2. Оптическая схема прибора с описанием хода лучей.
Лучи света от лампы 1 через зелёный светофильтр 2 освещают сетку коллиматора 3, которая находится в фокальной плоскости объектива 4. При отсутствии очковой линзы из объектива 4 выходит параллельный пучок лучей, который, пройдя защитное стекло 5, попадает в объектив 6 зрительной трубы.
Далее лучи собираются в фокальной плоскости объектива 6,в которой помещена не подвижная сетка с круговой шкалой и вращающаяся сетка с перекрестием 7.
Из окуляра 8 выходит параллельный пучок лучей. Наблюдая в окуляр, наблюдатель увидит сетку с круговой шкалой. На защитное стекло 5, которое находится в задней фокальной плоскости объектива 4, помещается измеряемая линза. При этом, для того чтобы сетку 3 увидеть в объективе 4, её необходимо приблизить к объективу или отодвинуть от него в зависимости от положительной или отрицательной рефракции измеряемой линзы. Вместе с сеткой смещается шкала диоптрий 10, по которой с помощью отсчётного микроскопа 9 определяется рефракция измеряемой линзы относительно неподвижного индекса, нанесённого на пластинку 11. Шкала 10 проградуирована от -25 до + 25дптр. Зеркало 12 предназначено для подсветки шкалы 10 и пластинки 11.
Сетка 7предназначена для определения направления призматичности очковой линзы, а также для определения положения главных меридианов астигматической очковой линзы.
При астигматизме изображения кружочков на сетке 3 вытягиваются в линии, которые располагаются параллельно одному из двух главных меридианов очковой линзы.
Контрольный стеклянный шарик 13 сигнализирует о включении прибора.
3.Габаритный расчёт оптической системы.
Габаритный расчёт является первым этапом расчёта оптической системы. В процессе габаритного расчёта устанавливают число составляющих систему компонентов, решающих ту или иную задачу, их взаимное расположение, примерные поперечные и продольные размеры, фокусные расстояния отдельных компонентов
Начинается габаритный расчёт с согласования технических условий, предъявляемых к оптической системе, т. е. согласование увеличений, угловых или линейных полей, диаметров зрачков, удаление выходного зрачка, продольных и поперечных размеров системы в зависимости от технического задания на систему.
Затем определяют составляющие систему элементы и их основные параметры: фокусные расстояния, угловые или линейные поля, апертуры или относительные отверстия, световые диаметры. При этом поперечные и продольные размеры системы должны оставаться в определённых пределах.
При габаритном расчёте несущественно, является ли данный компонент простой линзой или комбинацией из нескольких линз – расчёт ведётся исходя из предположения, что оптическая система состоит из бесконечно тонких компонентов, для которых справедливы формулы идеальной оптической системы.
Результаты расчёта остаются справедливыми и для системы, состоящей из компонентов конечной толщины, разница состоит только в том, что фокусные расстояния и сопряжённые отрезки отсчитываются от соответствующих главных плоскостей, при этом изменяется длина реальной системы, которая отличается от длины системы, состоящей из тонких компонентов, на величину, равную сумме расстояний между главными плоскостями отдельных компонентов.
Результат габаритного расчёта можно считать приемлемым, если основные оптические характеристики отдельных компонентов не выходят за пределы, установленные на практике.
При расчёте оптических систем следует стремиться к использованию готовых компонентов, освоенных в производстве, так как это значительно удешевляет приборы и ускоряет их изготовление.
Габаритный расчёт систем необходимо выполнять, поясняя его необходимым количеством рисунком.
Габаритный расчёт ведём по следующим исходным данным:
Гм = -5х –увеличение микроскопа.
Βоб= -0,8х – увеличение проекционной системы
Sоб = -90– расстояние от предмета до объектива.
А= 0,04 –
1.Определим фокусное расстояние объектива
f'=250xГок
f'ок= 250x0,16
f'ок= 40
2.Определяем увеличение окуляра
Гок = Гм/ Βоб
Гок = -5x/ -0,8x
Гок =6,25
3.По заданной числовой апертуре определим диаметр выходного зрачка D' микроскопа:
D' = 500xА /-Гм
D' = 500x 0,04/-5х
D' =-4х (мм)
4. Из каталогов окуляров микроскопов(Лб., с. 248, табл. 456) выберем окуляр Гюйгенса с увеличением 4х (ели при расчете получилось другое значение увеличение окуляра, линейное поле его определить из каталога окуляров: 3х => 22мм, 4х =>20 мм,5х =>18 мм, 6х =>16мм, 10х =>12 мм)
Линейное поле 2y' такого окуляра составляет 20 мм.
-4х =>20 мм
5. Угловое поле 2 w' окуляра:
tgw' = у'/f'ок
w' = 10°, 2w' = 20°
f'ок = tg 10°x 10°
f'ок=1,76
6. Определим линейное поле микроскопа:
2у = 2у'/| βоб|
20/-0,8х -25 (мм)
2у= -25 (мм)
7.Определим положение изображения, создаваемое объективом, определяется отрезкомS'об:
Sоб = S'об х βоб
Sоб = -90 х (-0,8х)
Sоб =72мм
8. Определим фокусное расстояние объектива:
f'об= S'обS'об = βоб
Sоб
f'ок =72/ 1- (-0,8 х) = 40 (мм)
9. Определим положение входного зрачка:
f 'об = - f 'об = - 40 мм
Zоб = Sоб - f об
Zоб= -90- (-40)
Zоб=-50 мм
10. Определим положение входного зрачка:
Z'об = S'об - f'ок
Z'об = 72-40 = 32 мм
Z' = Δ = 32 мм
11. Определим фокусное расстояние всего микроскопа
f 'м = f 'обх f 'ок
Δ
f 'м=- 40 x 40/32
f 'м= 50 мм
12. Определим положение входного зрачка микроскопа:
Z'р' = (f 'ок)²
Δ
Z'р'= (40)2 / 32
Z'р' = 50
13. Определим положение входного зрачка микроскопа:
Zp = f 'об х f 'об
Δ
Zp = -40 х 40_ = - 50
32
Zp= - 50
14. Определим световой диаметр окуляра:
Dок = D' + 2 a'p хtgw' = D' + 2 (f 'ок + Z'p)tgw'
Dок =20 + 2(40 + 50)tgw'
Dок =0,36397
.В результате выполнения габаритного расчета выбираются основные оптические компоненты системы. Из каталога стандартных систем выбираем окуляр с близким значением фокусного расстояния элемента к расчётному.
Т.к.f'ок= 40мм
То максимальное приближенное к нему значение из каталога
f'кат = 36.06 Dсв=5мм
r1= 18.88 d1 = 0.8 n1 = 1,0
r2= 8.95d2 = 2.0 n2 = 1,6179
r3 = -167,90n3 = 1,5489
n4 = 1,0
рассчитаем коэффициент подобия:
К = f'расч
f 'кат
где f'расч–расчётное ( требуемое ) фокусное расстояние
f 'кат – фокусное расстояние по каталогу
К – коэффициент подобия
К=40/36,06=1,10
Получился уменьшающий коэффициент подобия
Произведём расчёт с учётом коэффициента подобия
r1= r1кат х К = 18,88 х 1,10 = 20,76
r2 = r2кат х К = 8,95x 1,10 =9,84
r3 = r3кат х К =-167,90 x 1,10 =-184,50
d1 = d1кат х К =0,8 x 1,10 =0,88
d2 =d2кат x К= 2,0 x 1.10 =2,2
Значения показателей преломления умножать на коэффициент подобия не надо.
Для построения схемы окуляра используем значения из ГОСТа 1807-75
«Радиусы сферических поверхностей оптических деталей. Ряды числовых значений»
Максимально приближенные к значениям, полученным расчётным путём:
ГОСТ
r1= 20,75d1 = 0,88 n1 = 1,0
r2 =9,817 d2 =2,2n2 = 1,6179
r3 = -184,50 n3 = 1,5489
n4 = 1,0
После окончательного выбора конструктивных параметров системы (r,d,n), необходимо рассчитать оптические параметры системы. Выполнить это можно или по известным формулам (см. Справочник конструктора оптико-механических приборов с,73) или с помощью расчёта хода нулевого луча через систему.