматических аберраций 3-го порядка внемеридионального (косого) луча;

6. Вычислять меридиональную и сагиттальную составляющие общей поперечной монохроматических аберраций 3-го порядка внемеридионального (косого) луча;

7. Строить фигуры рассеяния лучей для отдельных монохроматических аберраций
3-го порядка и общей поперечной монохроматической аберрации 3-го порядка;

8. Вычислять монохроматические аберрации 3-го порядка меридиональных лучей, хроматизм положения и увеличения 1-го порядка;

9. Вычислять точные значения аберраций на ЭВМ и строить графики аберраций.

2. Исходные данные для аберрационного анализа
оптической системы

Исходными данными для аберрационного анализа оптической системы являются:

1. Радиусы кривизны оптических поверхностей;

2. Толщины линз и воздушных промежутков между ними;

3. Показатели преломления и коэффициенты дисперсии всех пространств (сред);

4. Марки стекол (или других оптических материалов);

5. Положение предмета ();

6. Относительное отверстие (I: K) или диаметр входного зрачка (D);

7. Угловое или линейное поле ();

8. Положение входного зрачка ().

Ниже приведена общепринятая форма записи исходных данных на примере аберрационного анализа объектива из двух склеенных линз.

= 58,21	= 8,8 БК10
= -44,36
	= 5,0 Ф1
= 743,0

Показатели преломления n сред во всех пространствах приводятся для той длины волны, для которой будут вычисляться монохроматические аберрации, а коэффициенты дисперсии n  для того спектрального интервала, для которого будут вычисляться хроматические аберрации.