of 44 /44
http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/ POKÓJ 18/11 BUD. A - 1 Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak POMIARY OPTYCZNE 1 Metody sprawdzania instrumentów optycznych Wykład 9 Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Katedra Optyki i Fotoniki Wydział Podstawowych Problemów Techniki Politechnika Wrocławska

POMIARY OPTYCZNE 1

  • Upload
    buihanh

  • View
    278

  • Download
    8

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: POMIARY OPTYCZNE 1

http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/

POKÓJ 18/11 BUD. A-1

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

POMIARY OPTYCZNE 1

Metody sprawdzania instrumentów optycznych

Wykład 9

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Katedra Optyki i Fotoniki

Wydział Podstawowych Problemów Techniki

Politechnika Wrocławska

Page 2: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIAR POWIĘKSZENIA LUPY

Powiększenie lupy definiuje się jako stosunek tangensa kąta pod

jakim widzimy przedmiot przez lupę, gdy przedmiot ten znajduje się

w płaszczyźnie ogniskowej przedmiotowej lupy, do tangensa kąta,

pod którym widzimy ten przedmiot okiem nieuzbrojonym z odległości

250 mm.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Tyle definicja, a wzór obliczeniowy:

Można więc zmierzyć ogniskową lupy jedną ze znanych już metod,

podstawić do powyższego wzoru i obliczyć (nominalne) powiększenie

lupy.

Page 3: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIAR POWIĘKSZENIA LUPY

Inny sposób pomiaru powiększenia lupy:

Przez lupę oglądamy podziałkę przedmiotową y. Dzięki płytce szklanej

ustawionej pod kątem 45° możemy jednocześnie obserwować obraz

podziałki przedmiotowej y i podziałkę obrazową y’. Oko staramy się ustawić

w płaszczyźnie ogniskowej lupy, a suma odcinków MO i OB Powinna wynosić

250 mm.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Należy zwrócić uwagę na fakt, że w

tej metodzie pomiaru przedmiot nie

znajduje się w płaszczyźnie

ogniskowej przedmiotowej lupy,

gdyż oko akomoduje na skończoną

odległość MOB. Chcąc ustawić

prawidłowe ustawienie lupy,

należałoby w miejsce podziałki

ustawić kolimator o ogniskowej

obiektywu 250 mm z podziałką w

płaszczyźnie ogniskowej.

Page 4: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIAR POWIĘKSZENIA MIKROSKOPU

Powiększenie mikroskopu wyraża się wzorami:

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

(ten wzór już był – pytanie, co oznaczają poszczególne symbole?)

Ale można je też wyrazić inaczej:

(fm’ to ogniskowa obrazowa całego układu (ujemna!), a n to

współczynnik załamania ewentualnej immersji)

- to powiększenie poprzeczne obiektywu

- to powiększenie wizualne okularu

Page 5: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIAR POWIĘKSZENIA MIKROSKOPU

Określenie powiększenia mikroskopu przez pomiar powiększenia

obiektywu i okularu:

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Powiększenie poprzeczne obiektywu można określić posiadając mikroskop o

zmiennej (mechanicznie) długości tubusu.

Przy nominalnej długości tubusu wkładamy weń okular mikroskopowy z podziałką i

krzyżem. Na stoliku mikroskopu kładziemy podziałkę przedmiotową o znanej skali.

Ogniskujemy mikroskop tak aby obraz podziałki przedmiotowej znalazł się w

płaszczyźnie podziałki okularu. Następnie wyjmujemy okular mikroskopu i władamy

okular mikrometryczny. Zmieniamy długość tubusu tak, aby obraz podziałki

przedmiotowej znalazł się w płaszczyźnie siatki okularu mikrometrycznego i

mierzymy wielkość obrazu podziałki przedmiotowej.

Powiększenie wizualne okularu mierzymy jak poprzednio (lupy).

Page 6: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIAR POWIĘKSZENIA MIKROSKOPU

Pomiar za pomocą aparatu do rysowania Abbego:

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

UWAGA: Znowu, jak w przypadku

lupy, chcąc zapewnić prawidłową

akomodację oka, należałoby

zastosować kolimator i rysować

„przez niego”.

Page 7: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIAR POWIĘKSZENIA MIKROSKOPU

Pomiar za pomocą lunety:

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Mikroskop możemy potraktować jako lupę o ujemnej ogniskowej obrazowej fm’.

Za mikroskopem M ustawiamy lunetkę L. W płaszczyźnie ogniskowej obiektywu

posiada ona podziałkę na płytce lub okular mikrometryczny, którym mierzymy

wielkość y’ obrazu odcinka y podziałki przedmiotowej, utworzonego przez

mikroskop i obiektyw lunetki. Mikroskop jest zogniskowany na podziałkę.

Go –powiększenie okularu lunetki

Page 8: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIAR POWIĘKSZENIA LUNET

Pomiar „w warunkach polowych”:

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

(Pomiar najprostszy, choć niezbyt dokładny.)

Celujemy badaną lunetą na łatę (co to?), znajdującą się od obiektywu w

znacznej odległości, jednak takiej, abyśmy mogli widzieć jej działki okiem

nieuzbrojonym. Obserwując działki łaty jednym okiem przez lunetę,

drugim zaś bezpośrednio, określamy ile działek N’ widzianych przez

lunetę pokrywa się z N działkami łaty widzianej okiem nieuzbrojonym.

N’ =10

N =5

Page 9: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIAR POWIĘKSZENIA LUNET

Pomiar metodą określania jej powiększenia poprzecznego:

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

PRZYPOMNIENIE: Powiększenie G lunety określa się stosunkiem tangensa

kąta w’ pod jakim widać daleki przedmiot przez lunetę do tangensa kąta

w, pod którym widzimy ten przedmiot okiem nieuzbrojonym.

Schemat lunety Keplera:

Page 10: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIAR POWIĘKSZENIA LUNET

Pomiar metodą określania jej powiększenia poprzecznego – c.d.:

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Niezmiennik (dla układów doskonałych):

Stąd:

Tak więc powiększenie poprzeczne lunety ma stałą wartość, niezależną

od odległości przedmiotu! Wartość powiększenia wizualnego lunety

można więc wyznaczyć przez określenie wielkości jej powiększenia

poprzecznego.

W celu dokonania pomiaru przed obiektywem lunety umieszczamy skalę

z podziałką, a obraz tej podziałki, utworzony przez układ lunety,

obserwujemy i mierzymy za pomocą dynametru Ramsdena (PATRZ

DALEJ!).

Page 11: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIAR POWIĘKSZENIA LUNET

Pomiar za pomocą kolimatora i lunety:

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Kolimator: 2 kreski: Pomocnicza luneta pomiarowa:Badana luneta:

Page 12: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIAR POWIĘKSZENIA LUNET

Pomiar za pomocą kolimatora i lunety – c.d.:

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Praktyczna realizacja pomiaru:

Page 13: POMIARY OPTYCZNE 1

DIAFRAGMY W INSTRUMENTACH OPTYCZNYCH

Każdy instrument optyczny składa się z elementów o skończonych wymiarach.

Jest to przyczyną tego, ze tylko część strumienia świetlnego wysyłanego przez

punkty przestrzeni przedmiotowej może być wykorzystana przez układ optyczny

instrumentu i może on wytworzyć obraz tylko pewnej części przestrzeni

przedmiotowej. Od wymiarów części optycznych przyrządu i diafragm (przesłon)

zależy więc jasność obrazu tworzonego przez ten przyrząd oraz jego pole widzenia

(nie wspominając o ograniczeniach dyfrakcyjnych!).

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Przesłony przyrządów optycznych mają zwykle kształt koła ze środkiem lezącym

na osi optycznej przyrządu.

Rozróżniamy przesłony określające jasność przyrządu (aperturowe) i

przesłony ograniczające pole widzenia przyrządu (polowe). A JAKIE BYŁY

DEFINICJE TYCH PRZYSŁON?

Istnieją jeszcze przesłony, które powodują polepszenie jakości obrazu przez

zatrzymanie promieni obarczonych dużymi aberracjami (regulowane; przesłony

irysowe).

Page 14: POMIARY OPTYCZNE 1

DIAFRAGMY W INSTRUMENTACH OPTYCZNYCH

Obraz przesłony aperturowej w przestrzeni przedmiotowej nazywa się

źrenicą wejściową przyrządu optycznego, a obraz tej przesłony w

przestrzeni obrazowej – źrenicą wyjściową.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Źrenice te mogą być materialne lub mogą być obrazami przysłony,

znajdującej się wewnątrz układu optycznego. Źrenicę wejściową stanowi ta

przesłona (lub jej obraz), która ma najmniejszą wielkość kątową przy

obserwacji z osiowego punktu przedmiotu.

Page 15: POMIARY OPTYCZNE 1

DIAFRAGMY W INSTRUMENTACH OPTYCZNYCH

Polem widzenia nazywamy część przestrzeni przedmiotowej, której punkty mogą

być odwzorowane przez rozpatrywany układ optyczny. Jeśli przedmioty znajdują się

w dużej odległości od układów optycznych (lunety!), to pole widzenia podaje się w

wartościach kątowych – w innym przypadku podaje się je w milimetrach.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Obraz przysłony polowej w przestrzeni przedmiotowej nazywa się luką wejściową,

w przestrzeni obrazowej zaś – luką wyjściową. Lukę wejściową stanowi więc ta

przysłona (lub jej obraz), która ma najmniejszą wielkość kątową przy obserwacji ze

środka źrenicy wejściowej. Kąt, pod jakim widać lukę wejściową ze środka źrenicy

wejściowej nazywamy kątem pola widzenia.

Page 16: POMIARY OPTYCZNE 1

DIAFRAGMY W INSTRUMENTACH OPTYCZNYCH

Rzeczywiste pole widzenia układu

optycznego jest większe niż 2w

(promienie z punktów C, C’!).

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Zjawisko stopniowego

zmniejszania jasności obrazu

utworzonego przez pęki promieni o

coraz to większych rozwartościach

nazywamy winietowaniem .

Współczynnik winietowania (dla

danego kąta pola widzenia) to

stosunek czynnego pola źrenicy

wejściowej do całej płaszczyzny

źrenicy.

Page 17: POMIARY OPTYCZNE 1

DIAFRAGMY W INSTRUMENTACH OPTYCZNYCH

W układach optycznych przyrządów pomiarowych stosuje się często tzw.

telecentryczny bieg promieni głównych w przestrzeni przedmiotowej lub obrazowej.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Oznacza to po prostu, że w przestrzeni obrazowej promienie główne (przechodzące przez

środek przesłony aperturowej) biegną równolegle do osi optycznej przyrządu – dzieje się to

wtedy, gdy przesłona aperturowa (lub jej obraz=źrenica) leży w płaszczyźnie ogniskowej

przedmiotowej. Niezależnie od położenia podziałki pomiarowej na rysunku poniżej,

zmierzymy wtedy prawidłowo odległość między punktami A’B’.

Page 18: POMIARY OPTYCZNE 1

DIAFRAGMY W INSTRUMENTACH OPTYCZNYCH

Analogicznie można zastosować telecentryczny bieg promieni w

przestrzeni przedmiotowej – gdy przy stałej odległości płytki ogniskowej od

obiektywu nie możemy zapewnić stałej odległości przedmiotu od tego

obiektywu. W tym przypadku przesłonę aperturową umieszcza się w

płaszczyźnie ogniskowej obrazowej układu: źrenica wejściowa układu leży

nieskończenie daleko i promienie główne, tworzące obraz, biegną

równolegle do osi optycznej w przestrzeni przedmiotowej. Przesunięcie

przedmiotu nie zmieni odczytu w płaszczyźnie podziałki.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Page 19: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIARY POLA WIDZENIA

Pomiar pola widzenia lupy i mikroskopu:

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Pole widzenia lupy i mikroskopu określa się w mierze liniowej przez

obserwację podziałki przedmiotowej. Długość zaobserwowanej przez lupę

(przy nieruchomym oku) lub mikroskop części podziałki stanowi wielkość

ich pola widzenia, wyrażona w milimetrach.

f’ – ogniskowa lupy; G – powiększenie lupy; Ø – średnica czynna lupy w milimetrach;

Page 20: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIARY POLA WIDZENIA

Pomiary pola widzenia lunet:

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Pole widzenia lunet wyraża się kątem, pod jakim widzimy obraz przesłony

polowej w przestrzeni przedmiotowej ze środka źrenicy wejściowej.

W lunetach Keplera źrenicę wejściową stanowi zwykle oprawa obiektywu.

Luka wejściowa leży w bardzo dużej odległości od obiektywu. Przysłona

polowa znajduje się w płaszczyźnie ogniskowej obrazowej obiektywu.

W lunetach Galileusza źrenicą wyjściową układu jest źrenica oka, która

znajduje się w odległości 10-15 mm od okularu. Źrenicą wejściową jest

obraz źrenicy oka – w praktyce leży on… z tyłu, za głową obserwatora.

Przesłonę polową stanowi oprawa obiektywu. Ponieważ luka wejściowa nie

leży w płaszczyźnie przedmiotu, nie obserwujemy ostrego ograniczenia

pola widzenia lunety, lecz stopniowe przyciemnianie obrazu w kierunku do

brzegu pola widzenia.

Page 21: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIARY POLA WIDZENIA

Pomiary pola widzenia lunet typu Keplera:

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Pole widzenia lunet typu Keplera można wyznaczyć na goniometrze.

Badaną lunetę umieszczamy na stoliku goniometru tak, aby oś obrotu

stolika przechodziła przez płaszczyznę źrenicy wejściowej lunety.

„Celownik” goniometru naprowadzamy na ostry obraz jednego a następnie

drugiego brzegu przesłony pola widzenia lunety.

Bezpośrednio możemy wyznaczyć pole widzenia za pomocą kolimatora

szerokokątnego z kątową podziałką naniesioną na jego płytce ogniskowej.

Kątową wielkość pola widzenia lunety określamy obserwując przez badaną

lunetę tę podziałkę. W przypadku lunety Keplera brzeg pola widzenia jest

ostro zaznaczony.

Bezpośrednio (choć niedokładnie) można zmierzyć kąt pola widzenia

lunety za pomocą teodolitu (CO TO?) poprzez obserwację dalekich punktów

krajobrazu na brzegach pola widzenia a następnie pomiar kąta teodolitem.

Page 22: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIARY POLA WIDZENIA

Pomiary pola widzenia lunet typu Keplera i Galileusza:

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Za pomocą kolimatora szerokokątnego można także zmierzyć pole

widzenia lunet typu Galileusza. W tym przypadku jednak średnica

obiektywu kolimatora musi być większa niż średnica obiektywu badanej

lunety; w przeciwnym razie oprawa obiektywu kolimatora może stać się

przysłoną pola widzenia lunety! Na brzegach pola lunety obserwujemy

stopniowe zaciemnienie obrazu.

W warunkach „polowych” pole widzenia lunety możemy określić za pomocą łaty

geodezyjnej, ustawionej w odległości znanej i dużej (minimum 100 ogniskowych).

Obserwujemy przez lunetę długość odcinka łaty, który mieści się w jej polu

widzenia.

Page 23: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIARY POLA WIDZENIA

Pomiary wielkości obrazowego pola widzenia lunet:

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Obrazowym polem widzenia przyrządu optycznego nazywamy kąt 2w’

pod którym widać obraz przysłony polowej ze środka źrenicy wyjściowej.

Pomiar kąta 2w’ lunety można wykonać na goniometrze analogicznie jak

w przypadku pomiaru kąta pola widzenia przedmiotowego – tyle, że oś

obrotu stolika goniometru musi leżeć w płaszczyźnie źrenicy wyjściowej

przyrządu. W przypadku lunet Galileusza przyjmujemy, że źrenica wyjściowa

(oko!) leży ok. 10 mm za ostatnią powierzchnią okularu przyrządu.

Page 24: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIARY POLA WIDZENIA

Pomiary wielkości obrazowego pola widzenia lunet – c.d.:

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Pole widzenia obrazowe można również określić za pomocą kolimatora

szerokokątnego. Lunetę należy zwrócić okularem w stronę kolimatora. Ponieważ

obserwacje prowadzimy „od tyłu” (od strony obiektywu) więc otrzymujemy obraz

pomniejszony – w celu jego powiększenia używamy dodatkowej lunetki,

umożliwiającej wyraźną obserwację kresek podziałki kolimatora.

Inna metoda (ale również w „odwrotnym biegu”): przed okularem badanej lunety

ustawiamy w dość dużej odległości podziałkę i obserwujemy jej obraz od strony

obiektywu przez lunetkę pomocniczą.

Page 25: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIARY ŹRENIC

Jeśli źrenicę wejściową przyrządu stanowi oprawa obiektywu (lunety

Keplera), to jej średnicę mierzymy po prostu suwmiarką…

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

W przypadku gdy przesłona aperturowa znajduje się wewnątrz przyrządu,

wówczas średnicę jej obrazu w przestrzeni przedmiotowej (czyli: źrenicy

wyjściowej) możemy zmierzyć mikroskopem pomiarowym.

Średnicę źrenicy wejściowej przyrządów optycznych mierzymy

dynametrem np. Ramsdena (miało być na wykładzie 3… ale… może…

trzeba by…).

Pomiary źrenic obiektywów fotograficznych są istotne ze względu na fakt,

że wielkość tej źrenicy decyduje o ilości światła, docierającego do

obiektywu a w efekcie do kliszy/matrycy CCD.

Page 26: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIARY ŹRENIC

Dynametr Ramsdena

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Dynametr składa się z achromatycznej lupy o powiększeniu 10x umieszczonej w przesuwnej

oprawie A, przesuwanej na gwincie w rurce B. W oprawie A umieszczona jest przesłona D z

otworkiem. Otworek powinien znajdować się w płaszczyźnie ogniskowej obrazowej lupy a jego

średnica powinna być mniejsza niż średnica źrenicy oka (1-1,5 mm). W rurce B umieszczona

jest płytka ogniskowa P z podziałką co 0,1 mm. Cała rurka B przesuwana jest z kolei w

zewnętrznej oprawie R (ten przesuw mierzymy, gdy chcemy wyznaczyć odległość źrenicy

wyjściowej przyrządu od dynametru).

Płytka P służy do pomiaru źrenicy wejściowej lunet i mikroskopów. Przesłona D zapewnia

telecentryczny bieg promieni głównych w przestrzeni przedmiotowej.

Page 27: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIAR APERTURY NUMERYCZNEJ

OBIEKTYWÓW MIKROSKOPOWYCH

Oświetlenie obrazu utworzonego przez mikroskop zależy od wielkości

apertury numerycznej jego obiektywu. Od wielkości tej apertury zależy tez

najważniejsza własność obiektywu – jego zdolność rozdzielcza.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

PRZYPOMNIENIE: Aperturą numeryczna obiektywu mikroskopu nazywamy

iloczyn sinusa połowy kąta rozwarcia stożka promieni aperturowych przez

współczynnik załamania ośrodka, zapełniającego przestrzeń między

przedmiotem i obiektywem.

Page 28: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIAR APERTURY NUMERYCZNEJ

OBIEKTYWÓW MIKROSKOPOWYCH

Mikroskop ogniskujemy na przesłonę z małym

otworkiem O, przed którym w znacznej (w porównaniu z

ogniskową obiektywu) odległości L znajduje się

podziałka AB. Obraz podziałki A’B’ zostanie utworzony

prawie w ognisku obrazowym obiektywu. Dla

zapewnienia osiowego kierunku obserwacji można

wstawić w tubus w miejsce okularu mały otworek O’. W

przypadku obiektywów o niewielkich powiększeniach

możemy ten obraz oglądać okiem nieuzbrojonym; dla

większych obserwujemy podziałkę A’B’ przy pomocy

pomocniczego mikroskopu.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Na tle jasnego krążka obiektywu obserwujemy obraz

skali AB i zauważamy, jakie kreski podziałki są

widoczne na brzegu jasnego krążka źrenicy wyjściowej

obiektywu.

Page 29: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIAR APERTURY NUMERYCZNEJ

OBIEKTYWÓW MIKROSKOPOWYCH

Wygodnym i niewielkim przyrządem do pomiaru apertury obiektywów

mikroskopowych jest apertometr Abbego. (Wykorzystuje zasadę pomiaru

opisaną uprzednio).

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Page 30: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIARY PARALAKSY POŁOŻENIA

PRZYPOMNIENIE: Zjawisko paralaksy położenia występuje w przyrządach

celowniczych i mikroskopach odczytowych, posiadających płytki ogniskowe z

naniesioną siatką/krzyżem/układem linii. Jeśli rzeczywisty obraz mierzonego

układu punktów nie leży w płaszczyźnie tej płytki, to położenie tego obrazu zmienia

się przy przesuwaniu oka w płaszczyźnie źrenicy wyjściowej przyrządu.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

W przyrządach, posiadających wewnętrzne ogniskowanie, paralaksę

usuwamy przesuwem układu ogniskującego, wprowadzając obraz

obserwowanego przedmiotu w płaszczyznę siatki płytki ogniskowej przyrządu.

Page 31: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIARY PARALAKSY POŁOŻENIA

W przyrządach celowniczych lunetowych nie posiadających układu

ogniskującego ważny jest kątowy błąd, jaki popełnić możemy na skutek

paralaksy przy przesuwaniu oka od jednego do drugiego brzegu źrenicy

wyjściowej przyrządu. Sprawdzenie lunety na paralaksę można dokonać

przez obserwację dalekiego punktu, który powinien być ostro ograniczony.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

W warunkach fabrycznych stosuje się do sprawdzenia paralaksy

długoogniskowe kolimatory (f’k = 600-1200 mm). Otwór czynny obiektywu

kolimatora powinien być większy niż źrenica wejściowa badanej lunety.

W niektórych przyrządach optycznych, np. dalmierzach (CO TO? Do czego

służy?), paralaksa musi być bardzo dokładnie usunięta. W takich

przypadkach można zastosować stereoskopowe urządzenie do

sprawdzania paralaksy.

Page 32: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIARY PARALAKSY POŁOŻENIA

W płaszczyźnie ogniskowej okularu Ok badanej lunety znajduje się płytka

ogniskowa z naniesionym znaczkiem A. Niech A1 oznacza obraz nieskończenie

dalekiego punktu, utworzonego przez obiektyw lunety. Jeśli punkt A1 nie leży w

płaszczyźnie płytki ogniskowej (paralaksa!), to z okularu wyjdzie pęk promieni

rozbieżnych. Obserwując obrazy punktów A i A1 na brzegach źrenicy wyjściowej za

pomocą dwóch równoległych lunetek, przy obserwacji dwuocznej, zaobserwujemy,

że obrazy te nie leżą w jednej płaszczyźnie.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Do celów obserwacji dwuocznej, ze

względu na możliwy zbyt duży rozstaw

lunetek, należy zastosować specjalny

pryzmat rozdzielający.

Page 33: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIARY PARALAKSY POŁOŻENIA

Cały układ paralaksometru:

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Page 34: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIARY SKRĘCENIA OBRAZU

Nieprawidłowe ustawienie układu pryzmatów lub zwierciadeł w

przyrządzie optycznym może być przyczyną skręcenia obrazu.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Przy sprawdzaniu skręcenia obrazu układów bezogniskowych (lunet)

stosuje się urządzenie zbudowane z kolimatora K i lunetki pomocniczej L.

Obraz krzyża kolimatora K pokrywa się z krzyżem lunetki pomocniczej L.

Na płytce ogniskowej kolimatora znajduje się krzyż i

dwie krótkie poziome kreski w odległości l od siebie.

Jedną z tych poziomych kresek przecinają dwie kreski,

znajdujące się w odległości 2e.

Page 35: POMIARY OPTYCZNE 1

POMIARY SKRĘCENIA OBRAZU

Badaną lunetę umieszczamy w uchwycie, umożliwiającym możliwość skręcania

lunety w płaszczyźnie pionowej i poziomej. Obiektyw lunety kierujemy w kierunku

kolimatora. Obserwując przez okular krzyż płytki ogniskowej lunetki L skręcamy

badana lunetę LB w ten sposób, aby obraz punktu przecięcia pojedynczej poziomej

kreski kolimatora z pionową kreską krzyża kolimatora znalazł się na pionowej

kresce krzyża lunetki L. Sprawdzamy, czy pionowa kreska krzyża lunetki nie

wychodzi z pola tolerancji (wyznaczonego przez te małe, pionowe kreseczki w

odległości 2e).

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Page 36: POMIARY OPTYCZNE 1

SPRAWDZANIE PODZIAŁEK PRZYRZĄDÓW

Mikroskopy i lunety pomiarowe maja podziałki, których obraz w

przestrzeni przedmiotowej powinien mieć określoną wielkość liniową lub

kątową.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Podziałki mikroskopu sprawdza się za pomocą wzorcowych podziałek

zwanych mikrometrami przedmiotowymi (skalami mikrometrycznymi).

Mikrometr taki umieszcza się przed obiektywem mikroskopu i obserwuje

się obraz podziałki wzorcowej w płaszczyźnie podziałki mikroskopu (np.

podziałki okularu). Dokładność pomiaru zależy od grubości i jakości

wykonania kresek obu podziałek i od dokładności ustawienia mikroskopu

(paralaksa!).

W analogiczny sposób za pomocą mikrometru przedmiotowego cechuje

się śrubowe okulary mikrometryczne, określając wartość elementarnej

działki na bębnie okularu.

UWAGA: Cechowanie skali mikroskopu powinno być przeprowadzone

oddzielnie dla każdego obiektywu! (CZEMU?)

Page 37: POMIARY OPTYCZNE 1

SPRAWDZANIE PODZIAŁEK PRZYRZĄDÓW

Podziałki lunet znajdują się w płaszczyźnie rzeczywistego obrazu bardzo

dalekich przedmiotów. Obrazy te są tworzone przez obiektyw.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Sprawdzanie podziałek w lunetach wykonuje się teodolitem,

goniometrem lub kolimatorem szerokokątnym albo tez przy użyciu

specjalnych tablic. Ponieważ podziałki znajdują się w płaszczyźnie

ogniskowej obiektywu więc ich obraz obserwowany od strony obiektywu

będzie znajdował się bardzo daleko. Teodolit ustawiamy blisko lunety,

celujemy w jej obiektyw; naprowadzamy lunetę teodolitu na poszczególne

kreski podziałki i na kręgu teodolitu odczytujemy kątowe ich wartości.

Przy pomiarze na goniometrze lunetę badaną ustawiamy na stoliku

goniometru i pomiar wykonujemy jego lunetą.

Page 38: POMIARY OPTYCZNE 1

SPRAWDZANIE RÓWNOLEGŁOŚCI OSI

PRZYRZĄDÓW DWUOCZNYCH

W przyrządach dwuocznych promienie główne wychodzące z osiowego

punktu przedmiotu po wyjściu z okularów przyrządu powinny być do siebie

równoległe – w przeciwnym razie, przy dwuocznej obserwacji otrzymamy

dwojenie obrazu lub co najmniej oczy nasze szybko odczują zmęczenie.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Doświadczalnie stwierdzono, że oczy nie odczuwają zmęczenia jeśli

zbieżność promieni głównych wychodzących z okularów nie przekracza

kąta 1° w płaszczyźnie przechodzącej przez środek źrenic oczu.

Rozbieżność promieni głównych wychodzących z okularu może dochodzić

do 3°, rozbieżność zaś w kierunku prostopadłym nie może przekraczać

kata 30’.

Do sprawdzania powyższych warunków stosuje się lunetki podwójne.

Ogniskowa obiektywów lunetek wynosi f’ob≈80 mm a okularów f’ok≈20 mm.

Odległość między środkami źrenic wyjściowych lunetek wynosi około 65

mm. Obiektywy oprawia się w mimośrodach celem łatwej regulacji

równoległości osi lunetek.

Page 39: POMIARY OPTYCZNE 1

SPRAWDZANIE ZDOLNOŚCI ROZDZIELCZEJ LUNET

PRZYPOMNIENIE: Zdolnością rozdzielczą układu optycznego nazywamy

własność rozdzielania obrazów dwóch blisko siebie leżących punktów.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Do pomiaru zdolności rozdzielczej używa się różnego rodzaju testów, na

których rysuje się lub nanosi metodą fotograficzną różnokierunkowe

kreski.

Zdolność rozdzielczą lunet określamy kątem między promieniami

głównymi, wychodzącymi z dwóch rozdzielonych przez jej układ optyczny

nieskończenie dalekich punktów. W tym przypadku należy więc umieścić

test w płaszczyźnie ogniskowej przedmiotowej obiektywu

długoogniskowego kolimatora (f’k=600-1200 mm).

Dwie tego samego typu lunety, posiadające tę sama zdolność rozdzielczą,

mogą tworzyć obrazy niejednakowej jakości! Na pogorszenie jakości obrazu

wpływ mogą mieć: aberracje, niecentryczność ustawienia elementów,

nieprawidłowe wykonanie powierzchni elementów, naprężenia, wady szkła,

niestaranne oczyszczenie powierzchni.

Page 40: POMIARY OPTYCZNE 1

SPRAWDZANIE ZDOLNOŚCI ROZDZIELCZEJ

OBIEKTYWÓW FOTOGRAFICZNYCH

Zdolność rozdzielczą obiektywów fotograficznych charakteryzuje

odległość między obrazami rozdzielanych punktów lub linii. Odwrotność tej

odległości daje największą ilość obrazów punktów lub linii na jednostkę

długości.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Zdolność rozdzielczą obiektywów fotograficznych możemy sprawdzić

przez wykonane zdjęcia tablic próbnych (testowych) lub tez przez

obserwacje obrazu tych tablic na matówce zbudowanej z obiektywu

kamery. Tablice testową ustawia się w odległości 3-4 m (nie mniejszej niż

20 ogniskowych badanego obiektywu) i równomiernie ja oświetla. Tablica

powinna mieć takie wymiary, aby jej obraz utworzony przez badany

obiektyw pokrył całe pole zdjęcia.

Page 41: POMIARY OPTYCZNE 1

SPRAWDZANIE ZDOLNOŚCI ROZDZIELCZEJ

OBIEKTYWÓW FOTOGRAFICZNYCH

Test Romera

(Politechnika Wrocławska)

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Page 42: POMIARY OPTYCZNE 1

SPRAWDZANIE ZDOLNOŚCI ROZDZIELCZEJ

OBIEKTYWÓW FOTOGRAFICZNYCH

Gwiazda Siemensa

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Page 43: POMIARY OPTYCZNE 1

BADANIA OBIEKTYWÓW MIKROSKOPOWYCH

Badanie zdolności rozdzielczej obiektywów mikroskopowych.

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Zdolność rozdzielczą mikroskopu określa się najmniejsza odległością

punktów preparatu, których obrazy są jeszcze oddzielnie widziane przez

mikroskop.

O zdolności rozdzielczej mikroskopu decyduje zdolność rozdzielcza jego

obiektywu, wynikającą z kolei z jego nieskorygowanych aberracji, wielkości

apertury numerycznej, oraz jakości montażu.

Do badania zdolności rozdzielczej obiektywów mikroskopowych używa się

preparatów naturalnych i sztucznych.

Page 44: POMIARY OPTYCZNE 1

BADANIA OBIEKTYWÓW MIKROSKOPOWYCH

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak