Компенсаторы

Компенсаторы имею достаточно широкое распространение в измери­тельной технике в качестве элементов различных отсчетных устройств, регистрирующих и юстирующих приспособлений. Компенсаторами мо­гут служит различные оптические детали, такие как плоскопараллельные пластинки, клинья, системы зеркал, клинно-фокусные и афскальные линзы. Основным требованием, предъявляемым к компенсатору, является его способность преобразования пучка лучей, приводящая к небольшому смещению изображения, при достаточно большом изменении положения компенсатора.

Рассмотри некоторые типы компенсаторов.

Качающаяся плоскопараллельная пластинка.

При рассмотрении работы плоскопараллельной пластинки мы имели формулу:

,

где - угол падения луча на входную грань пластинки.

Из этой формулы мы видим, что смещение луча , а в измерительной технике его лучше обозначить , прямо пропорционально толщине пластинки углу ее наклона и зависит е ще от сорта стекла ( ).

На рис. 2.8.1 представлена схема, показывающая работу плоскопа­раллельной пластинки в оптическом микрометре.

Например, при толщине пластинки , , смеще­ние изображения на величину 0.01 мм получается при наклоне , или .

Клин, перемещающийся вдоль оптической оси (рис.2.8.2).

Как мы имели:

,

где - преломляющий угол клина, - угол отклонения луча клином. Из рис. 2.8.2 можно записать, что , то есть:

.

Тогда смещение изображения:

Перемещение клина отсчитывается по шкале, проградуированной не­посредственно по величине смещения изображения.

Основные свойства идеальной оптической системы Идеальная оптическая система

Реальные оптические системы, используемые в оптических приборах, обладают рядом недостатков, так называемыми аберрациями, которые ухудшают качество изображения и ограничивают некоторые параметры, определяющие свойства системы. Формулы для расчета прохождения пучка лучей через такие системы достаточно сложны и еще более трудоемкими и сложными являются расчеты оптических систем, направленные на уменьшение аберраций до таких величин, которые позволяют получить системы с хорошим качеством изображения.

Использование сложного математического аппарата, применяемого при аберрационных расчетах, при предварительном, так называемом габаритном расчете, крайне нецелесообразно. При габаритных расчетах допускается возможность создания идеальной оптической системы, с помощью которой можно получить изображение предмета без всяких искажений, сколь угодно большой величины широкими пучками лучей.

Идеальной оптической системе приписываются определенные свойства, часть которых действительна и для реальной оптической системы.

Во всякой оптической системе существует геометрическая связь между двумя пространствами. В одном пространстве располагаются предметы, объекты, проектируемые оптической системой, это пространство предметов. В другом пространстве системой образуются изображение этих предметов – пространство изображений. Эти пространства не обязательно располагаются по разные стороны от оптической системы, возможны и другие варианты, о чем более подробно будет указано в параграфе, посвященному построению изображений.

Пространство изображений связаны между собой множеством лучей, проходящих через оптическую систему. Каждому лучу в пространстве предметов соответствует свой луч в пространстве изображений. Такие соответствующие друг другу лучи, предмет и изображение и так далее, находящиеся в разных пространствах, называются сопряженными.

Основные положения идеальной оптической системы состоят в том, что:

1. всякой прямой пространства предметов соответствует только одна прямая пространства изображений;

2. каждой точке пространства предметов соответствует в пространстве изображений одна сопряженная точка, это второе положение, как правило, не выполняется, поэтому вводя его, мы идеализируем оптические системы;

3. всякой плоскости пространства предметов соответствует одна сопряженная плоскость пространства изображения;

4. плоскость, перпендикулярная к оптической оси, изображается также плоскостью, перпендикулярной к оси системы.