6.1.2. Измерение диаметра выходного зрачка и его удаления с помощью микроскопа

1, 2, 3 – объектив, сетка, окуляр телесистемы; 4- микроскоп

Рис. 16. Схема измерения диаметра выходного зрачка и его удаления с помощью микроскопа

Методика выполнения работы

1. Собрать установку согласно рис. 16.

2. Подсветить телескопическую систему со стороны объектива.

3. Наблюдая в окуляр микроскопа, установить его сетку резко по глазу.

4. Приложить папиросную бумагу (или пометить мелом) к последней поверхности окуляра проверяемой системы и, перемещая микроскоп вдоль оптической скамьи, навестись на резкое изображение поверхности бумаги.

5. Снять отсчет Б₁ по шкале микроскопа.

6. Перемещать микроскоп вдоль оси до получения резкого изображения зрачка выхода в поле зрения микроскопа, снять отсчет Б₂ по шкале микроскопа.

7. Разность отсчетов будет равна удалению зрачка выхода телескопической системы от последней поверхности окуляра:

t’ = Б₁ – Б₂ (9)

8. Наводясь биссектором окуляр-микрометра поочередно на края диаметра зрачка выхода и снимая отсчеты по барабану окуляр-микрометра, определить число делений N, укладывающихся в диаметр зрачка выхода.

9. Определить величину диаметра зрачка выхода по формуле

, (10)

где N – число делений окуляр-микрометра, укладывающихся в изображение зрачка выхода;

С – цена деления окуляр-микрометра с выбранным объективом микроскопа.

6.2. Методика измерения увеличения

1. Собрать установку согласно рис. 16.

2. Измерить величину диаметра зрачка выхода по методике п.6.1.2;

3. Линейкой замерить световой диаметр D проверяемой системы (диаметр объектива).

4. Определить увеличение телескопической системы по формуле

.

Лабораторная работа 7. Определение разрешающей способности и оценка качества изображения объективов и телескопических систем

Для обеспечения необходимой точности измерений и возможности изучения мелких деталей в изображении предметов телескопические приборы должны иметь высокую разрешающую способность и хорошее качество изображения [2].

Пределом разрешения оптической системы называется наименьшее угловое или линейное расстояние между двумя точками, видимыми раздельно через данную оптическую систему. Значение предела разрешения в центре поля зрения оптической системы прибора (объектива) определяется в угловых секундах:

(11)

Для определения предела разрешения объектива или телескопической системы в фокальную плоскость коллиматора устанавливают штриховую миру ГОИ (рис. 17), состоящую из 25 групп черно-белых штрихов, нанесенных фотопутем на стеклянной пластинке. В каждой группе есть штрихи разных направлений, внутри групп ширина черных штрихов равна ширине белых. Ширина штриха зависит от размера миры. Обычно применяют шесть размеров мир с 1 по 6.

В мире вместо цифр 3, 11, 15 и 23, соответствующих номерам элементов миры, нанесены две пары параллельных равноотстоящих друг от друга отметок. Расстояние между серединами этих отметок называется базой миры В и определяет размер последней. Величина базы всех шести номеров стандартных мир указана в таблице 1 [6].

Рис. 17. Стандартная штриховая мира ГОИ

Таблица 1

Размеры стандартных мир

Номер миры	1	2	3	4	5	6
Размер, мм	1,2	2,4	4,8	9,6	19,2	38,4

Предел разрешения определяют по изображению штриховой миры с помощью зрительной трубы или диоптрийной трубки для телескопических систем и с помощью микроскопа для отдельных объективов.

В угловой мере предел разрешения определяют как

, (12)

где p – ширина штриха предельно разрешаемого элемента миры (находится по приложению А [6]);

фокусное расстояние коллиматора;

206265 – число угловых секунд в одном радиане.

Кроме остаточных расчетных аберраций, на разрешающую силу оказывают влияние искажения изображения, возникающее из-за дефектов оптических деталей при их изготовлении и сборке. Влияние этих дефектов можно оценить по виду «дифракционной точки» - изображения точечной диафрагмы, установленной в фокальной плоскости коллиматора. Диаметр отверстия точечной диафрагмы определяют по формуле

, (13)

где ε в радианах.

Несколько изображений дифракционной точки показано на рис. 18. Если в изображении точки видно яркое неокрашенное светлое пятно, окруженное одним-двумя концентрическими кольцами, не имеющими разрывов, то объектив собран правильно (рис.18, а). Увеличенное число колец вокруг центрального пятна (рис. 18, б) указывает на повышенную сферическую аберрацию, вызываемую погрешностью выполнения толщин линз и воздушных промежутков объектива или большим отклонением радиусов поверхностей линз.

Несимметрия в распределении освещенности колец указывает на наличие децентрировки линз объектива. При грубой децентрировке точка превращается в несимметричную фигуру, называемую «комой» (рис. 18, в).

Изображение точки в виде креста, преходящего при перефокусировке микроскопа в горизонтальную или вертикальную полосы (рис.18, г) дает объектив, имеющий недостаток, называемый астигматизмом. Причиной астигматизма является искажение поверхности линзы в одном направлении, вызванное деформацией линзы при ее сборке или изготовлении.

Если изображение точки имеет неоднородный разрыв колец (рис.18, д) и при перефокусировке микроскопа в месте разрыва на увеличенном ореоле точки видно темную или светлую полосы, пересекающие ореол, то это свидетельствует о грубой неоднородности показателя преломления в стекле («свиль»).

Рис. 18. Дифракционное изображение светящейся точки

Разрыв первого дифракционного кольца в виде хвоста (рис. 18, е) означает, что одна из линз имеет на краю местный «завал» поверхности, так называемую фаску.

Контроль качества объективов

Короткофокусные объективы проверяют на скамье по схеме, которая приведена на рис. 19. Диаметр контролируемого объектива должен быть меньше коллиматорного объектива, а фокусное расстояние коллиматора в 2-3 раза должно превышать фокусное расстояние контролируемого объектива.