Файл: Оптотехника.doc

2. Описание установки

В работе используется универсальный монохроматор УМ-2 со стеклянной оптикой, полное заполнение светом оптики монохроматора 3 обеспечивается однолинзовым конденсором 2 (рис. 6.2). В качестве источника излучения используется разрядная ртутная лампа 1, имеющая, в основном, линейчатый спектр. Лампа смонтирована в арматуре, позволяющей вывести её на оптическую ось монохроматора. Ртутная лампа используется в работе как источник нормалей длин волн.

_{Рисунок 6.2 - Схема лабораторной установки}

И

ВНИМАНИЕ!

Ртутная лампа СВД-120 является ИНТЕНСИВНЫМ источником ультрафиолетового и видимого излучений. Необходимо при эксплуатации установки соблюдать меры предосторожности:

НЕ СНИМАТЬ ЗАЩИТНОЕ СТЕКЛО,

НЕ РАССМАТРИВАТЬ ГОРЯЩУЮ ЛАМПУ.

3. Задание

1. Ознакомиться с установкой.

2. После включения преподавателем питания осветителя и разгорания лампы СВД-120 произвести юстировку установи.

3. Записать последовательно отсчеты делений барабана N, соответствующих линиям ртутного спектра λ, указанным во введении.

4. Произвести цикл измерений еще два раза.

5. Построить на графике градуировочную кривую N = f (λ).

6. Сделать выводы по работе и оформить отчёт.

4. Методические указания по работе

1. Юстировка заключается в выставлении источника излучения и конденсорной линзы на одну оптическую ось. Она осуществляется переме-щением компонентов в поперечной плоскости по высоте, а также по углу.

2. Установку ширины входной щели производят вращением микро-метрического винта при наблюдении в визуальную насадку желто-зеленой

части спектра. Необходимо добиться резкого изображения линейчатого спектра, совмещенного с резким изображением указателя длин волн.

3. Вращением барабана длин волн установить изображе­ние очередной линии на остроугольном индикаторе в поле зрения прибора и снять отсчет N со шкалы барабана. Результаты представить в таблице (см. табл. 6.1).

4. Градуировочную кривую строить по среднеарифметическим зна­чениям трёх отсчетов.

Контрольные вопросы

1. Принцип действия монохроматора.

2. Методика градуировки монохроматора по длинам волн.

3. Как добиться разрешения близко расположенных линий?

4. Проанализировать точность интерполяции по формуле Гартмана.

5. Проанализировать вид градуировочного графика.

6. Оценить источники погрешности при измерении градуировочной кривой.

7. Спектры излучения и их составляющие.

Литература

1. Иванов В.С., Золотаревский Ю.М., Котюк А.Ф. и др. Основы оптико-электронных измерений в фотонике. Учебное пособие. – М.: Логос, 2004. – 495 с.

2. Эпштейн, М.И. Измерения оптического излучения в электронике. – М.: Энергоатомиздат. – 1990. С. 176-179; 191-193.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Образец таблицы для записи результатов вычислений

Таблица 6.1 - Результаты измерений и вычислений

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 7

ИЗМЕРЕНИЕ ЯРКОСТИ ЭКРАНА

ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Введение

Цель работы – знакомство с устройством и прин­ципом действия электронно-оптического преобразователя (ЭОП), знакомство с устройством яркомера и приобретение навыков работы с фотометрическими приборами.

Распределение излучения в пределах телесного угла может быть различным. Для того чтобы характеризовать это распреде­ление, вводится понятие яркости; в системе энергетических ве­личин ей соответствует энергетическая яркость. Эта величина характеризует распределение потока по направлениям. Яркость L данной точки источника в данном направлении – это отношение силы света элемента поверхности в выбранном направлении dI к площади его проекции на плоскость, перпендикулярную этому направлению dA'.

Отсюда яркость

L = dI/dA', (7.1)

где dA' – площадь проекции элемента поверхности dA (рис. 7.1).

Поскольку

dA' = dA cosθ,

где θ – угол между нормалью к поверхности и выбранным нап­равлением, то

L = dI/dAcosθ. (7.2)

Очевидно, что при постоянной по поверхности А яркости

L = I/Acosθ.

Учитывая, что I = dФ/dΩ, яркость можно определить и так:

L=d²Ф/ dΩ dA cosθ. (7.3)

Единица энергетической яркости – ватт на стерадиан и на квадратный метр; единица яркости – кандела на квадратный метр.

Непосредственное измерение яркости путем сравнения иссле­дуемой яркости с известной встречается на практике редко (примером может служить оптическая пирометрия). Остальные методики можно разбить на две группы.

К первой относятся задачи, когда нужно определить яркость заданной точки источника, или, точнее, среднюю яркость пло­щадки на поверхности источника, достаточно малой, чтобы яр­кость в ее пределах менялась незначительно.

Ко второй группе задач относится измерение яркости, кото­рая постоянна вдоль поверхности источника, а также измерение среднего в пределах поверхности источника значения яркости.

При допуске к работе уточняются методика измерений, назначение элементов установки, устройство исследуемых ЭОПов.

2. Описание установки

Лабораторная установка включает в себя стенд, в котором смон­тированы блоки питания инфракрасного (ИК) осветителя и ЭОП прибора ПНВ-57а. Внешний вид центрального отсека стенда показан на рис 7.2. Основная часть схемы приведена на рис.7.3.

ИК-излучатель конструктивно оформлен в виде экрана 1 (см. рис. 7.2). Яркость его регулируется ручкой автотрансформатора 4 (см. рис. 7.2).

Рисунок 7.2 - Внешний вид центрального отсека стенда:

1 - ИК излучатель; 2 - тумблер и индикатор включения лабораторной уста­новки; 3 - тумблер включения ИК-излучателя; 4 - автотранс­форматор для регулирования питания ИК-излучателя; 5 – вольтметр

Оптико-электронный прибор ночного видения ПНВ-57А смонтиро­ван на стойке. Принцип работы прибора, схема которого представле­на на рис.7.4, заключается в следующем. Объектив 2 создает на поверхности кислородно-серебряно-цезиевого фотокатода 3 (красная граница фотоэффекта до 1300 нм) изображение объекта 1. При осве­щении фотокатода за счет фотоэмиссии создается электронное изображение, в котором распределение электронов соответствует фотонному распределению в оптическом изображении. Под действием ускоряющего поля с помощью фокусирующей системы 4 электроны перенося­тся в плоскость люминесцентного экрана 5 и возбуждают его. Яркость свечения отдельных элементов экрана будет соответствовать яркости элементов объекта. Окуляр 6 создает увеличенное изображе­ние, что позволяет лучше рассматривать детали изображе­ния объекта.

Рисунок 7.3 - Схема питания ИК-излучателя:

S1 - тумблер включения лабораторной установки; L1 - индикаторная лампа; S2 - тумблер включения питания ИК-излучателя; АТР - авто­трансформатор; ТР - понижающий трансформатор; L2 - лампа ИК-излучателя

Рисунок 7.4 - Схема устройства прибора ночного видения:

1 - объект; 2 - объектив; 3 - фотокатод; 4 - фокусирующая система; 5 - люминесцентный экран; 6 - окуляр