2.8. Компенсаторы
Компенсаторы имею достаточно широкое распространение в измерительной технике в качестве элементов различных отсчетных устройств, регистрирующих и юстирующих приспособлений. Компенсаторами могут служит различные оптические детали, такие как плоскопараллельные пластинки, клинья, системы зеркал, клинно-фокусные и афскальные линзы. Основным требованием, предъявляемым к компенсатору, является его способность преобразования пучка лучей, приводящая к небольшому смещению изображения, при достаточно большом изменении положения компенсатора.
Рассмотри некоторые типы компенсаторов.
1. Качающаяся плоскопараллельная пластинка. При рассмотрении работы плоскопараллельной пластинки мы имели формулу:
,
где - угол падения луча на входную грань пластинки.
Из этой формулы мы видим, что смещение луча d0 , а в измерительной технике его лучше обозначить z , прямо пропорционально толщине пластинки d углу ее наклона 1 и зависит еще от сорта стекла ( n ).
Рис. 2.8.1
На рис. 2.8.1 представлена схема, показывающая работу плоскопараллельной пластинки в оптическом микрометре.
Например, при толщине пластинки d = 10 мм , n = 1.5 , смещение изображения на величину 0.01 мм получается при наклоне 1 = 0.001 рад, или 10’ .
2. Клин, перемещающийся вдоль оптической оси (рис.46).
Как мы имели:
,
где - преломляющий угол клина, - угол отклонения луча клином. Из рис. 2.8.2 можно записать, что z = l. , то есть
.
Тогда смещение изображения
Рис. 2.8.2
Перемещение клина отсчитывается по шкале, проградуированной непосредственно по величине смещения изображения.
Глава 3. Основные свойства идеальной оптической системы
3.1. Идеальная оптическая система
Реальные оптические системы, используемые в оптических приборах, обладают рядом недостатков, так называемыми аберрациями, которые ухудшают качество изображения и ограничивают некоторые параметры, определяющие свойства системы. Формулы для расчета прохождения пучка лучей через такие системы достаточно сложны и еще более трудоемкими и сложными являются расчеты оптических систем, направленные на уменьшение аберраций до таких величин, которые позволяют получить системы с хорошим качеством изображения.
Использование сложного математического аппарата, применяемого при аберрационных расчетах, при предварительном, так называемом габаритном расчете, крайне нецелесообразно. При габаритных расчетах допускается возможность создания идеальной оптической системы, с помощью которой можно получить изображение предмета без всяких искажений, сколь угодно большой величины широкими пучками лучей.
Идеальной оптической системе приписываются определенные свойства, часть которых действительна и для реальной оптической системы.
Во всякой оптической системе существует геометрическая связь между двумя пространствами. В одном пространстве располагаются предметы, объекты, проектируемые оптической системой, это пространство предметов. В другом пространстве системой образуются изображение этих предметов – пространство изображений. Эти пространства не обязательно располагаются по разные стороны от оптической системы, возможны и другие варианты, о чем более подробно будет указано в параграфе, посвященному построению изображений.
Пространство изображений связаны между собой множеством лучей, проходящих через оптическую систему. Каждому лучу в пространстве предметов соответствует свой луч в пространстве изображений. Такие соответствующие друг другу лучи, предмет и изображение и так далее, находяшиеся в разных пространствах, называются сопряженными.
Основные положения идеальной оптической системы состоят в том, что:
а). всякой прямой пространства предметов соответствует только одна прямая пространства изображений;
б). каждой точке пространства предметов соответствует в пространстве изображений одна сопряженная точка, это второе положение, как правило, не выполняется, поэтому вводя его, мы идеализируем оптические системы;
в). всякой плоскости пространства предметов соответствует одна сопряженная плоскость пространства изображения;
г). плоскость, перпендикулярная к оптической оси, изображается также плоскостью, перпендикулярной к оси системы.