Описание экспериментальной установки
Установка для определения разрешающей способности объективов (рис.3) состоит из осветителя 1, револьверной насадки Сс набором светофильтров, револьверной насадки с эталонными штриховыми мирами 2, коллиматора 3, исследуемого объектива 4 и микроскопа 5. Осветитель с лампочкой накаливания напряжением 12 В питается от сети через понижающий трансформатор.
,
(2)
На пути этих пучков ставится исследуемый объектив 4, в фокальной плоскости которого образуется изображение миры. Мира – это испытательная таблица для определения разрешающей силы объектива (рис.4). В ней имеется 100 заштрихованных квадратиков с возрастающей частотой штриховки. Квадратики сгруппированы четверками, частота штриховки в каждой четверке одинакова, а ориентация различна. Таким образом, каждая мира содержит 25 полей с различной частотой штриховки. Первое поле содержит четыре квадратика с самой грубой штриховкой, последнее (двадцать пятое) –четыре квадратика с самой мелкой штриховкой. Всего мир пять, самая крупная № 5. Мира № 4 вдвое мельче и т.д.
Расстояния между штрихами миры № 1 даны в табл.1.
Таблица 1
|
Номер поля |
L, мкм |
Номер поля |
L, мкм |
|
25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 |
5,0 5,3 5,6 5,9 6,3 6,7 7,1 7,4 7,9 8,4 8,7 9,5 10,0 |
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 |
10,5 11,2 11,8 12,6 13,3 14,1 14,9 15,8 16,8 17,8 18,9 20,0 |
Расстояния между соседними штрихами соответствующих полей миры № 2 в 2 раза больше, № 3 в 4 раза, № 4 в 8 раз, № 5 в 16 раз больше, чем в мире № 1. Наблюдая в микроскоп изображение миры, полученное с помощью исследуемого объектива, необходимо определить, с какого номера поля штрихи в квадратиках сливаются.
Оптическая установка (оптическая скамья) представляет большую материальную ценность. Поэтому при работе со скамьей необходимо проявлять осторожность! Экспериментальную работу можно начинать только с разрешения преподавателя. Категорически запрещается касаться пальцами рабочих поверхностей объективов!
Порядок выполнения работы
1. Включить источник света и установить одну из мир ( как правило миру №3 ) и один из светофильтров.
2. Полностью раскрыть диафрагму исследуемого объектива (регулировочное колесо для изменения диаметра диафрагмы расположено на периметре объектива).
3. Перемещая микроскоп вдоль оптической скамьи с помощью рукоятки грубой фокусировки, при непрерывном наблюдении найти резкое изображение миры, находящейся в данный момент против объектива коллиматора.
4. Заметить элементы поля миры (четыре квадратика с мелкой штриховкой), которые можно четко рассмотреть (если таковых нет, то либо плохо проведена фокусировка, либо необходимо перейти к более крупной мире). Если все элементы миры разрешены, то перейти к мире с меньшим номером. Номер миры и номер последнего разрешенного поля миры записать в табл.2.
Таблица 2
|
D, мм |
Красный светофильтр (= 6500 Å) |
Зеленый светофильтр (= 5500 Å) |
Фиолетовый светофильтр (= 4200 Å ) | |||||||||
|
Номер миры |
Номер разрешающего поля |
экс |
теор |
Номер миры |
Номер разрешающего поля |
экс |
теор |
Номер миры |
Номер разрешающего поля |
экс |
теор | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Для того же диаметра диафрагмыповторить измерения, установив второй, а затем третий светофильтр.
6. Провести измерения для всех диаметров диафрагмы объектива, указанных в таблице, приложенной к установке. Для смены миры руководствоваться указаниями пункта 4.
7. Определить по формуле (2) угловую разрешающую способность объектива экспдля данной длины волны при различных диаметрах диафрагмы.
8. Для всех длин волн и диаметров диафрагмы объектива вычислить теорпо формуле (1).
9. Результаты измерений и вычисления внести в табл.2 и на одном чертеже построить графики эксп=f(D) итеор=f(D) для каждой длины волны, чтобы сравнить теоретические расчеты с результатами эксперимента. Вычислить разрешающую способностьRдля максимального диаметра диафрагмы для всех исследованных.
Обосновать достоверность полученных результатов.