Задание 12.2. Измерение астигматизма. Наблюдение дисторсии

Для исследования астигматизма линзы удобно использовать объект, имеющий вид креста (вертикальной и горизонтальной линий). В этом случае при перемещении экрана (рис. 12.3) можно найти два таких его положения, когда будет обеспечено условие получения резкого изображения либо горизонтальной, либо вертикальной линий креста (т.е. условие фокусировки либо меридиональных, либо сагиттальных пучков). Расстояние между двумя положениями экрана при достаточном удалении предмета от линзы (т.е. для узкого параллельного пучка падающих лучей) называется полной астигматической разностью фокусировки

Порядок выполнения задания 12.2

1. Установить на оптической скамье на подвижных рейтерах осветитель S, исследуемую собирающую линзу L (на столике с лимбом и нониусом) и экран E (рис. 12.9).

2. Измерить астигматическую разность фокусировки.

   1. Установить на выходном окне осветителя крестообразную щель (вместо фильтра F).

   2. Установить линзу перпендикулярно оптической скамье и, перемещая экран, добиться получения резкого изображения креста.

   3. Повернуть линзу вокруг вертикальной оси примерно на 10º и, перемещая экран, добиться резкого изображения горизонтальной линии креста, измерить расстояние l_m от экрана до линзы. Затем, отодвигая экран, получить резкое изображение вертикальной линий креста и измерить расстояние l_s от экрана до линзы. Найти расстояние между этими двумя положениями экрана (астигматическую разность) Δl=l_s–l_m. Повторить измерения не менее трех раз.

   4. Повторить пункт 2.3 для разных углов (минимум для двух – 20º и 30º). Результаты измерений занести в табл. 12.2, оценить погрешности измерений.

Таблица 12.2

№ п/п	Угол поворота линзы φ, º	Расстояние от линзы до меридиональной фокальной линии lm, мм	Расстояние от линзы до сагиттальной фокальной линии ls, мм	Астигматическая разность фокусировки Δl, мм
1	0			0
2	10
3	20
4	30

3. Наблюдение дисторсии.

   1. Установить на выходном окне осветителя щель с сеткой, имеющей квадратные ячейки.

   2. Установить линзу перпендикулярно оптической скамье и, перемещая экран, получить резкое изображение сетки.

   3. Сделать эскиз изображения.

Контрольные вопросы к заданию 12

1. Дайте определения параксиального пучка, стигматического изображения, идеальной оптической системы.

2. Что такое аберрация, какие виды аберраций Вам известны?

3. Расскажите о геометрических аберрациях, обусловленных широкими пучками лучей (сферическая аберрация, кома).

4. Как образуются геометрические аберрации, обусловленные тонкими внеосевыми наклонными пучками лучей (астигматизм, искривление плоскости изображения, дисторсия)?

5. Что называется каустической поверхностью, каковы ее свойства?

6. Что представляет собой хроматическая аберрация?

7. Какими способами устраняют аберрации оптических систем, можно ли решить одновременно все проблемы?

8. Каковы методы измерения сферической и хроматической аберрации?

9. Как измеряется астигматизм?

10. Как можно наблюдать кому, искривление плоскости изображения, дисторсию?

Рекомендуемая литература:[9], [11], [13], [14].