Файл: Оптотехника.doc

Для расширения спектрального диапазона в область ультрафиолетовых и инфракрасных излучений применяют специальные ультрафиолетовые и инфракрасные микроскопы.

2. Описание лабораторной установки

В качестве объектива в микроскопе применяется сложная оптическая система, состоящая из объектива 5 с фокусным рас-стоянием f₁ = 80 мм, двух пар телескопии-ческих систем Галилея 6 и 7 и двух тубусных линз 8 с фокусным расстоянием f'₂ = 160 мм, которые строят изображения объекта в фокальных плоскостях окуляров 10. За линзами 8 установлены две призмы Шмидта 9 с крышей, выполняющие функции оборачивания изображения и отклонения оси пучков на 45.

Попеременное включение систем Галилея в ход лучей дает четыре варианта увеличений. Значения линейного увеличе-ния сложного объектива приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Параметры микроскопа

К микроскопу прилагаются два измерительных окуляра (рис.1.4 и рис.1.5).

▪ Окуляр со шкалой, выполненной в виде плоскопараллельной пластинки, на которой нанесена равномерная шкала. Оптическая схема и поле зрения окуляра показаны на рис. 1.4. Видимое увеличение окуляра Г_ок = 8^; для коррекции аметропии глаза предусмотрена диоптрийная наводка. Цена деления определяется по табл. 1.1.

▪ Окуляр-микрометр МОВ-1-15^ с видимым увеличением Г_ок =15^. Схема и поле зрения окуляра показаны на рис.1.5. Здесь в фокальной плоскости компенсационного окуляра 1 находится неподвижная сетка 2 с восемью делениями и почти вплотную к ней (зазор составляет 40-60 мкм) – подвижная сетка 3, на которой нанесены перекрестие и два штриха (бис-сектор). Перемещение сетки осуществляется при помощи микрометрического винта 4 с шагом 1 мм. Барабан винта 5 имеет 100 делений, что обеспечивает интервал одного деления, равным 0,01деления. Компенсационный окуляр 1 имеет перемещение вдоль оси на 5 дптр, что обеспечивает его диоптрийную наводку. При измерениях с помощью окулярного микрометра по неподвижной шкале 1 отсчитывают целое число мм и по барабану 4 десятые и сотые доли.

3. Задание

1. Подготовить установку для измерений. Для этого установить на предметном столике исследуемый предмет, а на микроскопе один из окуляров. Сфокусировать микроскоп и зарисовать поле зрения.

2. Измерить предложенный предмет с помощью окуляра со шкалой, для чего подсчитать число делений шкалы m, укладывающихся в изображе-нии предмета, и по формуле (1.7) вычислить искомый размер (в мм).

3. Измерить предмет окуляром с микрометром (в делениях шкалы микроскопа). Оценить воспроизводимость результатов, для чего выполнить измерения 5 раз, вычислить среднее арифметическое значение измеряемой величины и случайную погрешность измерения (доверительный интервал).

4. Сделать выводы по результатам работы и оформить отчет.

4. Методические указания к работе

1. При подготовке к работе необходимо проработать описание лабораторной работы и указанную литературу, ознакомиться с устройством измерительного микроскопа и заготовить протокол выполнения работы, включающий необходимые таблицы для записи результатов измерений.

2. На первом этапе при подготовке установки к измерениям необходимо сфокусировать окуляр микроскопа таким образом, чтобы наблюдать резкое изображение измерительной шкалы (или марки в окулярном микрометре); на втором этапе сфокусировать микроскоп таким образом, чтобы одновременно наблюдать измерительную шкалу или марку и совмещенное с ней изображение тест-объекта или измеряемого предмета.

3. При измерениях предмета его размер Y вычисляют по формуле:

Y = C m_y , (1.7)

где m_y – число делений шкалы микроскопа, укладывающихся в изображении измеряемого предмета; C – цена деления шкалы микроскопа.

4. При обработке результатов измерений и оформлении отчета руководствоваться указаниями, приведенными в приложении. Надёжность P принять равной 0,9.

Контрольные вопросы

1. Какие операции выполняют при фокусировке микроскопа и измерениях?

2. Какие функции в микроскопе выполняют объектив и окуляр?

3. Как выполнено отсчетное устройство в исследуемом микроскопе?

4. Как устроен окулярный микрометр?

5. Что понимают под продольной и поперечной наводками измери-

тельного микроскопа?

6. Какие характеристики измерительного микроскопа относятся к метрологическим?

7. В каком виде могут быть представлены результаты измерений?

Литература

1. Гавриленков В.А. Теория и расчет оптических систем: Смоленск: РИО филиала ГОУВПО «МЭИ (ТУ)» в г. Смоленске, 2010. – 120 с.

2. Афанасьев В.А. Оптические измерения. – М.: Высш. школа, 1981. – С.10- 24; 26-29.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 2

Юстировка и применение автоколлиматора

Введение

Цель работы – изучение принципов построения автоколлиматора, основного компонента оптической скамьи, а также приобретение практических навыков его юстировки и применения.

Оптическую систему (ОС), обеспечивающую совмещение прямых (выходящих из ОС) и обратных (возвращающихся в ОС) лучей (рис.2.1), называют автоколлимационной. Оптические приборы (ОП) с такими ОС называют автоколлиматорами.

Рисунок 2.1- Схема автоколлиматора:

1 – автоколлимационный окуляр; 2 – объектив; 3 – зеркало; 4 – шкала продольных перемещений; 5 – марка; 6 – шкала поперечных перемещений

Основными компонентами автоколлиматора являются объектив и автоколлимационный окуляр. Предполагается также наличие внешнего зеркала 3, обеспечивающего автоколлимацию лучей. Окулярная часть коллиматора выполнена подвижно. Смещение окуляра вдоль оси коллиматора оценивают по шкале продольных перемещений 4. Отклонение автоколлимационных лучей от нулевого положения оценивают по шкале поперечных перемещений 6.

При анализе принципа действия можно представить, что автоколлиматор состоит (рис. 2.2) из передающего канала – коллиматора (включает источник света, тест-объект), зеркала – диагональной грани светоделительного кубика и объектива и приемного канала – зрительной трубы (включает тот же объектив, шкалу, расположенную в фокальной плоскости окуляра, и окуляр).

Функции апертурной диафрагмы (АД) в передающем и приемном каналах автоколлиматора выполняет оправа объектива, функции полевой диафрагмы (ПД) в передающем канале выполняет оправа марки 5, а в приемном – оправа шкалы 6. Такое устройство автоколлиматора позволяет в зависимости от решаемых задач применять его и как коллиматор и как зрительную трубу.

Рисунок 2.2 - Оптическая развертка автоколлиматора:

1 – коллиматор; 2 – зрительная труба

Смещение сетки из фокуса объектива коллиматора F на величину z приводит к сходимости (расходимости) лучей на отрезок z' от фокуса F'. При этом согласно формуле Ньютона имеем:

z' = - ( f ')²/z , (2.1)

где f ' – фокусное расстояние объектива коллиматора.

Перемещение сетки обычно измеряют по миллиметровой шкале 4, а сходимость лучей выражают в диоптриях. При этом цену делений шкалы 4 в диоптриях находят по формуле: