Рабочая тетрадь для практических занятий

16.Типы объективов микроскопа. Три примера.

17.Типы окуляров микроскопа. Три примера.

18.Оптическая длина тубуса микроскопа.

19.Ход лучей в осветительной части микроскопа, работающего

впроходящем свете.

20.Формулы для расчета апертуры и линейного увеличения конденсора.

21.Когда применяется телецентрический ход лучей в пространстве предметов в микроскопе?

Телескопические системы

1.Назначение и виды телескопических систем.

2.Оптические схемы зрительной трубы Кеплера и Галилея.

3.Конструктивныеусловияобразованиятелескопических систем.

4.Основные характеристики телескопической системы.

5.Формулы расчета видимого увеличения T . Связь видимого

увеличения системы с линейным увеличением в зрачках.

6.Ограничение апертурных лучей.

7.Ограничение полевых лучей.

8.Разрешающая способность телескопической системы. Формула расчета из условий разрешения глазом. Полезное увеличение.

9.Схема хода лучей в трубе Кеплера с 50 % виньетированием.

10.Схема хода лучей в трубе Галилея, пояснить.

11.Типы оборачивающих систем. Три примера.

12.Коллектив. Расчет фокусного расстояния.

13.Фокусировка окуляра в телескопической системе при работе

сблизоруким глазом для заданной аметропии.

14.Наличие АД и ПД в трубах Кеплера и Галилея. Их конструктивное расположение.

15.Телескопическая система с призменными оборачивающими системами. Примеры.

16.Телескопическая система с одной оборачивающей линзой, работающей с масштабом М = 1.

17.Телескопическая система с двумя оборачивающими линзами, работающими с масштабом М = 1.

18.Расположение АД и ПД в схеме сложной телескопической системы с симметричной оборачивающей системой.

41

19. Назначение коллектива в схеме телескопической системы

ссимметричной оборачивающей системой.

20.Порядок расчета конструктивных элементов сложной зрительной трубы, имеющей коллектив и оборачивающую систему.

21.Аберрации объективов телескопических систем: а) осевого пучка; б) узкого внеосевого пучка; в) широкого внеосевого пучка.

22.Оптические характеристики двухлинзовых объективов телескопических систем.

23.Оптическиехарактеристикиокуляровтелескопических систем.

Вопрос 1

Микроскоп укомплектован объективом 10 0,3 (система без иммерсии), окуляром Гок = 16x. Длина волны излучения λ = 0,5 мкм. Определить наименьшее разрешаемое расстояние, отнесенное к пространству изображений в угловой мере в минутах?

3′

8,2′

1,83′ 1′

Ответ: 1,83′.

Вопрос 2

Где можно разместить стеклянную шкалу с делениями в измерительном микроскопе?

В задней фокальной плоскости окуляра

В передней фокальной плоскости объектива

В задней фокальной плоскости объектива В передней фокальной плоскости окуляра

Ответ: В передней фокальной плоскости окуляра.

42

Вопрос 3

В микроскопе используется объектив f'об = 6,3, Аоб = 0,65 и конденсор с линейным увеличением βкон = –0,05. Определить числовую апертуру конденсора Акон.

0,65

0,0325

0,1 0,0325

Ответ: 0,0325.

Вопрос 4

Какое фокусное расстояние в миллиметрах должна иметь лупа, чтобы с ее помощью различать объекты порядка 30 мкм?

f' = 300 мм f' = 100 мм f' = 50 мм

Ответ: f' = 100 мм.

Вопрос 5

При измерении оптических характеристик глаза оператор получил результат f = –18,7 мм и f' = 18,7 мм. Такие результаты получились, потому что:

Такое возможно при аккомодации глаза

Данный глаз имеет дефекты

Оператор ошибся Так и должно быть при нормальном зрении

Ответ: Оператор ошибся.

Вопрос 6

Ближняя точка ясного видения находится на расстоянии 500 мм перед глазом, а дальняя –2500 мм. Определить объем аккомодации этого глаза.

43

2 дптр

–0,4 дптр

1,6 дптр

5 дптр

Ответ: 1,6 дптр.

Вопрос 7

Оптическая система, работающая в видимом диапазоне длин волн, имеет следующие характеристики: видимое увеличение Г = –250, диаметр выходного зрачка D' = 0,5 мм, угловое поле в пространстве изображений 2ω' = 40°. Укажите, к какому типу относится данная система.

Микроскоп (предмет на конечном расстоянии, изображение в бесконечности)

Проекционная ОС (предмет и изображение на конечном расстоянии)

Фотографическая ОС (предмет в бесконечноcти, изображение на конечном расстоянии)

Телескопическая ОС (предмет и изображение в бесконечноcти)

Ответ: Микроскоп.

Вопрос 1

Где можно разместить стеклянную плоскопараллельную пластину с делениями в зрительной трубе Кеплера?

В задней фокальной плоскости окуляра

В передней фокальной плоскости объектива

В задней фокальной плоскости объектива В передней фокальной плоскости окуляра

Ответ: В задней фокальной плоскости объектива, в передней фокальной плоскости окуляра.

44

Вопрос 2

В телескопической системе используются объективы и окуляры со следующими характеристиками:

Объективы:

1)f' = 50 мм, S'F = 47,05 мм, SF = –49,10 мм.

2)f' = 80 мм, S'F = 75,04 мм, SF = –79,03 мм.

3)f' = 140 мм, S'F = 135,2 мм, SF = –137,68 мм.

Окуляры:

1)f = 20 мм, S'F = 14,0 мм, SF = –23,96 мм.

2)f' = 25 мм, S'F = 19,0 мм, SF = –28,96 мм.

3)f' = 30 мм, S'F = 24,0 мм, SF = –33,96 мм.

Определите расстояние между компонентами и расположите их в последовательности возрастания.

40,56; 79,12; 141,11

71,01; 104; 169,16

70; 105; 170 67,05; 100,04; 165,2

Ответ: 71,01, 104, 169,16.

Вопрос 3

Какие из перечисленных ниже характеристик являются основными для телескопической системы?

Гт

2ω

S'р D

D

L

Ответ: Гт, 2ω, D.

Вопрос 4

По расчету получили объектив зрительной трубы со следующими характеристиками: f'об = 60 мм, D: f' = 1:4, 2ω = 8°.

45

В каталоге имеются три объектива:

1.f'об = 60 мм, D = 10 мм, 2ω = 8°.

2.f'об = 60 мм, D = 20 мм, 2ω = 8°.

3.f'об = 60 мм, D = 30 мм, 2ω = 8°.

С каким диафрагменным числом нужно выбрать объектив из каталога?

6

2 3

Ответ: 3.

Вопрос 5

Вычислить угловой предел разрешения зрительной трубы в секундах с видимым увеличением Гт = 20x и диаметром выходного зрачка D' = 2 мм, определяемый теорией дифракции.

5,0

3,5

4,0 4,5

Ответ: 3,5.

Вопрос 6

На рисунке представлены четыре схемы ОС с ходом лучей. Укажите номер ОС, соответствующей зрительной трубе Галилея?

46

4

2

1

3

Ответ: 2.

Вариант 1

1. Рассчитать телескопические очки, образованные монокулярами, построенными по схеме Галилея с двухкратным увеличением,

при длине системы L = 25 мм, а р = 25 мм (положение выходного зрачка относительно главной плоскости окуляра). Определить смещение окуляра, компенсирующего недостатки глаз, имеющих: а) дальнозоркость 3 дптр; б) близорукость –3 дптр.

2. В микроскопе используется окуляр с = 25, 2 = 40о. Определить видимое увеличение и линейное поле микроскопа, если

об = –10х.

Вариант 2

1. Рассчитать угловое поле системы Галилея, если об = 180 мм,ок = –30 мм, а р = 20 мм (положение выходного зрачка относительно главной плоскости окуляра). На краю допустимо виньетирование 50 %, диаметр объектива 60 мм и D р = 5 мм.

2. Гм = –200х, об = 10 мм, ок = 25 мм. Определить оптическую длину тубусамикроскопа. Показать схему сходомоптических лучей.

Вариант 3

1. Объектив зрительной трубы имеет фокусное расстояние1 = 300, относительное отверстие 1 : 8, поле зрения 2 = 1 20 . Фокусное расстояние окуляра 2 = 10 мм. Определить диаметры зрачков входа и выхода, диаметр диафрагмы поля зрения и вычислить перемещение окуляра зрительной трубы при фокусировке ее на расстояние а1 = –3000 мм, а также определить перемещение окуляра относительно сетки при рефракции D = 5 дптр.

47

2.В микроскопе Гм = –150х используется объектив 1 = 10 мм

иокуляр 2 = 25 мм. Каково будет видимое увеличение микроскопа, если оптическую длину тубуса о увеличить (уменьшить) на 30 мм?

Вариант 4

1. Зрительная труба Кеплера имеет об = 100 мм и световой диаметр объектива Dоб = 30 мм. Найти величину зрачка выхода и его удаление от задней главной плоскости окуляра зрительной трубы, если ок = 10 мм. Входной зрачок совпадает с объективом.

2. Определить фокусное расстояние объектива микроскопа, имеющего Гм = –400, ок = 25. Расстояние между предметом и его изображением после микрообъектива 180 мм.

Вариант 5

1. Бинокль имеет видимое увеличение Гт = 7,5х, угловое поле

2 = 8о, диаметр выходного зрачка D = 5 мм. Определить размеры линейного поля и линейный предел разрешения, которые обеспечивает бинокль или система бинокля с глазом, предметов, удаленных на расстояние р = –4 км.

2. Для наблюдения объекта используется лупа с = 25 мм. Найти Г в случаях, когда зрачок глаза расположен: а) в задней фокальной плоскости; б) вблизи лупы.

Вариант 6

1.В зрительной трубе об = 150 мм, фокусное расстояние сим-

метричной оборачивающей системы 3 = 4 = 200 мм, воздушный промежуток между оборачивающими компонентами d3 = 80 мм. Каким должно быть фокусное расстояние коллектива зрительной трубы, если главный луч с целью уменьшения ошибок оборачивающей

системы пересекает оптическую ось в середине промежутка d3? Входной зрачок на первом компоненте.

2.В микроскопе используется окуляр Гок = 10х, 2 = 30о. Определить Гм и 2у при работе с объективом 10 0,30, 40 0,65.

Вариант 7

1. Фокусное расстояние объектива земной зрительной трубы1 = 150 мм, а оборачивающей линзы 3 = 50 мм. Определить фо-

48

кусное расстояние коллектива 2 и длину трубы, если увеличение

оборачивающей линзы = –1х, а всей системы Г = 6х. Построить ход лучей через системы, t = 0.

2. Определить глубину резко изображенного пространства металлографического микроскопа, имеющего комплект микрообъек-

тивов = 16, А = 0,3; = 6,3, А = 0,65; = 2,5, А = 1,25, тубусной

линзой = 250 и окуляром Г = 16х: а) при наблюдении шлифа; б) при проекции на экран.

Вариант 8

1. В зрительной трубе Галилея Г = 2,5х, 2 = 5о, D = 3 мм, а р = 15 мм (положение выходного зрачка относительно главной

плоскости окуляра), L = 36 мм. Вычислить об, ок, 2 , D, ар, Dоб при виньетировании K = 0,5.

2. Какой наибольшей величины объект можно рассматривать при постоянном оптическом тубусе микроскопа с увеличением Гм = 400х и окуляром 10х, поле зрения которого 2у = 14 мм?

Вариант 9

1.В трубе Галилея фокусное расстояние объектива об = 90 мм, окуляра ок = –30 мм. Определить расстояние L при установке окуляра на –5 дптр, t = 25 (положение выходного зрачка).

2.Рассчитать среднюю геометрическую глубину резкости лупы ЛАН–25х, если диаметр зрачка глаза изменяется в пределах 2–4 мм

иглаз наблюдателя нормальный.

Вариант 10

1.Угловое увеличение теодолита равно 30х, диаметр входного зрачка D = 60 мм. Определить угловой предел разрешения прибора

ивычислить минимальный размер деления сетки, которые можно будет различить при измерении расстояний 3 км.

2.Для микропроекции применяется объектив с увеличением 8х,

фокусным расстоянием об = 18 мм. Определить взаимное расположение предмета, объектива, окуляра и экрана при увеличении на экране проектора 100х, если угловое увеличение окуляра 5х. Показать графически ход апертурных и главных лучей.

49

Вариант 11

1.Объектив зрительной трубы, предназначенный для наблюдения ИСЗ имеет фокусное расстояние = 1000 мм. Определить размер ПД, при котором в поле зрения трубы будут одновременно видны два спутника, если расстояние между ними 5 км. Удаление спутников от поверхности Земли 200 км, наблюдение ведется в зените.

2.Определить числовую апертуру коллектора микроскопа, в котором используется лампа ОП8-9 с размером проекции светящегося

тела 1,7 1,7 мм. В микроскопе применен объектив 10 0,30 с линейным полем 2у = 1,8 мм.

Вариант 12

1.Вычислить угловой предел разрешения зрительной трубы Г = 8х

иD = 4 мм: а) по теории дифракции; б) из возможностей глаза.

2.Для рассматривания предметов малых размеров применяется лупа Стенхопа, представляющая собой положительную концент-

рическую линзу с r1 = 2/3 d. Определить – фокусное расстояние;

SF, SF – положение фокальных плоскостей, r1, r2 – радиусы кривизны поверхностей. Г = 25х, n = 1,5183.

Вариант 13

1.Доказать теоретически, что коллектив не вносит влияния на величину видимого увеличения телескопической системы.

2.Для микропроекции применяется объектив с увеличением 8х,

фокусным расстоянием об = 18 мм. Определить взаимное расположение предмета, объектива, окуляра и экрана при увеличении на экране проектора 100х, если угловое увеличение окуляра 5х. Показать графически ход апертурных и главных лучей.

Вариант 14

1. В зрительной трубе ступенчатого переменного увеличения расстояние между фокальными плоскостями объектива и окуляра сохраняется постоянным и равно L = 600 мм, а изменение увеличений достигается двумя положениями одной оборачивающей линзы. Определить положение линзы в обоих вариантах увеличения, фо-

кусное расстояние, величину перемещения ее , если об = 75 мм,ок = 25 мм, одно из увеличений Г1 = 6х.

50