1. Lungimea fonică a sistemelor optice
Lungimea focală este un indicator foarte important al sistemului optic, pentru conceptul de distanță focală, avem mai mult sau mai puțin o înțelegere, analizăm aici.
Lungimea focală a unui sistem optic, definită ca distanța de la centrul optic al sistemului optic până la focalizarea fasciculului atunci când este incident de lumină paralelă, este o măsură a concentrației sau divergenței luminii într -un sistem optic. Folosim următoarea diagramă pentru a ilustra acest concept.
In the above figure, the parallel beam incident from the left end, after passing through the optical system, converges to the image focus F', the reverse extension line of the converging ray intersects with the corresponding extension line of the incident parallel ray at a point, and the surface that passes this point and is perpendicular to the optical axis is called the back principal plane, the back principal plane intersects with the optical axis at point P2, which se numește punctul principal (sau punctul de centru optic), distanța dintre punctul principal și focalizarea imaginii, este ceea ce numim de obicei distanța focală, numele complet este distanța focală eficientă a imaginii.
De asemenea, se poate vedea din figură că distanța de la ultima suprafață a sistemului optic până la punctul focal f 'al imaginii se numește distanța focală din spate (BFL). În mod corespunzător, dacă fasciculul paralel este incident din partea dreaptă, există și concepte de distanță focală eficientă și focală frontală (FFL).
2. Metode de testare a lungimii focale
În practică, există multe metode care pot fi utilizate pentru a testa distanța focală a sistemelor optice. Pe baza diferitelor principii, metodele de testare a distanței focale pot fi împărțite în trei categorii. Prima categorie se bazează pe poziția planului de imagine, a doua categorie folosește relația dintre mărire și distanța focală pentru a obține valoarea focală, iar a treia categorie folosește curbura pe malul untului al fasciculului de lumină convergentă pentru a obține valoarea focală.
În această secțiune, vom introduce metodele utilizate în mod obișnuit pentru testarea distanței focale a sistemelor optice: adi
2.1CMetoda olimator
Principiul utilizării unui colimator pentru a testa distanța focală a unui sistem optic este așa cum se arată în diagrama de mai jos:
În figură, modelul de testare este plasat la focalizarea colimatorului. Înălțimea y a modelului de testare și a distanței focale fc„Dintre colimator sunt cunoscute. După ce fasciculul paralel emis de colimator este convertit de sistemul optic testat și imaginat pe planul imaginii, distanța focală a sistemului optic poate fi calculată pe baza înălțimii y 'a modelului de testare pe planul imaginii. Distanța focală a sistemului optic testat poate folosi următoarea formulă:
2.2 GaussianMEtod
Figura schematică a metodei gaussiene pentru testarea distanței focale a unui sistem optic este prezentată ca mai jos:
În figură, planurile principale din față și din spate ale sistemului optic testat sunt reprezentate ca P și P ', iar distanța dintre cele două planuri principale este dP. În această metodă, valoarea lui DPeste considerat a fi cunoscut, sau valoarea sa este mică și poate fi ignorată. Un obiect și un ecran de primire sunt plasate la capetele stângi și dreapta, iar distanța dintre ele este înregistrată ca L, unde L trebuie să fie mai mare de 4 ori mai mare decât distanța focală a sistemului testat. Sistemul testat poate fi plasat în două poziții, notat ca poziția 1 și, respectiv, poziția 2. Obiectul din stânga poate fi clar imaginat pe ecranul de primire. Distanța dintre aceste două locații (notate ca D) poate fi măsurată. Conform relației conjugate, putem obține:
La aceste două poziții, distanțele obiectului sunt înregistrate ca S1 și, respectiv, S2, apoi S2 - S1 = D. Prin derivarea formulei, putem obține distanța focală a sistemului optic ca mai jos:
2.3Lesometru
Lensometrul este foarte potrivit pentru testarea sistemelor optice cu lungimea focală lungă. Figura sa schematică este următoarea:
În primul rând, obiectivul testat nu este plasat pe calea optică. Ținta observată din stânga trece prin obiectivul de colimare și devine lumină paralelă. Lumina paralelă este convergată de o lentilă convergentă cu o distanță focală de f2și formează o imagine clară la planul imaginii de referință. După ce calea optică este calibrată, lentila sub testare este plasată pe calea optică, iar distanța dintre obiectivul testat și obiectivul convergent este f f2. Drept urmare, datorită acțiunii obiectivului testat, fasciculul de lumină va fi refocalizat, provocând o schimbare în poziția planului imaginii, rezultând o imagine clară în poziția noului plan de imagine în diagramă. Distanța dintre noul plan de imagine și lentila convergentă este notată ca x. Pe baza relației obiect-imagine, distanța focală a obiectivului testat poate fi dedusă ca:
În practică, lensometrul a fost utilizat pe scară largă în măsurarea focală superioară a lentilelor de spectacole și are avantajele funcționării simple și a preciziei fiabile.
2.4 ABERefractometru
Refractometrul ABE este o altă metodă pentru testarea distanței focale a sistemelor optice. Figura sa schematică este următoarea:
Puneți doi conducători cu înălțimi diferite pe partea de suprafață a obiectului a lentilei în testare, și anume scalează 1 și scalează pe placul 2. Înălțimea de pelatele corespunzătoare sunt Y1 și Y2. Distanța dintre cele două scale de pelate este E, iar unghiul dintre linia superioară a conducătorului și axa optică este u. Scalajul este imaginat de lentila testată cu o distanță focală de F. Un microscop este instalat la capătul suprafeței imaginii. Prin deplasarea poziției microscopului, se găsesc imagini de vârf ale celor două scale de periferie. În acest moment, distanța dintre microscop și axa optică este notată ca y. Conform relației obiect-imagine, putem obține distanța focală ca ：
2.5 Deflectometrie MoireMetodă
Metoda deflectometrie Moiré va folosi două seturi de hotărâri Ronchi în fascicule de lumină paralelă. Ronchi Hotărârea este un model asemănător grilei de film de crom metalic depus pe un substrat de sticlă, utilizat în mod obișnuit pentru testarea performanței sistemelor optice. Metoda utilizează schimbarea în marginea Moiré formată de cele două grătare pentru a testa distanța focală a sistemului optic. Schema schematică a principiului este următoarea ：
În figura de mai sus, obiectul observat, după trecerea prin colimator, devine un fascicul paralel. În calea optică, fără a adăuga mai întâi lentila testată, fasciculul paralel trece prin două grătare cu un unghi de deplasare de θ și o distanțare de grâu a lui D, formând un set de margini Moiré pe planul imaginii. Apoi, obiectivul testat este plasat pe calea optică. Lumina colimată originală, după refracție de către obiectiv, va produce o anumită distanță focală. Raza de curbură a fasciculului de lumină poate fi obținută din următoarea formulă ：
De obicei, obiectivul sub testare este plasat foarte aproape de prima grătare, astfel încât valoarea R în formula de mai sus corespunde distanței focale a obiectivului. Avantajul acestei metode este că poate testa distanța focală a sistemelor focale pozitive și negative.
2.6 OpticFIberAUtocollimareMEtod
Principiul utilizării metodei de autocollime a fibrei optice pentru a testa distanța focală a obiectivului este prezentat în figura de mai jos. Folosește fibra optică pentru a emite un fascicul divergent care trece prin obiectivul testat și apoi pe o oglindă plană. Cele trei căi optice din figură reprezintă condițiile fibrei optice în cadrul focalizării, în centrul atenției și, respectiv, în afara focalizării. Prin deplasarea poziției lentilei sub testare înainte și înapoi, puteți găsi poziția capului de fibre la focalizare. În acest moment, fasciculul este auto-colimat, iar după reflectarea oglinzii plane, cea mai mare parte a energiei va reveni în poziția capului de fibre. Metoda este simplă în principiu și ușor de implementat.
3.Conclusion
Lungimea focală este un parametru important al unui sistem optic. În acest articol, detaliem conceptul de distanță focală a sistemului optic și metodele sale de testare. Combinate cu diagrama schematică, explicăm definiția distanței focale, inclusiv conceptele de distanță focală din partea imaginii, distanța focală din partea obiectului și distanța focală din față-back. În practică, există multe metode pentru testarea distanței focale a unui sistem optic. Acest articol introduce principiile de testare ale metodei colimatorului, metoda gaussiană, metoda de măsurare a lungimii focale, metoda de măsurare a lungimii focale, metoda de deviere a MOIRé și metoda de autocollimare a fibrelor optice. Cred că citind acest articol, veți avea o mai bună înțelegere a parametrilor focale în sistemele optice.
Timpul post: 09-2024 august
