1.Optik Sistemlerin Odak Uzaklığı
Odak uzaklığı optik sistemin çok önemli bir göstergesidir, odak uzaklığı kavramı için az çok bir anlayışa sahibiz, burada inceliyoruz.
Paralel ışık düştüğünde optik sistemin optik merkezinden ışının odağına kadar olan mesafe olarak tanımlanan bir optik sistemin odak uzaklığı, bir optik sistemdeki ışığın konsantrasyonunun veya sapmasının bir ölçüsüdür. Bu kavramı açıklamak için aşağıdaki diyagramı kullanıyoruz.
Yukarıdaki şekilde, sol uçtan gelen paralel ışın, optik sistemden geçtikten sonra, F' görüntü odağına yakınsar, yakınlaşan ışının ters uzatma çizgisi, gelen paralel ışının karşılık gelen uzatma çizgisi ile kesişir. nokta ve bu noktayı geçen ve optik eksene dik olan yüzeye arka ana düzlem adı verilir, arka ana düzlem optik eksenle ana nokta (veya optik merkez noktası) adı verilen P2 noktasında kesişir, ana nokta ile görüntünün odağı arasındaki mesafe, genellikle odak uzaklığı dediğimiz şeydir, tam adı görüntünün etkin odak uzaklığıdır.
Şekilde ayrıca optik sistemin son yüzeyinden görüntünün odak noktası F''ye kadar olan mesafeye arka odak uzaklığı (BFL) denildiği de görülebilmektedir. Buna paralel olarak, eğer paralel ışın sağ taraftan geliyorsa, etkin odak uzaklığı ve ön odak uzaklığı (FFL) kavramları da vardır.
2. Odak Uzaklığı Test Yöntemleri
Pratikte optik sistemlerin odak uzaklığını test etmek için kullanılabilecek birçok yöntem vardır. Farklı prensiplere dayalı olarak odak uzaklığı test yöntemleri üç kategoriye ayrılabilir. İlk kategori görüntü düzleminin konumuna dayanır, ikinci kategori odak uzaklığı değerini elde etmek için büyütme ve odak uzaklığı arasındaki ilişkiyi kullanır ve üçüncü kategori, odak uzaklığı değerini elde etmek için yakınsak ışık ışınının dalga cephesi eğriliğini kullanır. .
Bu bölümde optik sistemlerin odak uzaklığını test etmek için yaygın olarak kullanılan yöntemleri tanıtacağız::
2.1Colimatör Yöntemi
Bir optik sistemin odak uzaklığını test etmek için bir kolimatör kullanma prensibi aşağıdaki şemada gösterildiği gibidir:
Şekilde test deseni kolimatörün odağına yerleştirilmiştir. Test modelinin yüksekliği y ve odak uzaklığı fcKolimatörün ' biliniyor. Kolimatör tarafından yayılan paralel ışın, test edilen optik sistem tarafından yakınlaştırılıp görüntü düzleminde görüntülendikten sonra, optik sistemin odak uzaklığı, görüntü düzlemindeki test modelinin yüksekliği y' temel alınarak hesaplanabilir. Test edilen optik sistemin odak uzaklığı aşağıdaki formülü kullanabilir:
2.2 GaussMyöntem
Bir optik sistemin odak uzaklığını test etmek için Gauss yönteminin şematik şekli aşağıda gösterilmiştir:
Şekilde test edilen optik sistemin ön ve arka ana düzlemleri sırasıyla P ve P' olarak temsil edilmektedir ve iki ana düzlem arasındaki mesafe d'dir.P. Bu yöntemde d'nin değeriPbilindiği kabul edilir veya değeri küçük olup göz ardı edilebilir. Sol ve sağ uçlara bir nesne ve bir alıcı ekran yerleştirilir ve aralarındaki mesafe L olarak kaydedilir; burada L'nin, test edilen sistemin odak uzaklığının 4 katından büyük olması gerekir. Test edilen sistem sırasıyla konum 1 ve konum 2 olarak belirtilen iki konuma yerleştirilebilir. Soldaki nesne alıcı ekranda net bir şekilde görüntülenebilir. Bu iki konum arasındaki mesafe (D ile gösterilir) ölçülebilir. Eşlenik ilişkiye göre şunları elde edebiliriz:
Bu iki konumda nesne mesafeleri sırasıyla s1 ve s2 olarak kaydedilir, ardından s2 - s1 = D olur. Formül türetme yoluyla optik sistemin odak uzaklığını aşağıdaki gibi elde edebiliriz:
2.3Lensometre
Lensometre, uzun odak uzaklığına sahip optik sistemleri test etmek için çok uygundur. Şematik şekli aşağıdaki gibidir:
İlk olarak, test edilen lens optik yola yerleştirilmemektedir. Solda gözlenen hedef, yönlendirme merceğinden geçerek paralel ışık haline gelir. Paralel ışık, odak uzaklığı f olan yakınsak bir mercek tarafından birleştirilir.2ve referans görüntü düzleminde net bir görüntü oluşturur. Optik yol kalibre edildikten sonra, test edilen lens optik yola yerleştirilir ve test edilen lens ile yakınsak lens arasındaki mesafe f'dir.2. Sonuç olarak, test edilen merceğin hareketine bağlı olarak ışık hüzmesi yeniden odaklanacak, görüntü düzleminin konumunda bir kaymaya neden olacak ve diyagramdaki yeni görüntü düzleminin konumunda net bir görüntü elde edilecektir. Yeni görüntü düzlemi ile yakınsak mercek arasındaki mesafe x olarak gösterilir. Nesne-görüntü ilişkisine dayanarak test edilen merceğin odak uzaklığı şu şekilde çıkarılabilir:
Pratikte lensometre, gözlük camlarının üst odak ölçümünde yaygın olarak kullanılmaktadır ve basit kullanım ve güvenilir hassasiyet avantajlarına sahiptir.
2.4 RahipRefraktometre
Abbe refraktometresi, optik sistemlerin odak uzunluğunu test etmek için başka bir yöntemdir. Şematik şekli aşağıdaki gibidir:
Test edilen merceğin nesne yüzeyi tarafına, ölçek plakası 1 ve ölçek plakası 2 olmak üzere farklı yüksekliklere sahip iki cetvel yerleştirin. Karşılık gelen ölçek plakalarının yüksekliği y1 ve y2'dir. İki ölçek plakası arasındaki mesafe e'dir ve cetvelin üst çizgisi ile optik eksen arasındaki açı u'dur. Ölçeklenen, f odak uzaklığına sahip test edilen mercek tarafından görüntülenir. Görüntü yüzeyinin ucuna bir mikroskop yerleştirilmiştir. Mikroskop konumunu hareket ettirerek iki ölçek plakasının üst görüntüleri bulunur. Bu sırada mikroskop ile optik eksen arasındaki mesafe y olarak gösterilir. Nesne-görüntü ilişkisine göre odak uzaklığını şu şekilde elde edebiliriz:
2.5 Hareli DeflektometriYöntem
Moiré deflektometri yöntemi, paralel ışık huzmelerinde iki takım Ronchi kuralını kullanacaktır. Ronchi kararı, genellikle optik sistemlerin performansını test etmek için kullanılan, bir cam alt tabaka üzerine biriktirilen metal krom filmin ızgara benzeri bir modelidir. Yöntem, optik sistemin odak uzaklığını test etmek için iki ızgara tarafından oluşturulan Moiré saçaklarındaki değişikliği kullanır. Prensipin şematik diyagramı aşağıdaki gibidir:
Yukarıdaki şekilde gözlenen nesne kolimatörden geçtikten sonra paralel bir ışın haline gelmektedir. Optik yolda, önce test edilen merceği eklemeden paralel ışın, θ yer değiştirme açısına ve d ızgara aralığına sahip iki ızgaradan geçerek görüntü düzleminde bir dizi Moiré saçağı oluşturur. Daha sonra test edilen lens optik yola yerleştirilir. Orijinal paralelleştirilmiş ışık, mercek tarafından kırıldıktan sonra belirli bir odak uzaklığı üretecektir. Işık ışınının eğrilik yarıçapı aşağıdaki formülden elde edilebilir:
Genellikle test edilen mercek ilk ızgaraya çok yakın yerleştirilir, dolayısıyla yukarıdaki formüldeki R değeri merceğin odak uzaklığına karşılık gelir. Bu yöntemin avantajı pozitif ve negatif odak uzaklığı sistemlerinin odak uzaklığını test edebilmesidir.
2.6 OptikFiberAotomatik kolimasyonMyöntem
Lensin odak uzaklığını test etmek için fiber optik otomatik kolimasyon yöntemini kullanma prensibi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Test edilen mercekten geçen ve daha sonra bir düzlem aynaya geçen farklı bir ışın yaymak için fiber optik kullanır. Şekildeki üç optik yol sırasıyla odak içindeki, odak içindeki ve odak dışındaki optik fiberin koşullarını temsil eder. Test edilen merceğin konumunu ileri geri hareket ettirerek fiber başlığının odak noktasındaki konumunu bulabilirsiniz. Bu sırada ışın kendi kendine hizalanır ve düzlem ayna tarafından yansıtıldıktan sonra enerjinin çoğu fiber başlığının konumuna geri döner. Yöntem prensip olarak basit ve uygulanması kolaydır.
3.Sonuç
Odak uzaklığı bir optik sistemin önemli bir parametresidir. Bu yazıda optik sistem odak uzaklığı kavramını ve test yöntemlerini detaylandırıyoruz. Şematik diyagramla birlikte, görüntü tarafı odak uzaklığı, nesne tarafı odak uzaklığı ve önden arkaya odak uzaklığı kavramlarını içeren odak uzaklığının tanımını açıklıyoruz. Pratikte bir optik sistemin odak uzaklığını test etmek için birçok yöntem vardır. Bu makale kolimatör yönteminin, Gauss yönteminin, odak uzaklığı ölçüm yönteminin, Abbe odak uzaklığı ölçüm yönteminin, Moiré saptırma yönteminin ve optik fiber otomatik kolimasyon yönteminin test ilkelerini tanıtmaktadır. Bu makaleyi okuyarak optik sistemlerde odak uzaklığı parametrelerini daha iyi anlayacağınıza inanıyorum.
Gönderim zamanı: Ağu-09-2024
