Измерение разрешающей способности объективов
.pdf
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова
(технический университет)
Отчёт по лабораторной работе № 5
По дисциплине: |
Физика |
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Тема: Измерение разрешающей способности объективов
Санкт-Петербург
2004 год.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ.
Для определения разрешающей способности объективов используют установку, принципиальная схема которой, изображена на рис. З.
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
|
|
|
|
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
С 2 |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.3 |
|
|
|
|
|
Установка |
состоит |
из |
осветителя 1, |
1 |
2 |
_ |
4 |
5 |
||
револьверной насадки С с набором |
светофильтров, |
|
|
|
|
|
||||
револьверной насадки с эталонными штриховыми |
|
|
|
|
|
|||||
мирами 2, коллиматора 3, исследуемого объектива 4 и |
|
|
|
|
|
|||||
микроскопа 5. |
|
Осветитель |
с |
лампочкой |
|
|
|
|
|
|
накаливания 12 В питается от сети через понижающий |
|
|
|
|
|
|||||
трансформатор, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Объектив коллиматора, в фокусе которого |
|
|
|
|
|
|||||
расположена мира, образует параллельные пучки |
|
|
|
|
|
|||||
света от каждой точки миры. Угол между этими |
|
|
|
|
|
|||||
пучками |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
эксп FL , |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где L - расстояние между штрихами миры; F - |
|
|
|
|
|
|||||
фокусное |
расстояние объектива |
коллиматора, |
|
|
_ |
|
|
|||
F=160 см. |
|
|
|
|
|
21 |
22 |
24 |
25 |
|
пути |
этих пучков |
ставится исследуемый |
|
|||||||
На |
|
|
Рис.4 |
|
|
|||||
объектив |
4, |
в |
фокальной |
плоскости которого |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||||||
образуется изображение миры. Мира (рис. 4) - это испытательная таблица для определения разрешающей силы объектива. В ней имеется 100
заштрихованных квадратиков с возрастающей частотой штриховки. Квадратики сгруппированы четверками, частота штриховки в каждой четверке одинакова, а ориентация различна. Таким образом, каждая мира содержит 25 полей с различными частотами штриховки. Первое поле содержит четыре квадратика с самой грубой штриховкой, последнее (двадцать пятое) - четыре квадратика с самой мелкой штриховкой. Всего мир пять, самая крупная № 5. Мира № 4 вдвое мельче и т.д.
Линейная разрешающая способность характеризует минимальное расстояние d
между разрешенными точками изображения. |
d F , |
Величины и d связаны друг с другом соотношением |
|
где F - фокусное расстояние объектива. |
|
Разрешающая способность идеального объектива определяется только дифракцией. В этом случае разрешаются по Релею два удаленных точечных объекта, угловое расстояние между которыми
твор 1,22 D ,
где D - диаметр объектива; - длина волны.
Ход работы:
Красный фильтр=6500 А0.
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Номер разрешающегося |
Номер миры |
D,мм |
эксп |
теор |
поля |
|
|
|
|
16 |
3 |
46,7 |
0,00002175 |
0,00001698 |
15 |
3 |
37,5 |
0,00002375 |
0,00002115 |
13 |
3 |
26,7 |
0,00002950 |
0,00002970 |
9 |
3 |
19,1 |
0,00003950 |
0,00004152 |
10 |
4 |
13,1 |
0,00006650 |
0,00006053 |
8 |
4 |
9,5 |
0,00008900 |
0,00008347 |
Зеленый фильтр=5500 А0.
Номер разрешающегося |
Номер миры |
D,мм |
эксп |
теор |
поля |
|
|
|
|
17 |
3 |
46,7 |
0,00002100 |
0,00001437 |
16 |
3 |
37,5 |
0,00002375 |
0,00001789 |
12 |
3 |
26,7 |
0,00002500 |
0,00002513 |
10 |
3 |
19,1 |
0,00003325 |
0,00003513 |
12 |
4 |
13,1 |
0,00005250 |
0,00005122 |
8 |
4 |
9,5 |
0,00007450 |
0,00007063 |
Фиолетовый фильтр=4200 А0.
Номер разрешающегося |
Номер миры |
D,мм |
эксп |
теор |
поля |
|
|
|
|
16 |
3 |
46,7 |
0,00001975 |
0,00001097 |
15 |
3 |
37,5 |
0,00002100 |
0,00001366 |
14 |
3 |
26,7 |
0,00002500 |
0,00001919 |
8 |
3 |
19,1 |
0,00003325 |
0,00002683 |
11 |
4 |
13,1 |
0,00005000 |
0,00003911 |
7 |
4 |
9,5 |
0,00006650 |
0,00005394 |
Расчетные формулы:теор=1,22* D ,
i
эксп= F ,
где i- расстояние между штрихами миры,
F- фокусное расстояние объектива коллиматора, F=160 см =1,6 м.
Пример расчета:
Красный фильтр, =6500 А0=650 нм = 6,5*10-7м, № разрешающегося поля – 15, № лиры 3
i, =8,7мкм = 4*8,7*10-6м D=46,7мм = 46,7*10-3м,
эксп= 4 *8,4 *10 6 2,175*10 5 , 1,6
теор=1,22* 6,5 *10 73 1,698 *10 5 46,7 *10
Построим графики функций эксп= f(D) и теор= f(D).
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
|
|
Красный фильтр |
|
|
a эксп |
|
||
|
|
|
|
a теор |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00010000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00008000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00006000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00004000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00002000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00000000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
14 |
19 |
24 |
29 |
34 |
39 |
44 |
49 |
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
Зеленый фильтр |
|
a эксп |
|
|
|
|
|
a теор |
0,00008000 |
|
|
|
|
0,00007000 |
|
|
|
|
0,00006000 |
|
|
|
|
0,00005000 |
|
|
|
|
0,00004000 |
|
|
|
|
0,00003000 |
|
|
|
|
0,00002000 |
|
|
|
|
0,00001000 |
|
|
|
|
0,00000000 |
|
|
|
|
9 |
19 |
29 |
39 |
49 |
|
Фиолетовый фильтр |
|
a эксп |
|
|
|
|
|
a теор |
0,00007000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00006000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00005000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00004000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00003000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00002000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00001000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00000000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
14 |
19 |
24 |
29 |
34 |
39 |
44 |
49 |
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943