Методика выполнения работы
1. Собрать установку согласно рис. 9.
2. Установить отсчет «бесконечность» А0 на шкале кремальер-ного механизма зрительной трубы.
3. Установить сетку резко по глазу.
4. Наблюдая в окуляр зрительной трубы, разворачивать призму до тех пор, пока в поле зрения зрительной трубы появятся автоколлимационные блики: А1 от гипотенузной грани и блики А2 от двукратного отражения лучей от граней ML u KL.
5. Если блики А2 смещены относительно друг друга по гори-зонтали, то необходимо оценить число делений визирной сетки между ними и, зная цену деления сетки, определить величину , равную произведению числа делений сетки на ее цену.
6. Погрешность прямого угла призмы определить по формуле 3.
7. Оценить в делениях сетки смещение бликов А2 относительно А1 по вертикали α и определить величину пирамидальности π по формуле 2.
Лабораторная работа 5. Измерение характеристик объектива
5.1. Измерение фокусных расстояний методом увеличения
Целью работы является измерение фокусного расстояния объектива.
Объектив и его кардинальные точки
Кардинальными (основными, важнейшими) точками оптической системы называются особые точки, лежащие на оптической оси системы в пространствах предметов и изображений. Знание расположения кардинальных точек упрощает задачу построения изображения заданного предмета, так как при этом оказывается возможным находить сопряженные лучи, не прибегая к исследованию их хода внутри оптической системы [1].
Главными плоскостями Н и Н' (рис. 10, на рисунке они совмещены) называется пара сопряженных и перпендикулярных оптической оси плоскостей, линейное увеличение в которых равно единице.
Точку F’, сопряженную с бесконечно удаленной точкой пространства предметов, называют задним фокусом оптической системы (объектива). Все лучи, параллельные оптической оси, после прохождения через оптическую систему (объектив), пересекаются в заднем фокусе F’. Плоскость, перпендикулярная оптической оси и проведенная через точку F’, называется задней фокальной плоскостью.
Рис. 10. Кардинальные точки объектива
По аналогии, точку F , сопряженную с бесконечно удаленной точкой пространства изображений, называют передним фокусом оптической системы (объектива). Все лучи, параллельные оптической оси, после прохождения через оптическую систему (объектив), пересекаются в переднем фокусе F.
Плоскость, перпендикулярная оптической оси и проведенная через точку F, называется передней фокальной плоскостью. Началом отсчета фокусных расстояний являются главные точки.
Расстояние от вершины передней поверхности объектива до переднего фокуса называется передним фокальным отрезком SF’, а расстояние от вершины задней поверхности объектива до заднего фокуса называется задним фокальным отрезком S’F’.
Метод увеличения основан на определении величины изображения, построенного в фокальной плоскости испытуемого объектива [5]. Для этого в фокальную плоскость коллиматорного объектива устанавливают миру 1 (рис. 17), расстояние У между базовыми штрихами которой известно из отраслевого стандарта (ОСТ 3-4804-80) [7].
Изображение миры У' получается в фокальной плоскости контролируемого объектива. Это изображение рассматривают микроскопом и расстояние У' между базовыми штрихами измеряют с помощью окуляр-микрометра, установленного на микроскоп.
Окуляр-микрометр
Винтовой окулярный микрометр состоит из окуляра с увеличением 15х, в фокальной плоскости которого расположена шкала с ценой деления 1 мм и оцифровкой от 0 до 8, и подвижная пластинка с перекрестием и биссекторным индексом. Пластинка передвигается с помощью винта и отсчетного барабана. Для предохранения шкалы и пластинки от загрязнений имеется защитное стекло. Отсчетный барабан разделен на 100 частей с ценой деления 0,01 мм. Отсчеты берут сначала по оцифрованной шкале относительно индекса, а потом по барабану [3].
Для получения истинного значения расстояния У' необходимо знать цену деления барабана винтового окуляр-микрометра с конкретным объективом микроскопа.
Для этого перед объективом микроскопа устанавливают шкалу с точно известной ценой деления или объект – микрометр (шкала с ценой деления 0,01 мм). Фокусируют микроскоп на отчетливое видение штрихов объект – микрометра и измеряют выбранный интервал микрометренным винтом. Зная цену деления барабана (0,01 мм), находят цену деления С микроскопа с выбранным объективом и окуляр-микрометром:
, (4)
где a- цена деления объект-микрометра;
n – число делений объект-микрометра в выбранном интервале; m – разность отсчетов по барабану для выбранного интервала.
1 – мира; 2 – объектив коллиматора; 3 – измеряемый объектив, 4 – микроскоп с окуляр-микрометром
Рис. 11. Измерение фокусного расстояния объектива методом увеличения