Опис установки

Рис.6.6. Оптична схема тіньової установки

Установка (рис.6.6.) складається з джерела світла 1, лінз 2 і 3 і призми 4, проектуючих зображення джерела в площину діафрагми 5, контрольованої деталі 8 і ножа 6. Джерело світла, проектуюча система, ніж і контрольована деталь, встановлені на оптичній лаві. Світлове проміння, відображене від сферичної деталі, проходить через щілину. Ширину її змінюють переміщенням ножа 6, який приводиться в рух гвинтом 7.

Основний зміст роботи

При виконанні роботи необхідно визначити вигляд і місце знаходження місцевої помилки на поверхні сферичної деталі.

Порядок виконання роботи

1. Обертаючи гвинт 7, розкрити щілину і спостерігати повністю освітлену контрольовану поверхню деталі.

2. Поступово переміщаючи ніж зліва направо поворотом гвинта, спостерігати рух тіні. По напряму її руху визначити, в якому положенні знаходиться ніж по відношенню до центру кривизни поверхні контрольованої деталі (одне з трьох).

3. Замалювати тіньову картину для 6-8 різних положень ножа, починаючи з моменту, коли деталь повністю освітлена, і закінчуючи випадком, коли відображене від неї світлове проміння майже повністю перекривається.

4. По одержаних ескізах визначити вид помилки (місцевий «горб» або місцева «яма»), її конфігурацію і місце розташування.

Звіт повинен містити:

1. Мету роботи.

2. Обладнання та засоби.

3. Метод контролю.

4. Опис заготівок, деталей та результатів контролю.

5. Висновки по роботі.

Контрольні питання

1. Яка чутливість тіньового методу?

2. Як залежить вибір форми хвильового фронту від форми контролюємої поверхні?

3. Чи можна на даній тіньовій установці контролювати плоскі поверхні?

4. Який вигляд мають тіньові картини для однієї і тієї ж помилки форми поверхні у разі розташування ножа до центру кривизни контрольованої деталі, в центрі кривизни і за ним?

5. Чи дозволяє тіньовий метод кількісно оцінити помилку форми поверхні оптичних деталей?

Література

1. Максутов Д.Д. Виготовлення і дослідження астрономічної оптики. М.-Л.: Гостехиздат, 1948г.

2. Кривовяз Л.М., Пуряєв Д.Т.,Знаменськая М.А. Практика оптичної вимірювальної

лабораторії. -М.: Машинобудування, 1974г.

Лабораторна робота №7 визначення розрішуючої здатності призм

Мета роботи: розрахунок і практичний вимір граничного розрішення набору призм Дове.

Завдання:

1. Визначити точність, забезпечувану лабораторною установкою.

2. Обчислити і вимірити розрішуючу здатність призми.

3. Оформити звіт по виконаній роботи

Обладнання для виконання лабораторної роботи

1. Оптичні деталі: лінзи, призма.

2. Креслення та малюнки. (Рис. 7.1 - 7.4)

Теоретичні положення

Якість оптичних систем і призм, що входять до складу цих систем, можна характеризувати розрішуючою здатністю оптичної системи

Для оптичних систем, що працюють разом з оком, зокрема для зорових труб, під розрішуючою здатністю розуміють найменший кут, під яким видні роздільно дві нескінченно віддалені крапки.

Нехай предметом для безабераційної оптичної системи з круглою вхідною зіницею є нескінченно віддалений крапковий об'єкт. Зображення цього об'єкта буде дифракційною плямою розсіювання, що складається з центрального кружка і ряду кілець, у яких освітленість падає до нуля.

Розмір дифракційної плями розсіювання прийнято характеризувати радіусом r центрального кружка (кружка Ері), у якому зосереджена велика частина енергії. Цей радіус складає величину

(7.1.)

д

_Д

е f - фокусна відстань об'єктива зорової труби, D – світловий діаметр об'єктива.

Рис.7.1.Розрішуюча здатність без абераційної оптичної системи

HH'

Рис.7.1.Розрішуюча здатність без абераційної оптичної системи

Рис.7.1.Розрішуюча здатність без абераційної оптичної системи

Рис.7.1.Розрішуюча здатність без абераційної оптичної системи

Рис.7.1.Розрішуюча здатність без абераційної оптичної системи

Рис.7.1.Розрішуюча здатність без абераційної оптичної системи

Рис.7.2.Розрішуюча здатність без абераційної оптичної системи у фокальній площині

Накладення дифракційних зображень двох нескінченно віддалених крапкових джерел ілюструється на рис.7.1. Результуючий розподіл освітленності, показане пунктиром, утвориться шляхом підсумовування ординат розподілів 1 і 2. За критерієм Релея роздільне спостереження зображення 1 і 2 двох близько розташованих крапкових об'єктів можливо, коли відстань x між ними дорівнює радіусові центрального дифракційного кружка, тобто x = r. У цьому випадку контраст елементів результуючого зображення, що обчислюється по формулі .складає величину ДО=0,26.

Тепер визначимо кут _Д, що характеризує розрішуючу здатність у випадку спостереження нескінченно віддалених крапкових об'єктів. На рис.7.2. показаний об'єктив, у фокальній площині якого побудовані дифракційні зображення 1 і 2 з відстанню x між ними. Кут  визначиться як,

(7.2.)

Думаючи x = r і підставивши в (7.2.) значення r з (7.1.), одержимо,

(7.3.)

Підставивши в (23) =0,00055[мм], одержимо або

(7.4.)

де D[мм].

Використання критерію Релея приводить до контрасту результуючого зображення ДО=0,26. Однак око здатне розрізняти два незалежних зображення крапок при К=0,03...0,05 (тобто при трохи меншому провалі в результуючому розподілі освітленості, чим показані на рис.7.1.). Для цього значення контрасту відстань між зображеннями крапок x=0,86r і, відповідно,

(7.5.)

Кутове розрішення, отримане по формулі (7.5.), можна вважати теоретичною межею.

Розрішуюча здатність приладів, використовуваних для спостереження вилучених об'єктів (зорові труби, телескопи, спеціальні спостережливі прилади), характеризують кутовою величиною .

де  - граничний кут розрішення ока, Г - видиме збільшення приладу.

Стосовно до задачі контролю розрішуючої здатності оптичної системи зображення, побудоване цією оптичною системою повинне спостерігатися оком з достатнім збільшенням (через мікроскоп або окуляр). У цьому випадку виконується умова _Д и на результати спостережень не впливає обмежена розрішуючою здатністю ока.

Розмір зображення, побудованого реальною оптичною системою, може сильно відрізнятися від дифракційного, визначеного по формулі (7.1.). На розмір зображення впливають аберації оптичної системи, неоднорідність матеріалу оптичних деталей по показнику переломлення, свильність, подвійна променезаломлюваність, погрішності форми і розташування поверхонь оптичних деталей. У результаті реальна розрішуюча здатність може бути гірше, ніж обчислена по формулах (7.4.), (7.5.).