42270

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПРИЗМ

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

По критерию Релея раздельное наблюдение изображения 1 и 2 двух близко расположенных точечных объектов возможно когда расстояние x между ними равно радиусу центрального дифракционного кружка т. В этом случае контраст элементов результирующего изображения который вычисляется по формуле .26 показан объектив в фокальной плоскости которого построены дифракционные изображения 1 и 2 с расстоянием x между ними. Использование критерия Релея приводит к контрасту результирующего изображения К=026.

Русский

2013-10-28

601 KB

36 чел.

- 46 -

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПРИЗМ

Цель работы - расчет и практическое измерение предельного разре-шения набора призм Дове.

Качество оптических систем и призм, входящих в состав этих сис-тем, можно характеризовать разрешающей способностью.

  1.  

Рис.25. Разрешающая способность безаберрационной

оптической системы

Для оптических систем, работающих совместно с глазом, в частно-сти для зрительных труб, под разрешающей способностью понимают наименьший угол, под которым видны раздельно две бесконечно удаленные точки.

Пусть предметом для безаберрационной оптической системы с круг-лым входным зрачком является бесконечно удаленный точечный объект. Изображение этого объекта будет дифракционным пятном рассеяния, состо-ящим из центрального кружка и ряда колец, в которых освещенность падает до нуля.

Размер дифракционного пятна рассеяния принято характеризовать радиусом r  центрального кружка (кружка Эри), в котором сосредоточена большая часть энергии. Этот радиус составляет величину

(21)

где f - фокусное расстояние объектива зрительной трубы, D – свето-вой диаметр объектива.

Наложение дифракционных изображений двух бесконечно уда-ленных точечных источников иллюстрируется на рис.25. Результирующее распределение освещенностей, показанное пунктиром, образуется путем суммирования ординат распределений 1 и 2. По критерию Релея раздельное наблюдение изображения 1 и 2 двух близко расположенных точечных объектов возможно, когда расстояние x между ними равно радиусу центрального дифракционного кружка, т.е. x = r. В этом случае контраст элементов результирующего изображения, который вычисляется по формуле .составляет величину К=0,26.

Теперь определим угол Д, характеризующий разрешающую способ-ность в случае наблюдения бесконечно удаленных точечных объектов. На рис.26 показан объектив, в фокальной плоскости которого построены дифракционные изображения 1 и 2 с расстоянием x между ними. Угол определится как,

(22)

Полагая x = r и подставив в (22) значение r из (21), получим,

(23)

Подставив в (23) =0,00055[мм], получим  или 

(24)

где D[мм].

Использование критерия Релея приводит к контрасту результирую-щего изображения К=0,26. Однако глаз способен различать два незави-симых изображения точек при К=0,03...0,05 (т.е. при несколько меньшем провале в результирующем распределении освещенности, чем показано на рис.25). Для этого значения контраста расстояние между изображениями точек x=0,86r и, соответственно,

(25)

Угловое разрешение, полученное по формуле (25), можно считать теоретическим пределом.

Разрешающую способность приборов, используемых для наблюде-ния удаленных объектов (зрительные трубы, телескопы, специальные наблюдательные приборы), характеризуют угловой величиной .

Где - предельный угол разрешения глаза, Г - видимое увеличение прибора.

Применительно к задаче контроля разрешающей способности опти-ческой системы изображение, построенное этой оптической системой должно наблюдаться глазом с достаточным увеличением (через микроскоп или окуляр). В этом случае выполняется условие Д и на результаты на-блюдений не влияет ограниченная разрешающая способность глаза.

Размер изображения, построенного реальной оптической системой, может сильно отличаться от дифракционного, определенного по формуле (21). На размер изображения влияют аберрации оптической системы, неоднородность материала оптических деталей по показателю преломления, свильность, двойное лучепреломление, погрешности формы и располо-жения поверхностей оптических деталей. В результате реальная разре-шающая способность может быть хуже, чем вычисленная по формулам (24), (25).

Описание установки

Установка (рис.26) состоит из зрительной трубы 1 с фокусными расстояниями объектива об.з.т.= 1200[мм] и окуляра ок.= 16[мм] и колли-матора 2 с фокусным расстоянием объектива к = 1200[мм].

Рис.26. Оптическая схема установки

В фокальной плоскости объектива коллиматора установлена штриховая мира - стеклянная пластинка с нанесенной на неё таблицей (рис.27), которую составляют 25 элементов в виде квадратиков. Каждый элемент содержит четыре группы  параллельных светлых полос, разделенных тем-ными промежутками и расположенных под углами 90 и 45. Ширина тем-

ных промежутков убывает от элемента 1 к элементу 25 по закону геометри-

Рис.27. Штриховая мира

ческой прогрессии со знаменателем: .

В зависимости от фокусного расстояния  объектива коллиматора каждому элементу миры соответствует определенный угол разрешения , указанный в прилагаемой к описанию таблице. Угол разрешения  элемен-та миры, т.е. угловое расстояние между серединами соседних полос этого элемента:

, (26)

где а - ширина светлой полосы, [мм]. В данной лабораторной уста-новке используют миру №3.

Содержание работы

  1.  Определить точность, обеспечиваемую лабораторной установкой.
  2.  Вычислить и измерить разрешающую способность призм.

Методические указания и порядок выполнения работы

  1.  Измерить диаметр окружности, вписанной во входную грань, т.е. световой диаметр D призмы, и рассчитать теоретический угол  разреше-ния: .
  2.  Измерить световые диаметры D объектива коллиматора и зритель-ной трубы. Определить их дифракционную разрешающую способность:

.

  1.  Определить видимое увеличение зрительной трубы Гт и окуляра Гок :

.

  1.  Определить разрешающую способность зрительной трубы, огра-ниченную разрешающей способностью глаза , где - идеальный угол разрешения глаза, равный 60. Проверить, обеспечивает ли объектив зрительной трубы необходимую разрешающую способность, сравнив д и зт.

5.Определить практические предельные углы разрешения призм (призм.практ.), для чего:

- ввести в ход параллельных лучей испытуемую призму, установив её на столик между коллиматором и зрительной трубой;

- из двух изображений миры в фокальной плоскости окуляра выбрать то, которое получается при прохождении светового пучка через призму Дове;

- добиться четкого изображения миры фокусировкой окуляра зри-тельной трубы;

- определить номер последнего элемента миры, штрихи которого разрешаются во всех четырех направлениях;

- по прилагаемой таблице (нормали мир) найти значение предель-ного угла разрешения  (табличное), соответствующего номеру этого элемента;

- откорректировать табличное значение для разрешения в соответ-ствии с предельным углом объектива зрительной трубы (зт.), (  призмы табличное, есть разрешающая сила оптической системы состоящей из компонентов с разной разрешающей силой: 1) зрительной трубы (зт.); 2) призмы ( призмы практическое).

- отметить качество полученного изображения миры.

6. Полученные результаты занести в таблицу 1.

Таблица 1

призмы

последнего разрешаемого элемента миры

Качество изображения миры (двоение, окрашенность и т.д.)

 призмы табличное

 призмы практичес-кое (скорректи-рованное)

 призмы  теоретичес-кое

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

  1.  Краткую теоретическую часть.
  2.  Схему экспериментальной установки.
  3.  Основные расчетные формулы и результаты расчетов.
  4.  Таблицу экспериментальных и расчетных данных.
  5.  Сравнение теоретической и практической разрешающих способ-ностей.
  6.  Вывод, а также объяснение причины расфокусировки изображения миры, получающейся для ряда призм.

Контрольные вопросы

  1.  Что такое разрешающая способность?
  2.  Для чего в лабораторной установке для контроля разрешения призм осуществляется параллельный ход лучей?
  3.  Почему мира устанавливается в фокальной плоскости объектива коллиматора?
  4.  Почему в фокальной плоскости окуляра зрительной трубы полу-чается два изображения миры?
  5.  Какие причины вызывают расфокусировку изображения миры?

Литература

  1.  Кривовяз Л.М., Пуряев Д.Т., Знаменская М.А. Практика оптичес-кой измерительной лаборатории. - М.: Машиностроение, 1974г.
  2.  Чуриловский В.Н. Теория оптических приборов. - М.: Машино-строение, 1966г..


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54012. Theatre Lessons for children 62.5 KB
  Many of the skills learned in playing are social skills. Most games worth playing are highly social and have a problem that needs solving within them- an objective point in which each individual must become involved with others while attempting to reach a goal.
54013. Опис графічних операцій у мові програмування Паскаль 139.5 KB
  Мета: Ввести поняття про графічних операторів у Паскалі. Навчити учнів правильно складати програми по обробці графічних функцій й операцій.
54014. Квадратні рівняння 329 KB
  Пропоную конспекти різних типів уроків де розкрито різні способи організації самостійної роботи з учнями при вивченні теми Квадратні рівняння. Квадратне рівняння. Повні та неповні квадратні рівняння їх розв’язання.
54015. Популярність. Популярні зірки 154 KB
  The topic of the today’s lesson is “The Famous Pop Stars”. Well, at the today’s lesson we’re speaking about people who want to be famous. You’ll read the text. You’re going to revise grammar (Past Simple and Present Perfect). By the end of the lesson you’ll be able to ask and answer the questions about pop idols.
54016. Англійська мова у 6 класі «Our English» 193.5 KB
  How do you do, my dears? Are you in a good mood? Are you ready for the lesson? We have got an interesting and unusual lesson today. It will be a competition to see who is the wisest, the most attentive and the most active. The winner will be given a tasty present. Do you want to take part in this competition? So, go ahead!
54018. Индивид, индивидуальность, личность и общество как производители и носители культуры 37 KB
  Индивидом обычно называют единичного конкретного человека, рассматриваемого в качестве биосоциального существа. Понятие «человек», как правило, употребляют, желая показать принадлежность какого-либо лица к человеческому роду (Homo sapiens), а также тот факт, что данное лицо обладает всеобщими, свойственными всем людям чертами и качествами. От этих двух понятий необходимо отличать понятие «личность».
54019. Структура культуры и ее элементы 42.5 KB
  Структура культуры — строение культуры, состоящей из субстанциональных элементов (опредмечиваются в ее ценностях и нормах) и функциональных элементов (характеризуют процесс культурной деятельности, различные ее стороны и аспекты)...
54020. Лексические игры на уроках английского языка 28 KB
  Лексические игры используются в самых различных целях: при введении нового лексического материала для закрепления его в памяти учащихся и для развития их устной речи. Лексические игры преследуют следующие цели: познакомить учащихся с новыми словами и их сочетаниями; тренировать учащихся в употреблении лексике в ситуациях приближенных к естественной обстановке; активизировать речемыслительную деятельность учащихся; развивать речевую реакцию. Лексические игры сосредоточивают внимание учащихся исключительно на лексическом материале...