1.Fokal längd på optiska system
Längden är en mycket viktig indikator på optiskt system, för begreppet brännvidd, vi har mer eller mindre en förståelse, vi granskar här.
Längden på ett optiskt system, definierat som avståndet från det optiska optiska centrumet till strålens fokus när parallell ljushändelse, är ett mått på koncentrationen eller divergensen av ljus i ett optiskt system. Vi använder följande diagram för att illustrera detta koncept.
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 is called the Huvudpunkt (eller den optiska mittpunkten), avståndet mellan huvudpunkten och bildfokuset, det är vad vi vanligtvis kallar brännvidden, det fulla namnet är bildens effektiva brännvidd.
Det kan också ses från figuren att avståndet från det sista ytan på det optiska systemet till kontaktpunkten f 'på bilden kallas bakfokuslängden (BFL). På motsvarande sätt, om den parallella strålen är infallande från höger sida, finns det också begrepp med effektiv brännvidd och främre brännvidd (FFL).
2. Testmetoder för brännvidd
I praktiken finns det många metoder som kan användas för att testa brännvidden för optiska system. Baserat på olika principer kan metoderna för brännviddslängd delas upp i tre kategorier. Den första kategorin är baserad på bildplanets position, den andra kategorin använder förhållandet mellan förstoring och brännvidd för att erhålla brännvidden, och den tredje kategorin använder vågfrontens krökning för den konvergerande ljusstrålen för att erhålla brännvidden.
I det här avsnittet kommer vi att introducera de vanligt förekommande metoderna för att testa brännvidden för optiska system: tillgången:
2.1Collimatormetod
Principen att använda en kollimator för att testa brännvidden för ett optiskt system är som visas i diagrammet nedan:
I figuren placeras testmönstret i fokus för kollimatorn. Höjden y på testmönstret och brännvidden fc"av kollimatorn är kända. Efter att den parallella strålen som släpps ut av kollimatorn konvergeras av det testade optiska systemet och avbildas på bildplanet, kan brännvidden för det optiska systemet beräknas baserat på höjden y 'för testmönstret på bildplanet. Den testade optiska systemets brännvidd kan använda följande formel:
2.2 GaussianMetod
Den schematiska figuren av Gaussian -metoden för att testa brännvidden för ett optiskt system visas som nedan:
I figuren representeras de främre och bakre huvudplanen för det optiska systemet som testas som P respektive P ', och avståndet mellan de två huvudplanen är DP. I denna metod, värdet på DPanses vara känd, eller dess värde är litet och kan ignoreras. Ett objekt och en mottagningsskärm placeras i vänster och höger ändar, och avståndet mellan dem registreras som L, där L måste vara större än fyra gånger den brännande längden på systemet som testas. Systemet som testas kan placeras i två positioner, betecknade som position 1 respektive position 2. Objektet till vänster kan tydligt avbildas på den mottagande skärmen. Avståndet mellan dessa två platser (betecknas som d) kan mätas. Enligt konjugatförhållandet kan vi få:
Vid dessa två positioner registreras objektavståndet som S1 respektive S2, sedan S2 - S1 = D. Genom formelderivat kan vi få den optiska systemets brännvidd enligt:
2.3Lensmätare
Lensometern är mycket lämplig för att testa optiska system för lång brännvidd. Dess schematiska figur är som följer:
Först placeras inte linsen som testas i den optiska vägen. Det observerade målet till vänster passerar genom den kollimerande linsen och blir parallell ljus. Det parallella ljuset konvergeras av en konvergerande lins med en brännvidd på f2och bildar en tydlig bild vid referensbildplanet. När den optiska vägen är kalibrerad placeras linsen under test i den optiska vägen och avståndet mellan linsen som testas och den konvergerande linsen är F2. Som ett resultat, på grund av linsen som testas, kommer ljusstrålen att återfokuseras, vilket orsakar en förskjutning i bildplanets position, vilket resulterar i en tydlig bild vid det nya bildplanets position i diagrammet. Avståndet mellan det nya bildplanet och den konvergerande linsen betecknas som x. Baserat på objekt-bildförhållandet kan linsens brännvidd som testas ut som:
I praktiken har lensometern använts i stor utsträckning i den övre fokalmätningen av skivlinser och har fördelarna med enkel drift och pålitlig precision.
2.4 AbbeRefractometer
Abbe -refraktometern är en annan metod för att testa brännvidden för optiska system. Dess schematiska figur är som följer:
Placera två linjaler med olika höjder på objektets yta på linsen som testas, nämligen skalplatta 1 och skalplatta 2. Motsvarande skalplattor 'höjd är Y1 och Y2. Avståndet mellan de två skalplattorna är E, och vinkeln mellan linjens översta linje och den optiska axeln är u. Den skalaplatta avbildas av den testade linsen med en brännvidd på f. Ett mikroskop är installerat vid bildytans ände. Genom att flytta mikroskopets position finns de översta bilderna på de två skalplattorna. För närvarande betecknas avståndet mellan mikroskopet och den optiska axeln som y. Enligt objekt-bildförhållandet kan vi få brännvidden som ：
2.5 Moire deflektometriMetod
Moiré -deflektometri -metoden kommer att använda två uppsättningar av Ronchi -beslut i parallella ljusstrålar. Ronchi-beslut är ett rutnätsliknande mönster av metallkromfilm deponerad på ett glasunderlag, som vanligtvis används för att testa prestanda för optiska system. Metoden använder förändringen i Moiré -fransar som bildas av de två gitterna för att testa det optiska systemets brännvidd. Det schematiska diagrammet över principen är som följer ：
I figuren ovan blir det observerade objektet, efter att ha passerat genom kollimatorn, en parallell stråle. I den optiska vägen, utan att lägga till den testade linsen först, passerar parallellstrålen genom två gitter med en förskjutningsvinkel på θ och ett galleravstånd på D, och bildar en uppsättning moiré -fransar på bildplanet. Sedan placeras den testade linsen i den optiska vägen. Det ursprungliga kollimerade ljuset, efter brytning av linsen, kommer att ge en viss brännvidd. Ljustrålens krökningsradie kan erhållas från följande formel ：
Vanligtvis placeras linsen under test mycket nära det första gallret, så R -värdet i ovanstående formel motsvarar linsens brännvidd. Fördelen med denna metod är att den kan testa brännvidden för positiva och negativa brännviddssystem.
2.6 OptiskFiberAutkollimeringMetod
Principen för att använda den optiska fiber -autokollimeringsmetoden för att testa linsens brännvidd visas i figuren nedan. Den använder fiberoptik för att avge en divergerande stråle som passerar genom linsen som testas och sedan på en planspegel. De tre optiska vägarna i figuren representerar förhållandena för den optiska fibern i fokus, inom fokus respektive utanför fokus. Genom att flytta linsens läge som testas fram och tillbaka kan du hitta fiberhuvudets position i fokus. För närvarande är strålen självkollimerad, och efter reflektion från planspegeln kommer det mesta av energin att återgå till fiberhuvudets position. Metoden är i princip enkel och lätt att implementera.
3.CLUSION
Brännvidd är en viktig parameter för ett optiskt system. I den här artikeln beskriver vi begreppet optisk systemfokal längd och dess testmetoder. Kombinerat med det schematiska diagrammet förklarar vi definitionen av brännvidd, inklusive begreppen av bildsidan brännvidd, objektsidan brännvidd och front-till-back-brännvidd. I praktiken finns det många metoder för att testa brännvidden för ett optiskt system. Den här artikeln introducerar testprinciperna för kollimatormetoden, Gaussisk metod, mätmetod för brännvidd, Abbe -brännviddsmätningsmetod, Moiré -avböjningsmetod och autokollimeringsmetod för optisk fiber. Jag tror att genom att läsa den här artikeln kommer du att ha en bättre förståelse för parametrarna för brännvidd i optiska system.
Post Time: Aug-09-2024
