Text_1

тервале 0,03 мм - Г 1,50,03 50 крат. Так как лупа обеспечивает

увеличение изображения не более 20 крат, а микроскоп – больше, то в первом случае целесообразно воспользоваться лупой, а во втором

– микроскопом. Лупа, выполненная из одной двояковыпуклой или плосковыпуклой линзы, обеспечивает увеличение примерно до 10 крат с полем зрения 10÷15º. Сложные - многолинзовые лупы могут давать увеличение до 20 крат и поле зрения до 40º.

Рассмотрим ход лучей в системе «лупа-глаз» на примере лупы, выполненной в виде двояковыпуклой линзы (рис. 33). Если предмет AB l рассматривают невооруженным глазом (рис. 33,а), то его помещают на расстоянии наилучшего видения 250 мм. Тогда величина изображения этого предмета на сетчатке глаза составит

Чтобы обеспечить неутомляемость глаза параллельный пучок лучей будет получен лишь в том случае, когда предмет установлен в передней фокальной плоскости линзы (рис. 33,б). При этом, если глаз расположен вблизи заднего фокуса лупы, величина изображения

где f - заднее фокусное расстояние лупы. Отсюда видимое линейное увеличение лупы, с учетом выражений (68) и (69), составит

Из формулы (71) следует, что увеличение лупы не может быть беспредельным, так как оно прямо пропорционально оптической силе лупы.

Разрешающая способность системы «глаз-лупа» может быть определена по формуле

53

4.4. МИКРОСКОП

Микроскоп состоит из объектива KL и окуляра MN (рис. 34). Рассматриваемый предмет AB помещают перед объективом микроскопа в интервале между одинарным и двойным фокусным расстоянием f1 , что позволяет получить действительное, обратное изобра-

жение предмета A B с некоторым увеличением в 2-3 крат.

54

Согласно рис. 34, f1 Гоб - увеличение объектива, а f 2 Гок -

увеличение окуляра, поэтому формула видимого увеличения микроскопа примет вид

В геодезических приборах микроскопы используются в отсчетных приспособлениях. Рассматриваемым предметом в таких случаях являются, например, деления лимба, а шкала помещается в передней фокальной плоскости окуляра, т.е. совмещается с промежуточным изображением A B .

Увеличение микроскопа в геодезических приборах не превышает 50 крат.

4.5. ЗРИТЕЛЬНЫЕ ТРУБЫ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

4.5.1.Зрительные трубы с внешней и внутренней фокусировкой

Вгеодезических приборах зрительная труба служит для визирования или рассматривания удаленных предметов и состоит из следующих основных оптических частей: объектива, окуляра и сетки нитей.

Вотличие от микроскопа, который содержит аналогичные компоненты, где сетка нитей может быть заменена шкалой, рассматриваемый предмет AB (рис. 35) располагается от объектива на расстоянии, значительно превышающем двойное фокусное. Поэтому

действительное и обратное изображение этого предмета A B строится вблизи заднего фокуса объектива F1 и рассматривается через

окуляр, как через лупу.

При наведении трубы на бесконечность изображение предмета A B совпадает с задней фокальной плоскостью объектива, которая в свою очередь должна совпадать с передней фокальной плоскостью окуляра. Таким образом, оптический интервал трубы равен нулю и сама система является телескопической. Однако если предмет находится на конечном расстоянии от объектива, то его промежуточное изображение будет смещаться в сторону окуляра трубы. Величина этого смещения будет тем больше, чем ближе расположен

56

Если отрезок a (расстояние от объектива до промежуточного изображения предмета) является переменным, а фокусное расстояние объектива f - постоянным, то зрительная труба должна иметь

конструкцию, позволяющую перемещать сетку нитей вместе с окуляром в плоскость промежуточного изображения предмета. Зрительная труба, работающая по такому принципу, является трубой с внешней фокусировкой (труба Кеплера).

Если отрезок a является постоянным, а f - переменным, то такие зрительные трубы должны быть снабжены телеобъективом и

57

1.Обладают большей герметичностью.

2.При одинаковом увеличении значительно короче труб с внешней фокусировкой.

58

3.Имеют более высокую стабильность положения визирной оси, так как изменение положения фокусирующей линзы в гораздо меньшей степени влияет на смещение визирной оси, чем колебания окулярного колена в трубах с внешней фокусировкой.

4.Имеют постоянную длину.

5.Фокусирующий механизм и направляющие в большей степени защищены от повреждений.

4.5.2. Основные части зрительных труб

Корпус изготавливается целиком из латуни или сплавов алюминия, внутренние поверхности окрашивают в черный матовый цвет (чернение металлических поверхностей) для устранения бликов. Корпус внутри имеет резьбу для установки объектива с оправой, окуляра и других частей, а также тщательно отшлифованные направляющие для перемещения тубуса с фокусирующей линзой.

Телеобъективы. В современных зрительных трубах находят применение двухкомпонентные телеобъективы, состоящие из переднего неподвижного компонента и подвижного фокусирующего компонента. В качестве переднего компонента используются системы, состоящие из нескольких склеенных или не склеенных линз, а фокусирующий компонент представляет собой отрицательную линзу или систему из двух линз.

Объективы зрительных труб характеризуются следующими параметрами: фокусным расстоянием f (у геодезических приборов

от 100 до 500 мм); относительным отверстием D f , где D - диа-

метр светового отверстия объектива (у телеобъективов это отношение достигает 1:5) и углом поля зрения (у геодезических приборов 1-

2°).

Телеобъектив передняя компонента которого склеена из двух линз (рис. 37,а): положительной из крона и отрицательной из флинта, исправлен от сферической и хроматической аберраций, хорошо сохраняет юстировку и не требует больших затрат труда при сборке.

Объектив из двух не склеенных линз (рис. 37,б) легче поддается устранению аберраций за счет изменения воздушного зазора между линзами. Однако сборка такого объектива более трудоемка.

59

Рис. 37. Сложные объективы:

а– двухлинзовый склеенный объектив; б – двухлинзовый несклеенный объектив;

в– трехлинзовый объектив; г – объектив теодолита 2Т2

Трехлинзовый объектив (рис. 37,в) состоит из двух положительных и одной отрицательной линз, позволяет подбором марок стекол существенно устранить вторичный спектр хроматической аберрации, не уменьшая относительного отверстия, что важно при создании труб большого увеличения.

На рис. 37,г показан четырехлинзовый объектив зрительной трубы теодолита 2Т2, с помощью которого исправляется кривизна поля.

Для уменьшения длины зрительной трубы с хорошим качеством изображения используют зеркально-линзовые объективы, например конструкции проф. Д.Д. Максутова (см. рис. 11) и с «ломаным» ходом лучей. Зеркально-линзовая зрительная труба с «ломаным» ходом лучей (рис. 38) состоит из собирательной системы в виде положительной L1 и отрицательной L2 линз, при помощи кото-

рой достигается коррекция сферической аберрации, и двух зеркальных линз L3 и L4 , отражающие поверхности которых работают как

сферические вогнутые зеркала. Промежуточное действительное и увеличенное изображение предмета строится в плоскости сетки нитей C с помощью призм P1 , P2 и фокусирующей системой линз L5 .

Оправа объектива обычно является апертурной диафрагмой и зрачком входа зрительной трубы.

Окуляры. Окуляры характеризуются следующими параметра-

60

где D - радиус выходного зрачка; углом поля зрения 2u ; передним вершинным расстоянием t и удалением выходного зрачка t

(рис. 39,а).

L5

где 2u - угол поля зрения объектива; Г - видимое увеличение зрительной трубы. Так как Г >1, то из формулы (78) следует, что лучи, несущие изображение предмета, идут к окуляру под значительно большим углом, чем к объективу. Это приводит к необходимости более тщательно устранять аберрации за счет применения сложных окуляров, состоящих из трех-четырех линз, образующих обычно два компонента.

61

В окуляре Кельнера (рис. 39,а) первый компонент представляет собой коллектив (полевую линзу), который пригибает лучи к оптической оси так, чтобы они прошли через второй компонент – склеенную глазную линзу, которая в свою очередь позволяет лучше исправлять хроматизм. Окуляр дает достаточно хорошее изображение

увеличения.

Симметричный окуляр (рис. 39,б) состоит из двух склеенных компонентов, установленных флинтами наружу, с малым воздушным промежутком между ними. Ввиду простой конструкции, хорошего качества изображения и большого удаления выходного зрачка

t 0,9 1,0 f такой окуляр находит очень широкое применение в

ок

зрительных трубах геодезических приборов.

F

2u

в

Рис. 39. Сложные окуляры:

а – окуляр Кельнера; б – симметричный окуляр; в – ортоскопический окуляр Аббе

Ортоскопический окуляр Аббе (рис. 39,в) свободен от дистор-

сии, имеет простую глазную линзу, хорошо исправлен в отношении сферической аберрации и хроматизма. Большое удаление выходного

зрачка t 34 f позволяет использовать окуляр для труб большого

ок

увеличения.

62