Исследовательская часть

Измерить преломляющий угол  призмы при помощи автоколлимации.

Получая автоколлимацию последовательно от обеих рабочих граней призмы, измерить угол  между соответствующими положениями зрительной трубы.

Преломляющий угол вычислить по формуле  = 180° - 

Контрольные вопросы

1. Что такое хроматическая аберрация положения, как она количественно оценивается, на что влияет?

2. Объясните суть хроматической аберрации увеличения.

3. Получите условие ахроматизации для двухлинзового тонкого склеенного объектива.

4. Что такое вторичный спектр?

5. Что такое угол наименьшего отклонения в преломляющей призме?

6. Получите выражение для определения показателя преломления стекла.

7. Объясните метод измерения угла наименьшего отклонения.

РАБОТА №2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ И ПОЛОЖЕНИЯ ГЛАВНЫХ ПЛОСКОСТЕЙ ОБЪЕКТИВА.

Цель работы: 1. Определение фокусного расстояния объектива.

2. Определение положения главных фокусов и главных плоскостей объектива относительно наружных преломляющих поверхностей.

Теоретическая часть

Оптическая система характеризуется наличием и положением трех так называемых кардинальных точек главных фокусов F и F', главных точек Н и Н' и узловых точек К и К' (рис. 1).

Рис. I.

Главными фокусами (или просто фокусами) оптической системы называются точки на оптической оси, сопряженные с бесконечно удаленными точками, расположенными на той же оптической оси. Каждая оптическая система обладает двумя фокусами - задним и передним.

Передний фокус ( F ) представляет собой точку на оптической оси в пространстве предметов, изображение которой находится в бесконечности в пространстве изображений.

Задний фокус (F' ) является изображением бесконечно удаленной светящейся точки, расположенной на оптической оси в пространстве предметов.

Главные фокусы не являются сопряженными точками.

Главными плоскостями оптической системы являются сопряженные плоскости, перпендикулярные оптической оси, в которых линейное увеличение равно единице:

 _нн' = + 1 .

Предметная главная плоскость (Н) называется передней, ее изображение (Н') - задней главной плоскостью.

Точки пересечения главных плоскостей с оптической осью называются соответственно передней и задней главными точками.

В сложных оптических системах, например, объективах, положение главных плоскостей может быть таким, как показано на рис. 1 .

Третьей парой кардинальных точек оптической системы являются узловые точки К и К' - две сопряженные точки, расположенные на оптической оси, угловое увеличение в которых равно единице.

 _кк'=+1.

Это означает, что луч света, входящий в оптическую систему через переднюю узловую точку К, выходит из системы через заднюю узловую точку К' без изменения первоначального направления.

В общем случае главные и узловые точки могут находиться в разных местах на оптической оси системы. Однако в наиболее распространенном случае, когда первая и последняя оптические среды (среда пространства предметов и среда пространства изображения) имеют одинаковые показатели преломления, узловые точки совпадают с главными точками. Следовательно, при этом в главных точках линейное и угловое увеличение равны единице.

Основной характеристикой любой оптической системы является заднее фокусное расстояние (f ' ) - расстояние от задней главной точки до заднего фокуса (рис.2).

Рис.2

Расстояние от передней главной точки до переднего главного фокуса называется передним фокусным расстоянием (f). Если система находится в однородной среде, то - f = f ' .

Если задний фокус оптической системы является действительным изображением бесконечно удаленной светящейся точки, то он расположен справа от задней главной плоскости, в соответствии с правилом знаков f ' > 0. Такая оптическая система называется положительной или собирающей.

Задний фокус системы называется мнимым, если он расположен слева от задней главной плоскости, и в этом случае f ' < 0. Такому случаю соответствует отрицательная или рассеивающая оптическая система.

В соответствии с рис.2:

-s_f - передний фокальный отрезок (расстояние от вершины первой оп­тической поверхности объектива до переднего фокуса);

s'_f'- задний фокальный отрезок (расстояние от вершины последней оптической поверхности объектива до заднего фокуса);

s_h - расстояние от вершины первой поверхности до передней главной точки;

-s_h' - расстояние от последней поверхности до задней главной точки;

∆_нн' - расстояние между главными плоскостями.

Определение фокусных расстояний оптических систем может произво­диться различными способами. Для длиннофокусных объективов наиболее простым и удобным является метод, основанный на сравнении искомого фокусного расстояния испытуемого объектива с уже известным фокусным расстоянием эталонного объектива.

Для этого в передней фокальной плоскости объектива O₁ (рис.3), фокусное расстояние которого известно, помещают предмет (обычно шкалу) размером l.

Рис.3

Испытуемый объектив O₂ располагается соосно с эталонным объективом O_1. Так как лучи, вышедшие из объектива O₁, входят в объектив O₂ параллельными пучками (по отношению к нему предмет находится как бы в бесконечности), изображение l' предмета получается в задней фокальной плоскости испытуемого объектива F'₂.

l -l'

Из подобия треугольниковABH₁ и А'В'Н'₂ находим, что =

-f ₁ f '₂ l '

илиf '₂ = f ₁ =  f ₁.

l

Таким образом, чтобы найти заднее фокусное расстояние испытуемого объектива f '₂ достаточно знать фокусное расстояние эталонного объектива O₁ и линейное увеличение всей системы, которое в данном случае равно отношению величины изображения, образуемого в задней фокальной плоскости объективом О₂, к величине предмета, помещенного в передней фокальной плоскости объектива O₁.

Для определения положения главных плоскостей объектива используется названный выше случай совпадения узловых и главных точек оптической системы, когда показатели преломления первой и последней оптических сред одинаковы (система находится в воздухе).

Определение положения главных точек системы может быть осуществлено методом, основанным на следующем свойстве узловых точек: если поворачивать объектив на небольшие углы вокруг оси, перпендикулярной оптической оси объектива и проходящей через узловую точку, то положение изображения бесконечно удаленной точки не меняется.