Дарозии фокусии системаҳои оптикӣ муайян ва усулҳои санҷиш

1.Дарозии фокусии системаҳои оптикӣ

Дарозии фокус нишондиҳандаи хеле муҳими системаи оптикӣ мебошад, ки барои мафҳуми дарозии фокус мо каму беш фаҳмиш дорем, мо дар ин ҷо дида мебароем.
Дарозии фокусии системаи оптикӣ, ки ҳамчун масофа аз маркази оптикии системаи оптикӣ то фокуси чӯб ҳангоми афтидани нури параллелӣ муайян карда мешавад, ченаки консентратсия ё дуршавии рӯшноӣ дар системаи оптикӣ мебошад. Мо барои нишон додани ин консепсия диаграммаи зеринро истифода мебарем.

Дар расми боло шуои параллелӣ, ки аз канори чап меафтад, пас аз гузаштан аз системаи оптикӣ ба фокуси тасвир F' наздик мешавад, хати паҳншавии баръакси рентгени конверсивӣ бо хати дарози мувофиқи рентгени параллели афтида дар а. нуќта ва сатње, ки аз ин нуќта мегузарад ва ба мењвари оптикї перпендикуляр аст, њамвории асосии аќиб номида мешавад, њавои асосии пас бо мењвари оптикї дар нуќтаи Р2 бурида мешавад, ки онро нуќтаи асосї (ё нуќтаи маркази оптикї) меноманд, масофаи байни нуқтаи асосӣ ва фокуси тасвир, он чизест, ки мо одатан дарозии фокусӣ меномем, номи пурра дарозии фокусии таъсирбахши тасвир аст.
Инчунин аз расм дида мешавад, ки масофа аз сатхи охирини системаи оптики то нуктаи фокуси F' тасвирро дарозии фокуси акиб (BFL) меноманд. Мутаносибан, агар нури параллелӣ аз тарафи рост афтад, мафҳумҳои дарозии фокусии муассир ва дарозии фокуси пеши (FFL) низ мавҷуданд.

2. Усулҳои санҷиши дарозии фокус

Дар амалия усулҳои зиёде мавҷуданд, ки барои санҷидани масофаи фокусии системаҳои оптикӣ истифода бурдан мумкин аст. Дар асоси принсипҳои гуногун, усулҳои санҷиши фокусиро ба се категория тақсим кардан мумкин аст. Категорияи якум ба мавқеъи ҳавопаймои тасвир асос ёфтааст, категорияи дуюм барои ба даст овардани арзиши дарозии фокус муносибати байни калонкунӣ ва дарозии фокусро истифода мебарад ва категорияи сеюм каҷшавии пеши мавҷи нури конвергентиро барои ба даст овардани арзиши дарозии фокус истифода мебарад. .
Дар ин бахш мо усулҳои маъмулан истифодашавандаи санҷиши дарозии фокусии системаҳои оптикиро муаррифӣ мекунем:

2.1CУсули оллиматор

Принсипи истифодаи коллиматор барои санҷидани дарозии фокусии системаи оптикӣ дар диаграммаи зер нишон дода шудааст:

Дар расм, намунаи санҷиш дар маркази диққати коллиматор ҷойгир карда шудааст. Баландии y намунаи санҷишӣ ва дарозии фокус f_c' аз коллиматор маълуманд. Пас аз он ки шуои параллелии аз коллиматор баровардашуда тавассути системаи оптикии озмудашуда ба хам наздик карда шуда, дар хамвории тасвир тасвир карда мешавад, дарозии фокуси системаи оптикиро дар асоси баландии y' намунаи озмоиши дар хамвории тасвир хисоб кардан мумкин аст. Дарозии фокусии системаи оптикии санҷидашуда метавонад формулаи зеринро истифода барад:

2.2 ГауссMметод
Тасвири схематикии усули Гаусс барои санҷидани дарозии фокусии системаи оптикӣ чунин нишон дода шудааст:

Дар расм ҳамворҳои асосии пеш ва пушти системаи оптикии санҷидашуда мутаносибан P ва P' нишон дода шудаанд ва масофаи байни ду ҳамвории асосӣ d мебошад._P. Дар ин усул арзиши г_Pмаълум дониста мешавад, ё ки арзиши он хурд аст ва онро нодида гирифтан мумкин аст. Объект ва экрани қабулкунанда дар канори чап ва рост ҷойгир карда мешавад ва масофаи байни онҳо ҳамчун L сабт карда мешавад, ки дар он L бояд аз масофаи фокусии системаи санҷишшаванда 4 маротиба зиёдтар бошад. Системае, ки мавриди санҷиш қарор дорад, метавонад дар ду мавқеъ ҷойгир карда шавад, ки мутаносибан ҳамчун мавқеи 1 ва мавқеи 2 ишора карда мешаванд. Объекти чапро дар экрани қабулкунанда равшан тасвир кардан мумкин аст. Масофаи байни ин ду макон (бо D нишон дода мешавад) чен кардан мумкин аст. Мувофиқи муносибати конъюгатӣ, мо метавонем:

Дар ин ду мавқеъ масофаҳои объектҳо мутаносибан ҳамчун s1 ва s2 сабт карда мешаванд, баъд s2 - s1 = D. Тавассути истихроҷи формула, мо метавонем масофаи фокусии системаи оптикиро ба таври зерин ба даст орем:

2.3Лэнзометр
Линзометр барои озмоиши системаҳои оптикии дарозии фокус хеле мувофиқ аст. Тасвири схематикии он чунин аст:

Аввалан, линзаи зери санҷиш қарордошта дар роҳи оптикӣ ҷойгир карда нашудааст. Ҳадафи дар тарафи чап мушоҳидашаванда аз линзаи коллиматорӣ мегузарад ва ба нури параллелӣ табдил меёбад. Нури параллелӣ ба воситаи линзаи конвергенӣ бо дарозии фокуси f ба ҳам наздик мешавад₂ва дар ҳавопаймои тасвири истинод тасвири равшанро ташкил медиҳад. Пас аз калибркунии роҳи оптикӣ, линзаи санҷишшаванда дар роҳи оптикӣ ҷойгир карда мешавад ва масофаи байни линзаи озмоишшуда ва линзаи конвергенсия f аст.₂. Дар натиља, аз таъсири линзаи санљидашуда, нури рўшної аз нав љойгир шуда, боиси таѓйирёбии мавќеи њамвории тасвир мегардад, ки дар натиља дар мавќеи њамвории нави тасвир дар диаграмма тасвири равшан пайдо мешавад. Масофаи байни ҳавопаймои нави тасвирӣ ва линзаи конвергенсия ҳамчун x ишора карда мешавад. Дар асоси муносибати объекту тасвир, дарозии фокусии линзаи мавриди санҷишро метавон чунин хулоса кард:

Дар амал, линзометр дар ченкунии фокусии болоии линзаҳои айнак васеъ истифода мешавад ва бартариҳои кори оддӣ ва дақиқии боэътимод дорад.

2.4 АббоRэфрактометр

Рефрактометри Аббе усули дигари санҷиши дарозии фокусии системаҳои оптикӣ мебошад. Тасвири схематикии он чунин аст:

Дар паҳлӯи сатҳи объекти санҷишшаванда ду ченаки баландиашон гуногунро ҷойгир кунед, яъне лавҳаи 1 ва лавҳаи 2. Баландии тарозуҳои мувофиқ y1 ва y2 мебошанд. Масофаи байни ду лавҳаи тарозу e ва кунҷи байни хати болоии ченак ва меҳвари оптикӣ u аст. Миқёсдор бо линзаи озмудашуда бо дарозии фокуси f тасвир карда мешавад. Дар охири сатҳи тасвир микроскоп насб карда шудааст. Бо ҳаракат додани мавқеи микроскоп тасвирҳои болоии ду пластина пайдо мешаванд. Дар ин ваќт масофаи байни микроскоп ва мењвари оптикї бо у ифода карда мешавад. Мувофиқи муносибати объекту тасвир, мо метавонем дарозии фокусро ба даст орем:

2.5 Дефлектометрияи МуарУсул
Усули дефлектометрии Муар ду маҷмӯи ҳукмҳои Рончиро дар нурҳои параллел истифода мебарад. Ҳокимияти Рончи як намунаи ба тор шабоҳати плёнкаи металлии хромӣ дар зери қабати шишагӣ ҷойгиршуда мебошад, ки одатан барои санҷиши кори системаҳои оптикӣ истифода мешавад. Ин усул тағир додани ҳошияҳои Moiré-ро истифода мебарад, ки аз ду панҷара ташкил карда шудаанд, то дарозии фокусии системаи оптикиро санҷанд. Диаграммаи схематикии принсип чунин аст:

Дар расми боло объекти мушохидашуда баъди аз коллиматор гузаштан ба нури параллел табдил меёбад. Дар роҳи оптикӣ, бидуни илова кардани линзаи санҷидашуда, нури параллелӣ аз ду панҷара бо кунҷи ҷобаҷогузории θ ва фосилаи торча d гузашта, дар ҳамвории тасвир маҷмӯи канораҳои муариро ташкил медиҳад. Сипас, линзаи озмудашуда дар роҳи оптикӣ ҷойгир карда мешавад. Нури аслии коллиматсияшуда пас аз шикастани линза масофаи муайяни фокусро ба вуҷуд меорад. Радиуси каҷшавии шуои нурро аз формулаи зерин гирифтан мумкин аст:

Одатан линзаи санҷидашаванда ба панҷараи аввал хеле наздик ҷойгир карда мешавад, бинобар ин арзиши R дар формулаи дар боло овардашуда ба масофаи фокусии линзаҳо мувофиқат мекунад. Бартарии ин усул дар он аст, ки он метавонад дарозии фокусии системаҳои дарозии фокусии мусбат ва манфиро озмоиш кунад.

2.6 ОптикӣFиберAутоколлиматсияMметод
Принсипи истифодаи усули автоколлиматсияи нахи оптикӣ барои санҷидани дарозии фокусии линза дар расми зер нишон дода шудааст. Он нахи оптикиро барои паҳн кардани чӯбҳои гуногун, ки аз линзаи озмоишшаванда мегузарад ва сипас ба оинаи ҳавопаймо истифода мебарад. Се роҳи оптикӣ дар расм шароити нахи оптикиро дар фокус, дар дохили фокус ва берун аз фокус нишон медиҳанд. Бо ҳаракат додани мавқеи линзаи зери озмоиш, шумо метавонед мавқеи сари нахро дар фокус пайдо кунед. Дар ин вақт, чӯб худ-коллиматсия мешавад ва пас аз инъикоси оинаи ҳавопаймо, қисми зиёди энергия ба ҳолати сари нах бармегардад. Ин усул аз ҷиҳати принсип оддӣ ва татбиқи осон аст.

3. Хулоса

Дарозии фокус параметри муҳими системаи оптикӣ мебошад. Дар ин мақола мо консепсияи дарозии фокусии системаи оптикӣ ва усулҳои санҷиши онро муфассал шарҳ медиҳем. Дар якҷоягӣ бо диаграммаи схематикӣ, мо таърифи дарозии фокусро шарҳ медиҳем, аз он ҷумла мафҳумҳои дарозии фокуси паҳлӯи тасвир, дарозии фокуси паҳлӯи объект ва дарозии фокусии пеш ба қафо. Дар амал усулхои зиёде барои санчидани дарозии фокуси системаи оптики мавчуданд. Ин мақола принсипҳои санҷиши усули коллиматор, усули Гаусс, усули ченкунии дарозии фокусӣ, усули ченкунии дарозии фокусии Аббе, усули каҷкунии Муар ва усули автоколлиматсияи нахи оптикиро муаррифӣ мекунад. Ман боварӣ дорам, ки бо хондани ин мақола, шумо дар бораи параметрҳои дарозии фокус дар системаҳои оптикӣ беҳтар фаҳмед.