4. Методические указания к работе
1. При подготовке к работе необходимо проработать описание лабораторной работы и указанную литературу, ознакомиться с устройством измерительного микроскопа и заготовить протокол выполнения работы, включающий необходимые таблицы для записи результатов измерений.
2. При подготовке установки к измерениям на первом этапе необходимо сфокусировать окуляр микроскопа таким образом, чтобы наблюдать резкое изображение измерительной шкалы (или марки в окулярном микрометре); на втором этапе сфокусировать микроскоп таким образом, чтобы одновременно наблюдать измерительную шкалу или марку и совмещенное с ней изображение тест - объекта или измеряемого предмета.
3. При измерениях предмета его размер Y вычисляют по формуле:
Y = C my , (1.7)
где my - число делений шкалы микроскопа, укладывающихся в изображении измеряемого предмета; C – цена деления шкалы микроскопа.
4. При обработке результатов измерений и оформлении отчета руководствоваться указаниями, приведенными в приложении. Надёжность P принять равной 0,9.
Контрольные вопросы
1. Какие операции выполняют при фокусировке микроскопа и измерениях?
2. Какие функции в микроскопе выполняют объектив и окуляр?
3. Как выполнено отсчетное устройство в исследуемом микроскопе?
4. Как устроен окулярный микрометр?
5. Что понимают под продольной и поперечной наводками измерительного микроскопа?
6. Какие характеристики измерительного микроскопа относятся к метрологическим?
7. В каком виде могут быть представлены результаты измерений?
Литература
1. Гавриленков, В.А. Теория и расчет оптических систем [Текст]/ В.А.Гавриленков. - Смоленск: 2008.- С.25-29; 34-37.
2. Афанасьев, В.А. Оптические измерения [Текст]/ В.А. Афанасьев. - М.: В.Школа, 1981.- с.10- 24; 26-29.
Лабораторная работа № 2
Юстировка и применение автоколлиматора
Введение
Целью работы является изучение принципов построения автоколлиматора – основного компонента оптической скамьи, а также приобретение практических навыков его юстировки и применения.
Оптическую систему (ОС), обеспечивающую совмещение прямых (выходящих из ОС) и обратных (возвращающихся в ОС) лучей (рис.2.1), называют автоколлимационной. Оптические приборы (ОП) с такими ОС называют автоколлиматорами.
Автоколлиматор можно представить состоящим из совмещенных зрительной трубы и коллиматора (рис.2.2), что позволяет применять его и как зрительную трубу, и как коллиматор.
Рисунок 2.1- Схема автоколлиматора: 1 – автоколлимационный окуляр; 2 – объектив; 3 – зеркала; 4 – шкала продольных перемещений; 5 – тест-объект; 6 – шкала поперечных перемещений
Основными компонентами автоколлиматора являются объектив и автоколлимационный окуляр. Предполагается также наличие внешнего зеркала 3, обеспечивающего автоколлимацию лучей. Окулярная часть коллиматора выполнена подвижно. Смещение окуляра вдоль оси коллиматора оценивают по шкале продольных перемещений 4. Отклонение автоколлимационных лучей от нулевого положения оценивают по шкале поперечных перемещений 6.
Зеркало 3 строит мнимое изображение передающего канала коллиматора (рис.2.2). Это позволяет рассматривать автоколлиматор состоящим из передающего канала - коллиматора (включает источник света, тест-объект, зеркало – диагональную грань светоделительного кубика и объектив) и приемного канала - зрительной трубы (включает тот же объектив, шкалу, расположенную в фокальной плоскости окуляра, и окуляр).
Рисунок 2.2 - Оптическая развертка автоколлиматора: 1 – коллиматор; 2 – зрительная труба
Функции апертурной диафрагмы (АД) в передающем и приемном каналах автоколлиматора выполняет оправа объектива, функции полевой диафрагмы (ПД) в передающем канале выполняет оправа тест-объекта 5, а в приемном – оправа шкалы 6. Такое устройство автоколлиматора позволяет в зависимости от решаемых задач применять его и как коллиматор и как зрительную трубу.
Смещение сетки из фокуса объектива коллиматора F на величину z приводит к сходимости (расходимости) лучей на отрезок z' от фокуса F'. При этом согласно формуле Ньютона имеем:
z' = - ( f ')2/z , (2.1)
где f ' - фокусное расстояние объектива коллиматора.
Перемещение сетки обычно измеряют по миллиметровой шкале 4, а сходимость лучей выражают в диоптриях. При этом цену делений шкалы 4 в диоптриях находят по формуле:
Сд = 1000/f ', (2.2)
где f ' – подставляют в мм.
К основным характеристикам передающего канала (коллиматора) относятся характеристики объектива (фокусное расстояние, диаметр выходного зрачка и угловое поле), а также характеристики тест - объекта.
К основным характеристикам приемного канала (зрительной трубы) относятся характеристики объектива (фокусное расстояние, видимое увеличение ТС, диаметр входного зрачка и угловое поле и др.).
Отечественная промышленность выпускает многоцелевые и специальные автоколлиматоры, предназначенные для юстировки ОП и измерений различных физических величин.