Методика выполнения работы

1. Установить плоское зеркало 1 перед объективом 2 автоколлиматора.

2. Подсветить автоколлимационную сетку 4; наблюдая в окуляр 6, установить его по глазу на резкое изображение визирной сетки 5.

3. Взаимными заклонами зеркала и автоколлиматора добиться появления автоколлимационного изображения сетки 4^' в поле зрения трубы.

4. Если изображение сетки будет нерезким, то перемещением кремальерного механизма вдоль оси добиться резкого изображения автоколлимационной сетки; снять отсчет по шкале кремальерного механизма.

5. Произвести 5-7 наведений и вычислить из них среднее арифметическое – это и будет отсчет «∞» для автоколлимационной зрительной трубы.

1 – зеркало; 2 – объектив автоколлиматора; 3 – светоделительная призма-куб; 4 -– автоколлимационная сетка; 5 – визирная сетка; 6 – окуляр

Рис. 5. Схема установки автоколлиматора на «бесконечность»

Лабораторная работа 3. Измерение толщины плоскопараллельной пластины

Целью работы является измерение с помощью микроскопа толщины пластины без прикосновения измерительного инструмента к рабочим поверхностям детали.

С помощью обычного микроскопа, снабженного устройством для точного отсчета продольных перемещений, можно измерить толщины пластин, линз и воздушных промежутков путем последовательной фокусировки микроскопа на оптические поверхности, расстояние между которыми нужно измерить [4].

Микроскоп – оптический прибор для наблюдения малых объектов (рис. 6). Оптическая система микроскопа состоит из объектива 4, окуляра 2, в передней фокальной плоскости которого находится сетка 3. В оптической скамье объектив микроскопа перемещается вдоль оптической оси, перемещение объектива отсчитывают по шкале в линейной мере.

1 – микроскоп; 2 - окуляр; 3 - сетка; 4 - объектив; 5 – пластина

Рис. 6. Схема измерения толщины пластины

При измерении толщины плоскопараллельной пластины 5 микроскоп 1 фокусируют на поверхности Р₁ и Р₂, причем при фокусировании на Р₂ предметную точку микроскопа совмещают с точкой В’ – изображением точки В.

Толщину пластины определяют по формуле

, (1)

где n – показатель преломления пластины;

d’ – величина перемещения микроскопа вдоль шкалы.

Методика выполнения работы

1. Собрать установку согласно рис. 6.

2. Нанести маркером на поверхности Р₂ пластины метку любой конфигурации.

3. Наблюдая в окуляр 2 микроскопа, перемещением его вдоль оси установить на резкое изображение сетки 3.

4. Перемещая объектив 4 микроскопа вдоль оси, сфокусировать его на поверхность Р₁ пластины (при этом на сетке будут видны дефекты поверхности и частички пыли).

5. Снять отчет А₁ по продольной шкале микроскопа.

6. Перемещением вдоль оси сфокусировать микроскоп на метку поверхности Р₂.

7. Снять отчет А₂ по продольной шкале микроскопа.

8. Вычислить разность отсчетов А₂ – А₁ = d’.

9. Определить толщину пластины по формуле 1.

Лабораторная работа 4. Контроль углов прямоугольных призм и призм дове

Целью работы является измерение ошибки прямого угла и пирамидальности прямоугольной призмы и призмы Дове с помощью автоколлиматора.

Призмы

Призмой называют оптическую деталь, ограниченную плоскими преломляющими и отражающими поверхностями, образующими двугранные углы [1]. Призмы делят на преломляющие и отражательные.

Преломляющие призмы служат для разложения белого света в спектр (рис. 7).

Рис.7. Равнобедренная преломляющая призма

Отражательные призмы (рис. 8) служат для отражения лучей света в нужном направлении, разделения пучков лучей, оборачивания изображения. Эти призмы обозначают буквами и цифрами. Первая буква характеризует число отражающих граней: А – одна отражающая грань, Б – две, В – три. Вторая буква характеризует геометрическую форму призмы: Р – равнобедренная, П – пента, С – ромбическая. Крышу условно считают за одну отражающую грань и обозначают буквой «к» после первой буквы. Цифры указывают на угол между входящим и выходящим лучами.

а – прямоугольная с одной отражающей гранью; б – прямоугольная с двумя отражающими гранями, в – прямоугольная с крышей; г – ромбическая; д – призма Дове; е – пентапризма

Рис. 8. Отражательные призмы

Например, прямоугольная призма АР-90° изменяет направление оптической оси на 90°, имеет одну отражающую грань и две равные каретные грани (рис. 8, а).

Призма БР-180° имеет две отражающие грани, изменяет на­правление лучей на 180° (рис. 8, б).

Прямоугольная призма с крышей АкР-90° вместо одной гипотенузой грани имеет две грани под углом 90°, изменяет направление лучей на 90° и создает полное оборачивание изображения (рис. 8, в).

Ромбическая призма БС-0° направление лучей не изменяет, сохраняет вид изображения, но при этом смещает его на требуемое расстояние (наиболее часто используется в юстировочных стендах) (рис. 8, г).

Призма Дове АР-0° работает в параллельном пучке лучей, создает зеркальное изображение предмета без изменения хода лучей (рис. 8, д).

Пентапризма БП-90° изменяет ход лучей на 90°. Зеркальное отражение лучей достигается зеркальным покрытием отражающих граней, так как углы падения лучей на отражающие грани меньше предельного угла падения и полного внутреннего отражения не происходит (рис. 8, е).

Плоские преломляющие и отражающие поверхности призм расположены под разными углами одна к другой. Ребра между рабочими гранями отражательных призм, разворачивающихся в плоскопараллельные пластины, должны быть параллельны между собой, их непараллельность приводит к пирамидальности призмы.

Для равнобедренных призм разработан способ [4] одновременного измерения погрешностей углов и пирамидальности (рис. 9).

1 – контролируемая призма; 2- автоколлимационная зрительная труба

Рис. 9. Схема измерения погрешностей углов прямоугольных призм

Призму 1 устанавливают так, чтобы ее гипотенузная грань была перпендикулярна к оси зрительной трубы 2. Наблюдатель видит в поле зрения как минимум три автоколлимационных блика. Блик А₁ образован в результате однократного отражения лучей от гипотенузной грани и может быть установлен в центре поля зрения. Яркие блики А₂ возникают вследствие двукратного отражения лучей от граней ML u KL.

При отсутствии пирамидальности все блики располагаются на одной прямой. Смещение бликов А₂ относительно А₁ по вертикали является мерой пирамидальности π:

, (2)

где α – вертикальное смещение бликов, выраженное в угловой мере;

n – показатель преломления призмы.

Погрешность прямого угла призмы определяют по смещению бликов А₂ относительно друг друга. Если прямой угол выдержан абсолютно точно, то оба блика совмещены.

Расстояние между ними γ, выраженное в угловой мере, связано с погрешностью прямого угла зависимостью

. (3)

Важно заметить, что γ не зависит от ориентации призмы относительно оси зрительной трубы. При вращении призмы вокруг оси, перпендикулярной плоскости чертежа, блики А₂ остаются неподвижными, так как они образовались при четном числе отражений (двукратном).