Օպտիկական համակարգերի ֆոկուսային հեռավորությունը։ Սահմանում և փորձարկման մեթոդներ

1. Օպտիկական համակարգերի ֆոկուսային հեռավորությունը

Ֆոկուսային հեռավորությունը օպտիկական համակարգի շատ կարևոր ցուցանիշ է, ֆոկուսային հեռավորության հասկացության վերաբերյալ մենք մոտավորապես ունենք պատկերացում, որը կքննարկենք այստեղ։
Օպտիկական համակարգի ֆոկուսային հեռավորությունը, որը սահմանվում է որպես օպտիկական համակարգի օպտիկական կենտրոնից մինչև ճառագայթի ֆոկուսը հեռավորությունը զուգահեռ լույսի ընկնելու դեպքում, լույսի կոնցենտրացիայի կամ դիվերգենցիայի չափանիշ է օպտիկական համակարգում: Այս հասկացությունը պատկերազարդելու համար մենք օգտագործում ենք հետևյալ դիագրամը:

Վերևում պատկերված նկարում ձախ ծայրից ընկնող զուգահեռ ճառագայթը, օպտիկական համակարգով անցնելուց հետո, զուգամիտում է պատկերի F' կիզակետին, զուգամիտող ճառագայթի հակադարձ ձգման գիծը հատվում է ընկնող զուգահեռ ճառագայթի համապատասխան ձգման գծի հետ որոշակի կետում, և այդ կետով անցնող և օպտիկական առանցքին ուղղահայաց մակերևույթը կոչվում է հետին գլխավոր հարթություն, հետին գլխավոր հարթությունը հատվում է օպտիկական առանցքի հետ P2 կետում, որը կոչվում է գլխավոր կետ (կամ օպտիկական կենտրոնական կետ), գլխավոր կետի և պատկերի կիզակետի միջև եղած հեռավորությունը մենք սովորաբար անվանում ենք կիզակետային հեռավորություն, լրիվ անվանումը՝ պատկերի արդյունավետ կիզակետային հեռավորություն։
Նկարից նաև երևում է, որ օպտիկական համակարգի վերջին մակերևույթից մինչև պատկերի F' կիզակետը հեռավորությունը կոչվում է հետին կիզակետային հեռավորություն (BFL): Համապատասխանաբար, եթե զուգահեռ ճառագայթը ընկնում է աջ կողմից, գոյություն ունեն նաև արդյունավետ կիզակետային հեռավորություն և առջևի կիզակետային հեռավորություն (FFL) հասկացություններ:

2. Ֆոկուսային հեռավորության փորձարկման մեթոդներ

Գործնականում կան բազմաթիվ մեթոդներ, որոնք կարող են օգտագործվել օպտիկական համակարգերի ֆոկուսային հեռավորությունը ստուգելու համար: Տարբեր սկզբունքների հիման վրա ֆոկուսային հեռավորության ստուգման մեթոդները կարելի է բաժանել երեք կատեգորիայի: Առաջին կատեգորիան հիմնված է պատկերի հարթության դիրքի վրա, երկրորդ կատեգորիան օգտագործում է մեծացման և ֆոկուսային հեռավորության միջև եղած կապը՝ ֆոկուսային երկարության արժեքը ստանալու համար, իսկ երրորդ կատեգորիան օգտագործում է զուգամիտող լույսի փնջի ալիքային ճակատի կորությունը՝ ֆոկուսային երկարության արժեքը ստանալու համար:
Այս բաժնում մենք կներկայացնենք օպտիկական համակարգերի ֆոկուսային հեռավորությունը ստուգելու համար լայնորեն օգտագործվող մեթոդները.

2.1Cօլիմատորի մեթոդ

Օպտիկական համակարգի ֆոկուսային հեռավորությունը չափելու համար կոլիմատորի օգտագործման սկզբունքը ներկայացված է ստորև բերված դիագրամում։

Նկարում փորձարկման պատկերը տեղադրված է կոլիմատորի ֆոկուսում: Փորձարկման պատկերի բարձրությունը y և ֆոկուսային հեռավորությունը f_cԿոլիմատորի ' կետերը հայտնի են։ Կոլիմատորի կողմից արձակված զուգահեռ ճառագայթը փորձարկվող օպտիկական համակարգի կողմից կոնվերգենցիայի ենթարկվելուց և պատկերի հարթության վրա պատկերվելուց հետո, օպտիկական համակարգի ֆոկուսային հեռավորությունը կարող է հաշվարկվել պատկերի հարթության վրա փորձարկվող պատկերի y' բարձրության հիման վրա։ Փորձարկվող օպտիկական համակարգի ֆոկուսային հեռավորությունը կարող է հաշվարկվել հետևյալ բանաձևով՝

2.2 ԳաուսյանMմեթոդ
Օպտիկական համակարգի ֆոկուսային հեռավորությունը չափելու գաուսյան մեթոդի սխեմատիկ պատկերը ներկայացված է ստորև։

Նկարում փորձարկվող օպտիկական համակարգի առջևի և հետևի գլխավոր հարթությունները ներկայացված են համապատասխանաբար P և P' նշաններով, իսկ երկու գլխավոր հարթությունների միջև հեռավորությունը d է։_PԱյս մեթոդում d-ի արժեքը_Pհամարվում է հայտնի, կամ դրա արժեքը փոքր է և կարող է անտեսվել: Ձախ և աջ ծայրերում տեղադրված են առարկա և ընդունող էկրան, և դրանց միջև հեռավորությունը գրանցվում է որպես L, որտեղ L-ը պետք է լինի փորձարկվող համակարգի ֆոկուսային հեռավորության 4-ապատիկից մեծ: Փորձարկվող համակարգը կարող է տեղադրվել երկու դիրքերում, որոնք համապատասխանաբար նշվում են որպես 1-ին և 2-րդ դիրքեր: Ձախ կողմում գտնվող առարկան կարող է հստակ պատկերվել ընդունող էկրանին: Կարելի է չափել այս երկու դիրքերի միջև հեռավորությունը (նշանակվում է որպես D): Համաձայն կոնյուգացված կապի՝ կարող ենք ստանալ՝

Այս երկու դիրքերում օբյեկտների հեռավորությունները գրանցվում են համապատասխանաբար s1 և s2, ապա s2 - s1 = D: Բանաձևից ստանալով կարող ենք ստանալ օպտիկական համակարգի ֆոկուսային հեռավորությունը հետևյալ կերպ՝

2.3Լէնսոմետր
Լենսոմետրը շատ հարմար է երկար ֆոկուսային հեռավորության օպտիկական համակարգերը փորձարկելու համար: Դրա սխեմատիկ պատկերը հետևյալն է.

Նախ, փորձարկվող օբյեկտիվը տեղադրված չէ օպտիկական ուղու վրա։ Ձախ կողմում դիտարկվող թիրախը անցնում է կոլիմացնող օբյեկտիվի միջով և դառնում զուգահեռ լույս։ Զուգահեռ լույսը զուգամիտվում է f ֆոկուսային հեռավորություն ունեցող զուգամիտող օբյեկտիվի կողմից։₂և ձևավորում է հստակ պատկեր հղման պատկերի հարթության վրա։ Օպտիկական ուղու տրամաչափումից հետո փորձարկվող օբյեկտիվը տեղադրվում է օպտիկական ուղու մեջ, և փորձարկվող օբյեկտիվի և զուգամիտող օբյեկտիվի միջև հեռավորությունը f է։₂Արդյունքում, փորձարկվող օբյեկտիվի գործողության պատճառով, լույսի ճառագայթը կվերակենտրոնանա, ինչը կհանգեցնի պատկերի հարթության դիրքի տեղաշարժի, ինչը կհանգեցնի դիագրամում նոր պատկերի հարթության դիրքում պարզ պատկերի ստացմանը: Նոր պատկերի հարթության և զուգամիտող օբյեկտիվի միջև հեռավորությունը նշանակվում է x տառով: Հիմնվելով առարկա-պատկեր հարաբերակցության վրա, փորձարկվող օբյեկտիվի ֆոկուսային հեռավորությունը կարելի է եզրակացնել հետևյալ կերպ.

Գործնականում լինզամետրը լայնորեն օգտագործվել է ակնոցային ոսպնյակների վերին ֆոկուսային չափման համար և ունի պարզ շահագործման և հուսալի ճշգրտության առավելությունները։

2.4 ԱբբեRէֆրակտոմետր

Աբբեի ռեֆրակտոմետրը օպտիկական համակարգերի ֆոկուսային հեռավորությունը ստուգելու մեկ այլ մեթոդ է: Դրա սխեմատիկ պատկերը հետևյալն է.

Փորձարկվող օբյեկտիվի առարկայի մակերեսի կողմում տեղադրեք տարբեր բարձրություններ ունեցող երկու քանոններ՝ սանդղակի 1-ը և սանդղակի 2-ը: Համապատասխան սանդղակի թիթեղների բարձրությունները y1 և y2 են: Երկու սանդղակի թիթեղների միջև հեռավորությունը e է, իսկ քանոնի վերին գծի և օպտիկական առանցքի միջև անկյունը՝ u: Սանդղակի թիթեղը պատկերվում է փորձարկվող օբյեկտիվով՝ f ֆոկուսային հեռավորությամբ: Պատկերի մակերեսի ծայրում տեղադրված է մանրադիտակ: Մանրադիտակի դիրքը փոխելով՝ ստացվում են երկու սանդղակի թիթեղների վերին պատկերները: Այս պահին մանրադիտակի և օպտիկական առանցքի միջև հեռավորությունը նշանակվում է y-ով: Ըստ առարկա-պատկեր հարաբերակցության՝ ֆոկուսային հեռավորությունը կարող ենք ստանալ հետևյալ կերպ՝

2.5 Մուարի դեֆլեկտոմետրիաՄեթոդ
Մուարեի դեֆլեկտրոմետրիայի մեթոդը կօգտագործի Ռոնչիի երկու զույգ գծեր զուգահեռ լույսի փնջերում: Ռոնչիի գիծը մետաղական քրոմի թաղանթի ցանցանման նախշ է, որը նստեցված է ապակե հիմքի վրա և սովորաբար օգտագործվում է օպտիկական համակարգերի աշխատանքը ստուգելու համար: Մեթոդը օգտագործում է երկու ցանցերի կողմից ձևավորված Մուարեի եզրերի փոփոխությունը՝ օպտիկական համակարգի ֆոկուսային հեռավորությունը ստուգելու համար: Սկզբունքի սխեմատիկ դիագրամը հետևյալն է.

Վերևում պատկերված նկարում դիտարկվող օբյեկտը, կոլիմատորի միջով անցնելուց հետո, դառնում է զուգահեռ ճառագայթ։ Օպտիկական հետագծում, առանց նախապես փորձարկվող ոսպնյակը ավելացնելու, զուգահեռ ճառագայթն անցնում է θ տեղաշարժի անկյունով և d ցանցի միջև հեռավորությամբ երկու ցանցերի միջով՝ պատկերի հարթության վրա ձևավորելով Մուարեի եզրերի հավաքածու։ Այնուհետև փորձարկվող ոսպնյակը տեղադրվում է օպտիկական հետագծում։ Սկզբնական կոլիմացված լույսը, ոսպնյակի կողմից բեկվելուց հետո, կստեղծի որոշակի ֆոկուսային հեռավորություն։ Լույսի ճառագայթի կորության շառավիղը կարելի է ստանալ հետևյալ բանաձևով՝

Սովորաբար փորձարկվող օբյեկտիվը տեղադրվում է առաջին ցանցին շատ մոտ, ուստի վերը նշված բանաձևում R արժեքը համապատասխանում է օբյեկտիվի ֆոկուսային հեռավորությանը: Այս մեթոդի առավելությունն այն է, որ այն կարող է ստուգել դրական և բացասական ֆոկուսային հեռավորության համակարգերի ֆոկուսային հեռավորությունը:

2.6 ՕպտիկականFիբերAաուտոկոլիմացիաMմեթոդ
Օպտիկական մանրաթելային ավտոկոլիմացիայի մեթոդի կիրառման սկզբունքը ոսպնյակի ֆոկուսային հեռավորությունը ստուգելու համար ներկայացված է ստորև բերված նկարում: Այն օգտագործում է մանրաթելային օպտիկա՝ դիվերգենտ ճառագայթ արձակելու համար, որն անցնում է փորձարկվող ոսպնյակի միջով, ապա հարթ հայելու վրա: Նկարում պատկերված երեք օպտիկական ուղիները համապատասխանաբար ներկայացնում են օպտիկական մանրաթելի վիճակը ֆոկուսի ներսում, ֆոկուսի ներսում և ֆոկուսից դուրս: Փորձարկվող ոսպնյակի դիրքը առաջ և ետ տեղաշարժելով՝ կարող եք գտնել մանրաթելի գլխիկի դիրքը ֆոկուսում: Այս պահին ճառագայթը ինքնակոլիմացվում է, և հարթ հայելու կողմից անդրադարձումից հետո էներգիայի մեծ մասը կվերադառնա մանրաթելի գլխիկի դիրքին: Մեթոդը սկզբունքորեն պարզ է և հեշտ է իրականացնել:

3. Եզրակացություն

Ֆոկուսային հեռավորությունը օպտիկական համակարգի կարևոր պարամետր է: Այս հոդվածում մենք մանրամասնորեն ներկայացնում ենք օպտիկական համակարգի ֆոկուսային հեռավորության հասկացությունը և դրա փորձարկման մեթոդները: Սխեմատիկ դիագրամի հետ միասին մենք բացատրում ենք ֆոկուսային հեռավորության սահմանումը, ներառյալ պատկերի կողմի ֆոկուսային հեռավորությունը, օբյեկտի կողմի ֆոկուսային հեռավորությունը և առջևից հետ ֆոկուսային հեռավորությունը հասկացությունները: Գործնականում օպտիկական համակարգի ֆոկուսային հեռավորությունը փորձարկելու բազմաթիվ մեթոդներ կան: Այս հոդվածը ներկայացնում է կոլիմատորի մեթոդի, գաուսյան մեթոդի, ֆոկուսային հեռավորության չափման մեթոդի, Աբբեի ֆոկուսային հեռավորության չափման մեթոդի, Մուարեի շեղման մեթոդի և օպտիկական մանրաթելային ավտոկոլիմացիայի մեթոդի փորձարկման սկզբունքները: Կարծում եմ, որ այս հոդվածը կարդալով՝ դուք ավելի լավ կհասկանաք օպտիկական համակարգերի ֆոկուսային հեռավորության պարամետրերը: