МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа новых производственных технологий

Обеспечивающее подразделение: Отделение материаловедения

Направление подготовки: 12.03.02 Оптотехника

ООП: Оптико-электронные приборы и системы

ОТЧЕТ

ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1

Изучение работы автоколлимационной зрительной трубы

дисциплина «Оптические и световые измерения»

Выполнили:

студентки группы 4В11 _________________

Проверил:

доцент, к.ф.-м.н. ОМ, ИШНПТ _________________ Карнаухова А. А.

Томск – 2024

Цель работы: ознакомление с конструкцией и овладение навыками измерений на примере автоколлимационной зрительной трубы, входящей в комплект оптической скамьи ОСК-2.

Теоретическая часть

Зрительная труба, как оптический прибор, исторически была создана для визуального наблюдения удаленных объектов. Но с течением времени диапазон её применения значительно расширился. В области оптических измерений зрительная труба предназначается для исследования и контроля телескопических систем, и для решения многих вопросов лабораторной практики для юстировки и измерения оптических приборов.

Оптическая схема этой зрительной трубы выполнена по типу трубы Кеплера и может быть реализована в вариантах зрительной или автоколлимационной трубы, что достигается сменой окулярной части.

Рисунок 1. Внешний вид автоколлимационной зрительной трубы, входящей в комплект оптической скамьи ОСК-2.

Измерение расстояния до объекта с помощью зрительной трубы

Расстояние от линзы до объекта наблюдения А и положение изображения объекта А' относительно фокусов объектива (см. рис.2) связаны по формуле Ньютона:

где Z_п - расстояние от объекта до переднего фокуса линзы;

Z'_п - расстояние от заднего фокуса линзы до расположения изображения объекта;

f и f ' - соответственно передний и задний фокусы линзы.

Рисунок 2. Измерение расстояния до объекта с помощью зрительной трубы

Принимая с незначительной погрешностью, что объектив зрительной трубы представляет собой тонкую линзу, когда положение передней и задней главных плоскостей Н и Н' совпадают и f = f ', расстояние L от объекта наблюдения до главной плоскости объектива равно:

С помощью нониусной шкалы перемещения окулярной части величину Z'_п можно определить путем измерения:

где 𝑛^∞ - отсчет по нониусной шкале при наведении трубы на бесконечность;

𝑛^𝑍 - отсчет, когда положение фокуса окуляра совпадет с положением резкого изображения объекта наблюдения.

Наведение трубы на бесконечность для определения 𝑛^∞ соответствует случаю, когда лучи от достаточно удаленного объекта наблюдения практически параллельны и его изображение находится точно в фокальной плоскости объектива, а положение окулярной части обеспечивает точное совмещение фокусов объектива и окуляра, так что наблюдаемое в окуляр изображение выглядит максимально резким. Однако в лабораторных условиях ограниченных расстояний для получения параллельных лучей используется специальный прибор, коллиматор, и в трубу наблюдается изображение его тест-объекта. Для автоколлимационной трубы эта задача упрощается, так как в ее составе уже есть коллиматор. Величину 𝑛^∞ можно определить в автоколлимационном режиме работы трубы по четкому изображению автоколлимационной сетки при отражении от плоского зеркала, расположенного перпендикулярно оси трубы. Обычно в качестве такого зеркала используется плоскопараллельная стеклянная пластина или, что лучше, стандартное пробное стекло. Пластину прижимают к переднему срезу оправки объектива, тем самым обеспечивая перпендикулярность отражающей плоскости оси автоколлиматора, и вращением рукоятки кремальерного механизма добиваются четкости изображения автоколлимационной сетки.

Измерение 𝑛^∞ и 𝑛^𝑍 следует провести многократно, каждый раз проводя новую фокусировку, после чего рассчитать среднее.