- •Оптика та офтальмологія у медичному приладобудуванні
- •Технологія оптичних деталей Частина і Розділ 1. Оптичні деталі, матеріали, характеристики та якісні показники Вступ
- •1.1. Характеристики матеріалів оптичних деталей
- •1.2 Хімічні характеристики матеріалів
- •1.3. Оптичні характеристики матеріалів і нормовані показники якості оптичного скла
- •1.4. Визначення вимог до якості оптичного матеріалу
- •2.1. Загальні відомості
- •2.2. Вимоги до оформлення креслень оптичних деталей
- •3.1. Визначення залишкових напружень у склі
- •Таблиця 3.2
- •3.2. Контроль малої клиноподібності пластин на інтерферометрі Чапського
- •Опис конструкції приладу
- •Порядок виконання роботи:
- •Таблиця 3.3
- •Таблиця 4.3
- •Контрольні питання
- •3.3. Визначення положення оптичної осі в одноосьових кристалах коноскопічним методом
- •Опис конструкції приладу
- •Офтальмологічні медичні прилади Частина іі частина іі. Офтальмологічні медичні прилади Розділ 1. Прилади для дослідження функцій ЗоРу
- •1.1 Прилади для дослідження гостроти зору
- •1.2. Транспарантні апарати
- •1.3. Прилади для проектування знаків
- •1.4. Коліматорні прилади
- •1.5. Лазерні прилади
- •1.6. Прилади для об'єктивного дослідження гостроти зору
- •Розділ 2. Прилади для дослідження поля зору
- •2.1. Кампіметри
- •2.2. Периметри
- •Розділ 3. Прилади для дослідження світлової і колірної чутливості ока
- •3.2. Прилади для дослідження колірної чутливості ока
- •Розділ 4. Прилади для дослідження акомодації і конвергенції
- •4.1. Акомодометр ака-1
- •4.2. Акомоконвергенцтренер акт-02
- •4.3. Дослідження конвергентних рухів очей
- •Розділ 5. Прилади і апарати для дослідження і відновлення бінокулярного зору
- •5.1. Плеоптичні прилади
- •5.2. Амбліотренер атр-1
- •5.3. Макулотестер мтп-2
- •5.4. Ортоптичні прилади
- •5.5. Синоптофор
- •5.6. Кольоротест цт-1
- •5.7. Розділювач полів зору
- •5.8. Грати для зміцнення бінокулярного зору
- •Розділ 6. Прилади для дослідження переднього відділу, середовищ ока і очного дна
- •6.1. Щілинні лампи
- •6.2. Гоніоскопи
- •6.3. Офтальмоскопи
- •6.3.1. Ручний дзеркальний офтальмоскоп оз-5
- •6.3.4. Великий безрефлексний офтальмоскоп бо-58
- •Розділ 7. Оптичні прилади для дослідження гідродинаміки ока
- •7.2. Апланаційний тонометр до щілинної лампи
- •Оптичні медичні прилади Частина ііі Вступ
- •Розділ 1. Призначення, класифікація і принцип побудови медичних ендоскопів
- •1.1. Призначення і класифікація медичних ендоскопів
- •1.2. Принцип побудови оптичної схеми ендоскопів
- •1.2.1. Спостерігаюча система ендоскопа
- •Розділ 2. Ендоскопи з лінзовою оптикою
- •2.1. Загальна характеристика ендоскопів з лінзовою оптикою
- •2.2 Особливості габаритного розрахунку ендоскопів з лінзовою оптикою
- •2.3. Об'єктиви ендоскопів
- •2.4. Системи передачі зображення
- •2.4.1. Лінзові системи передачі зображення
- •2.4.2. Граданні системи передачі зображення
- •2.4.3. Телевізійні системи передачі зображення
- •2.5. Окуляр ендоскопів
- •2.6. Жорсткі медичні ендоскопи
- •2.6.1. Оптичні системи жорстких медичних ендоскопів
- •2.6.2. Типи жорстких медичних ендоскопів
- •2.6.6. Конструкції жорстких медичних ендоскопів
- •Розділ 3. Ендоскопи з волоконною оптикою
- •3.1. Узагальнена схема ендоскопа з волоконною оптикою
- •3.2. Вступ у волоконну оптику
- •3.2.1. Повне внутрішнє відбиття
- •3.2.2. Оптика одиничних волокон. Поширення меридіональних променів
- •3.2.3. Втрати світла при проходженні через одиничне волокно
- •3.2.4. Особливості поширення променів в зігнутих волокнах
- •3.2.5. Поширення косих променів у волокні
- •3.2.6. Поширення хвиль по прозорих циліндрах
- •3.2.7. Порушення повного внутрішнього відбиття в оптичних волокнах
- •3.2.8. Передача зображення пучком волокон
- •3.3. Основні елементи ендоскопів з волоконною оптикою
- •3.3.1. Волоконно-оптичні джгути
- •3.3.2. Об'єктиви
- •3.3.3. Окуляр
- •3.3.4. Освітлювальні системи ендоскопів
- •Розділ 4. Конструктивні особливості гнучких медичних ендоскопів
- •4.1. Зовнішні оболонки гнучких медичних ендоскопів
- •4.2. Механічні системи керування ендоскопом
- •4.2.1. Конструкції гнучкої частини ендоскопа
- •4.2.2. Механізм керування гнучкою частиною ендоскопа
- •4.2.3. Розрахунок елементів гнучкого зчленування ендоскопа
- •4.3. Гастродуоденоскоп з волоконною оптикою
- •4.4. Особливо тонкий уретероскоп
- •Розділ 5. Загальні технічні вимоги і методи випробувань медичних ендоскопів
- •5.1. Основні технічні вимоги до оптики ендоскопів
- •5.2. Методи випробувань
- •5.3. Прилади для випробувань і контролю оптики ендоскопів
- •Розділ 6. Збільшувальні прилади
- •Навчальний практикум
- •1. 3 Класи.
- •2. 5 Класів.
- •3. 4 Класи.
- •Тестові завдання до частини 2 Офтальмологічні медичні прилади
- •Тестові завдання до частини 3 Оптичні медичні прилади
- •Додаток 9 Конструктивні параметри ендоскопа
3.3. Визначення положення оптичної осі в одноосьових кристалах коноскопічним методом
Метою роботи є вивчення коноскопічного методу орієнтації одноосьових кристалів і контроль положення оптичної осі в пластинках із кристалічного кварцу.
Кристали, на відміну від скла, характеризуються яскраво вираженою анізотропією властивостей. Механічні, акустичні, оптичні, електричні та інші властивості кристалів залежать від напрямку їх вимірювання. Тому при виготовленні деталей необхідно знати положення оптичної осі відносно робочих поверхонь деталі. Одним з методів визначення її положення є коноскопічний, заснований на тому, що в напрямку оптичної осі кристала (в одноосьового кристала оптична вісь співпадає з кристалографічною) анізотропія оптичних властивостей відсутня.
Рис.3.7. Утворення коноскопічної картини.
Оптична схема коноскопа
Перш ніж приводити опис ефектів, одержуваних при коноскопічних спостереженнях, нагадаємо кілька основних визначень.
Площина падіння - площина, що містить падаючий промінь і нормаль до поверхні кристала. Оптична вісь кристала - пряма, проведена через будь-яку точку кристала у напрямку, в якому відсутня або подвійна променезаломлюваність напрямків кристалу, вздовж якого швидкість поширення світла не залежить від орієнтації площини поляризації світла. Головний перетин кристала - площина, що містить оптичну вісь кристала і проходить через його промінь.
Для пояснення ефектів, що відбуваються при спостереженнях, розглянемо оптичну схему коноскопа (рис.3.7).
Він складається із широкого джерела світла S, схрещених поляризатора П та аналізатора А, кристалічної пластини К, вирізаної перпендикулярно до оптичної осі кристала, і двох плоскоопуклих лінз Л1 і Л2, фокуси яких сполучені з центром кристалічної пластини. Пластина опромінюється пучками рівнобіжних променів, кут і площина падіння яких різні. Падаючий від джерела S пучок світла розділяється в пластині К на два: звичайний, що характеризується показниками заломлення n0, і незвичайний – nВ. Площина коливання вектору Е звичайного променя співпадає з площиною падіння, площина коливань вектора Е незвичайного променя перпендикулярна площині падіння. Лінза Л2 дає інтерференційний ефект у площині F. Поляризатор П та аналізатор А забезпечують можливість спостереження інтерференційної картини. При фіксованих положеннях поляризатора та аналізатора різниця фаз між звичайним і незвичайним променями, які вийшли під однаковими кутами до оптичної осі ОО, дорівнює
-, (3.14)
де d - товщина пластини; - довжина хвилі падаючого світла.
З формули (3.14) видно, що промені, які мають рівні кути нахилу до оптичної осі, будуть мати однакову різницю фаз. Тому в площині F - площині локалізації інтерференційної картини - будуть спостерігатися концентричні кола. При використанні монохроматичного світла, кола мають вид світлих і темних кілець, що відповідають інтерференційним максимумам і мінімумам.
При схрещених поляризаторі та аналізаторі в центрі інтерференційної картини буде спостерігатися мінімум.
Варто звернути увагу на мінливість інтенсивності концентричних кілець по окружності. Дійсно, можна показати, що інтенсивність J світла, яке пройшло через поляризатор, залежить від кутів (рис. 8) і різниці фаз між звичайним і незвичайним променями :
Рис. 3.8. Визначення кутів і
П - напрямок коливань, що пропускаються поляризатором; А - напрямок коливань, що пропускаються аналізатором; К - напрямок одного з головних перетинів кристалічної пластини: змінюється від 0 до 2:
J = J0 , (3.15)
де J0 - інтенсивність падаючого на поляризатор світла; - кут між напрямком коливань, що пропускаються поляризатором і одним з головних перетинів пластини; - кут між напрямком коливань, що пускаються аналізатором та головним перетином пластини; - кут між головним перетином поляризатора та аналізатора. У нашому випадку поляризатор і аналізатор схрещені, тобто і формула (3.15) може бути спрощена:
. (3.16)
Тому що в межах одного кільця = const та зміна викликається зміною яскравості кільця. При і (напрямку, що співпадає з напрямком коливань, що пропускаються поляризатором і аналізатором) незалежно від яскравість кільця дорівнює нулю. Таким чином, інтерференційна картина, яка отримується від одноосьового кристала, буде представляти ряд концентричних кілець, пересічних темним хрестом (рис. 3.9), який розширюється за ступенем збільшення кута падіння світла на пластинку.
Рис.3.9. Інтерференційна картина від одноосьового кристала. Оптична вісь перпендикулярна робочим граням
Якщо оптична вісь пластини К не перпендикулярна її робочим граням (1,1 - 2,2) і складає деякий кут з оптичною віссю ОО приладу (див. рис. 7), то інтерференційна картина в площині F зміститься. При обертанні кристалічної пластинки центр інтерференційної картини буде описувати деяке коло навколо центра полю зору, а фігура буде переміщуватися паралельно самій собі, що характеризує непаралельність осей ОО приладу і контрольованої пластини (рис. 3.10 а - при виході оптичної осі в поле зору мікроскопа, б - у випадку виходу оптичної осі за межі полю зору).
Якщо робочі грані пластини вирізані паралельно оптичної осі кристала, то в площині F буде спостерігатися інтерференційна картина, вид якої також можна визначити з аналізу формули (19). Інтерференційна картина, одержувана при схрещених поляризаторі та аналізаторі для цього випадку, наведена на рис.3.11.
Рис. 3.11. Інтерференційна картина від кристала, оптична вісь якого орієнтована паралельно робочим граням
Якщо оптична вісь кристала нерівнобіжна до робочих граней пластини і складає з ними кут малої величини, то картина в площині F (рис.3.12) зміститься. При обертанні пластини навколо осі ОО` центр картини буде описувати деяку окружність, отже, і в цьому випадку зсув інтерференційної картини характеризує неперпендикулярність оптичних осей ОО` приладу та кристалічної пластини.