- •Содержание
- •Введение
- •Волновой процесс и его характеристики
- •Показатель преломления среды
- •Оптическая длина пути. Принцип Ферма
- •Оптические материалы
- •1.1. Основные законы
- •1.2. Предмет и изображение. Оптические детали. Оптическая система
- •1.3. Пространство предметов и пространство изображений
- •1.4. Правила обозначений и знаков
- •2. Теория идеальной оптической системы
- •2.1. Основные положения теории идеальной оптической системы
- •2.2. Кардинальные точки и элементы оптической системы
- •2.2.1. Кардинальные точки оптической системы
- •2.3. Типовые оптические детали
- •2.3.1. Линзы. Тонкая линза
- •2.3.3. Призмы
- •2.3.4. Оптический клин
- •2.3.5. Зеркала
- •2.5. Основные формулы для сопряженных точек и отрезков
- •2.6. Увеличения идеальной оптической системы
- •3.1. Виды диафрагм
- •3.1.1. Апертурная диафрагма
- •3.1.2. Полевая диафрагма
- •3.1.3. Определение световых диаметров элементов оптической системы
- •3.2. Типовые оптические системы. Ограничение пучков лучей
- •3.2.1. Глаз как оптическая система и приемник излучения
- •3.2.2. Телескопические системы
- •3.2.3. Телеобъектив
- •3.2.4. Зрительная труба с внутренней фокусировкой. Зрительная труба прямого изображения
- •3.2.5. Лупа (окуляр)
- •3.2.6. Микроскоп
- •3.2.7. Фотообъектив
- •3.2.8. Коллиматор
- •4. Оптика параксиальных лучей
- •4.1. Преломление лучей сферической поверхностью
- •4.2. Параксиальные лучи
- •4.3. Инварианты для параксиальной области
- •4.5. Вспомогательные лучи
- •5. Понятие об аберрациях
- •5.2. Изображение точки реальной оптической системой
- •5.3. Классификация аберраций
- •5.4. Хроматические аберрации
- •5.5. Монохроматические аберрации
- •5.5.1. Сферическая аберрация
- •5.5.2. Меридиональная Кома
- •5.5.3. Астигматизм и кривизна поля изображения
- •5.5.4. Дисторсия
- •6. Лабораторные работы
- •6.1. Погрешности измерений и их свойства
- •6.1.2. Абсолютные и относительные погрешности
- •6.1.4. Прямые и косвенные измерения
- •6.6. Контрольные вопросы к лабораторным работам
- •6.6.1. Вопросы для защиты лабораторной работы № 1
- •6.6.2. Вопросы для защиты лабораторной работы № 2
- •6.6.3. Вопросы для защиты лабораторной работы № 3
- •7. Типовые задачи по геометрической оптике
- •7.1. Построение хода луча, преломляющегося на отдельной поверхности
- •7.1.2. Построение хода луча через сферическую преломляющую поверхность
- •7.4. Задачи с решениями на построение изображений
- •7.5. Задачи с решениями на ограничение пучков лучей
- •7.6. Задание для расчетно-графической работы
- •7.8. Задачи для домашнего задания
- •Литература
Аш = 2j-po6 = 1-10 = 10 (мм).
З а д а ч а 41.
Построить полевой пучок лучей в двухкомпонентной оптиче ской системе, обозначить все диафрагмы и зрачки, графически определить их диаметры и положения. Определить положение и размер изображения, если / = -70 мм, / '2 = 40 мм, расстояние между компонентами d = 40 мм. На расстоянии я, = -100 мм рас положен предмет размером у = 20 мм, на расстоянии аР= — 30 мм — входной зрачок диаметром D = 30 мм. .
Графическое решение задачи представлено на рис.7.61. З а д а ч а 42.
Построить полевой пучок лучей в двухкомпонентной оптиче ской системе, обозначить все диафрагмы и зрачки, определить их диаметры и положения. Найти положение и размер изображения, если / ’| = 60 мм, / 2 = -100 мм, расстояние между компонентами d = 100 мм. Предмет размером у = 12 мм расположен на расстоя нии <?, = —100 мм, входной зрачок находится на расстоянии ау = -40 мм, диаметр входного зрачка D = 14 мм.
Графическое решение задачи 42 представлено на рис.7.62.
7.6. Задание для расчетно-графической работы
Используя законы преломления и отражения, найти углы па дения, преломления и отражения на каждой грани призмы, вы полненной из стекла одной из заданных марок: К8 (л2 = 1,5183),
БК10 |
(п2 = 1,5713), ТК14 (я2 = 1,6155), ТК21 (л2 = 1,6600), ТФЗ |
(л2 = |
1,7332), ТФ5 (п2= 1,7617). Провести ход луча в призме, ука |
зав на рисунке углы падения, преломления и отражения. Построить ход луча в призме по закону преломления. Срав
нить результаты расчета с результатами графического построения. Рассчитать предельный угол падения луча на призму, при ко тором произойдет полное внутреннее отражение от грани приз мы. Проверить, будет ли заданный луч испытывать полное внут реннее отражение на отражающих гранях призмы. Для этого не обходимо сравнить углы падения на отражающие грани рассчи танного луча с предельным углом полного внутреннего отражения.
Т а б л и ц а 8 |
|
|
№ |
Тип призмы и ус |
Размеры |
рис. |
ловное обозначение |
призмы |
А |
Призма — ромб |
а = 2D |
|
БС-0° |
Ъ = D |
|
|
h = D |
|
|
р II -рь КМ |
Назначение и основ |
№ |
D |
е° |
|
ные свойства |
вар. |
|||
|
|
|||
Смещает осевой луч |
1 |
20 |
5 |
|
в поперечном на |
2 |
25 |
10 |
|
правлении. Дает |
3 |
30 |
15 |
|
прямое изображе |
4 |
35 |
20 |
|
ние. |
5 |
40 |
25 |
|
|
6 |
45 |
-25 |
|
|
7 |
50 |
-20 |
|
|
8 |
20 |
-15 |
|
|
9 |
25 |
-10 |
|
|
10 |
30 |
-5 |
БПрямоугольная призма с двумя отражающими поверхностями БР-1800
II
b = D а = 45°
■—
Ось отклоняется на |
1 |
20 |
5 |
180° и смещается на |
2 |
25 |
10 |
величину Д. |
3 |
30 |
15 |
|
4 |
35 |
20 |
|
5 |
40 |
25 |
|
6 |
45 |
-25 |
|
7 |
50 |
-20 |
|
8 |
45 |
-15 |
|
9 |
40 |
-10 |
|
10 |
35 |
-5 |
В |
Пентапризма БП- |
а = D |
Изменяет направле |
1 |
20 |
6 |
|
90е |
b = D |
ние луча на 90°. |
2 |
25 |
8 |
|
|
с = 1.082D |
Угол отклонения не |
3 |
30 |
10 |
|
|
Еп |
зависит от углов па |
4 |
35 |
12 |
|
|
тоIIIIюL/1 |
дения луча на вход |
5 |
40 |
14 |
|
|
|
ную грань. Дает |
6 |
45 |
-14 |
|
|
|
прямое изображе |
7 |
50 |
-12 |
|
|
|
ние. |
8 |
55 |
-10 |
|
|
|
|
9 |
60 |
-8 |
|
|
|
|
10 |
65 |
-6 |
Сроки сдачи домаш него задания устанав ливаются преподава телем. Решение задачи должно включать:
текст задания, изложе ние решения с необхо димыми комментария ми. Графические по строения должны быть выполнены на клетча той бумаге или милли метровке в достаточно крупном масштабе с применением линей ки и циркуля.
Графические по строения должны сов падать с результата ми, полученными из расчетов.
Рис, А.
Рис. Б.
7.7. Задачи для самостоятельного решения на построение изображения
Графически найти положение и размер изображения в оптиче ской системе из двух тонких линз в воздухе для двух случаев: предмет АВ — действительный (А); предмет АВ — мнимый (5). Числовые значения величин d a а, приведены в табл.9.
Т а б ли ц а |
9 |
|
|
|
№ вар. |
Величина |
|
Г ь м м |
d, мм |
предмета |
/ ’1. мм |
|||
|
А В = j'.m m |
|
|
|
1 |
20 |
-70 |
40 |
40 |
2 |
20 |
-60 |
30 |
30 |
3 |
20 |
-50 |
20 |
50 |
4 |
20 |
50 |
-80 |
80 |
5 |
20 |
50 |
10 |
100 |
6 |
15 |
-80 |
20 |
50 |
7 |
15 |
-50 |
30 |
50 |
8 |
15 |
60 |
-40 |
40 |
9 |
15 |
30 |
-30 |
100 |
10 |
15 |
-4 0 |
50 |
100 |
11 |
10 |
40 |
-20 |
80 |
12 |
10 |
25 |
-60 |
30 |
13 |
10 |
-20 |
30 |
60 |
14 |
10 |
20 |
-40 |
40 |
15 |
10 |
50 |
25 |
75 |
16 |
20 |
-60 |
25 |
100 |
17 |
20 |
15 |
-40 |
60 |
18 |
20 |
-10 |
30 |
40 |
19 |
20 |
-30 |
50 |
30 |
20 |
20 |
-60 |
15 |
60 |
21 |
15 |
-25 |
30 |
40 |
22 |
15 |
-30 |
50 |
50 |
23 |
15 |
-35 |
20 |
30 |
24 |
15 |
-80 |
60 |
50 |
с„мм для случая А
-100
-100
-70
—80
-6 0 -100
-25
-30
-60
-50
-60
-60
-50
-30
-80
-60
-40
-40
-60
-80
-50
-60
-50
1 |
О |
а2, мм для
случая Б
50
40
40
20
40
40
100
20
30
20
20
20
20
60
20
50
50
20
40
30
50
50
70
40