Panjang Fokus Definisi Sistem Optik dan Kaedah Pengujian

1. Panjang Fokus Sistem Optik

Panjang fokus adalah penunjuk sistem optik yang sangat penting, untuk konsep panjang fokus, kita lebih kurang mempunyai pemahaman, kita semak di sini.
Panjang fokus sistem optik, ditakrifkan sebagai jarak dari pusat optik sistem optik ke fokus pancaran apabila kejadian cahaya selari, ialah ukuran kepekatan atau perbezaan cahaya dalam sistem optik. Kami menggunakan rajah berikut untuk menggambarkan konsep ini.

Dalam rajah di atas, kejadian rasuk selari dari hujung kiri, selepas melalui sistem optik, menumpu kepada fokus imej F', garis lanjutan terbalik sinar menumpu bersilang dengan garis sambungan sepadan sinar selari kejadian pada a titik, dan permukaan yang melepasi titik ini dan berserenjang dengan paksi optik dipanggil satah utama belakang, satah utama belakang bersilang dengan paksi optik pada titik P2, yang dipanggil titik utama (atau titik pusat optik), jarak antara titik utama dan fokus imej, ia adalah apa yang biasanya kita panggil panjang fokus, nama penuh ialah panjang fokus berkesan imej.
Ia juga boleh dilihat dari rajah bahawa jarak dari permukaan terakhir sistem optik ke titik fokus F' imej dipanggil panjang fokus belakang (BFL). Sejajar dengan itu, jika pancaran selari adalah kejadian dari sebelah kanan, terdapat juga konsep panjang fokus berkesan dan panjang fokus hadapan (FFL).

2. Kaedah Pengujian Panjang Fokus

Dalam amalan, terdapat banyak kaedah yang boleh digunakan untuk menguji jarak fokus sistem optik. Berdasarkan prinsip yang berbeza, kaedah ujian jarak fokus boleh dibahagikan kepada tiga kategori. Kategori pertama adalah berdasarkan kedudukan satah imej, kategori kedua menggunakan hubungan antara pembesaran dan panjang fokus untuk mendapatkan nilai panjang fokus, dan kategori ketiga menggunakan kelengkungan muka gelombang pancaran cahaya menumpu untuk mendapatkan nilai panjang fokus. .
Dalam bahagian ini, kami akan memperkenalkan kaedah yang biasa digunakan untuk menguji jarak fokus sistem optik:：

2.1CKaedah olimator

Prinsip menggunakan kolimator untuk menguji jarak fokus sistem optik adalah seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah:

Dalam rajah, corak ujian diletakkan pada fokus kolimator. Ketinggian y corak ujian dan panjang fokus f_c' daripada kolimator diketahui. Selepas pancaran selari yang dipancarkan oleh kolimator ditumpu oleh sistem optik yang diuji dan diimej pada satah imej, panjang fokus sistem optik boleh dikira berdasarkan ketinggian y' corak ujian pada satah imej. Panjang fokus sistem optik yang diuji boleh menggunakan formula berikut:

2.2 GaussianMetod
Rajah skema kaedah Gaussian untuk menguji jarak fokus sistem optik ditunjukkan seperti di bawah:

Dalam rajah, satah utama hadapan dan belakang sistem optik yang diuji masing-masing diwakili sebagai P dan P', dan jarak antara dua satah utama ialah d_P. Dalam kaedah ini, nilai d_Pdianggap diketahui, atau nilainya kecil dan boleh diabaikan. Objek dan skrin penerima diletakkan di hujung kiri dan kanan, dan jarak antara mereka direkodkan sebagai L, di mana L perlu lebih besar daripada 4 kali panjang fokus sistem yang sedang diuji. Sistem yang diuji boleh diletakkan dalam dua kedudukan, masing-masing dilambangkan sebagai kedudukan 1 dan kedudukan 2. Objek di sebelah kiri boleh digambarkan dengan jelas pada skrin penerima. Jarak antara dua lokasi ini (ditandakan sebagai D) boleh diukur. Mengikut hubungan konjugat, kita boleh mendapatkan:

Pada kedua-dua kedudukan ini, jarak objek direkodkan sebagai s1 dan s2 masing-masing, kemudian s2 - s1 = D. Melalui derivasi formula, kita boleh mendapatkan jarak fokus sistem optik seperti di bawah:

2.3Lensometer
Lensometer sangat sesuai untuk menguji sistem optik panjang fokus. Rajah skematiknya adalah seperti berikut:

Pertama, kanta yang diuji tidak diletakkan di laluan optik. Sasaran yang diperhatikan di sebelah kiri melepasi kanta kolimat dan menjadi cahaya selari. Cahaya selari ditumpu oleh kanta menumpu dengan jarak fokus f₂dan membentuk imej yang jelas pada satah imej rujukan. Selepas laluan optik ditentukur, kanta yang diuji diletakkan dalam laluan optik, dan jarak antara kanta yang diuji dan kanta menumpu ialah f₂. Akibatnya, disebabkan oleh tindakan kanta yang sedang diuji, pancaran cahaya akan difokuskan semula, menyebabkan anjakan dalam kedudukan satah imej, menghasilkan imej yang jelas pada kedudukan satah imej baharu dalam rajah. Jarak antara satah imej baharu dan kanta menumpu dilambangkan sebagai x. Berdasarkan hubungan objek-imej, panjang fokus kanta yang diuji boleh disimpulkan sebagai:

Dalam amalan, lensometer telah digunakan secara meluas dalam pengukuran fokus atas kanta cermin mata, dan mempunyai kelebihan operasi mudah dan ketepatan yang boleh dipercayai.

2.4 AbbeRefraktometer

Refractometer Abbe ialah kaedah lain untuk menguji jarak fokus sistem optik. Rajah skematiknya adalah seperti berikut:

Letakkan dua pembaris dengan ketinggian yang berbeza pada sisi permukaan objek kanta yang diuji, iaitu plat skala 1 dan plat skala 2. Ketinggian plat skala yang sepadan ialah y1 dan y2. Jarak antara dua plat skala ialah e, ​​dan sudut antara garis atas pembaris dan paksi optik ialah u. Sadur berskala diimejkan oleh kanta yang diuji dengan jarak fokus f. Mikroskop dipasang pada hujung permukaan imej. Dengan menggerakkan kedudukan mikroskop, imej teratas kedua-dua plat skala ditemui. Pada masa ini, jarak antara mikroskop dan paksi optik dilambangkan sebagai y. Mengikut hubungan objek-imej, kita boleh mendapatkan panjang fokus sebagai:

2.5 Deflektometri MoireKaedah
Kaedah deflektometri Moiré akan menggunakan dua set ketetapan Ronchi dalam pancaran cahaya selari. Peraturan Ronchi ialah corak filem kromium logam seperti grid yang didepositkan pada substrat kaca, yang biasa digunakan untuk menguji prestasi sistem optik. Kaedah ini menggunakan perubahan dalam pinggiran Moiré yang dibentuk oleh dua jeriji untuk menguji jarak fokus sistem optik. Gambar rajah skema prinsip adalah seperti berikut:

Dalam rajah di atas, objek yang diperhatikan, selepas melalui kolimator, menjadi rasuk selari. Dalam laluan optik, tanpa menambah kanta yang diuji terlebih dahulu, rasuk selari melalui dua jeriji dengan sudut anjakan θ dan jarak parut d, membentuk satu set pinggiran Moiré pada satah imej. Kemudian, kanta yang diuji diletakkan di laluan optik. Cahaya kolimat asal, selepas pembiasan oleh kanta, akan menghasilkan jarak fokus tertentu. Jejari kelengkungan pancaran cahaya boleh didapati daripada formula berikut:

Biasanya kanta yang diuji diletakkan sangat hampir dengan parut pertama, jadi nilai R dalam formula di atas sepadan dengan panjang fokus kanta. Kelebihan kaedah ini ialah ia boleh menguji jarak fokus sistem panjang fokus positif dan negatif.

2.6 OptikFiberAutokolimasiMetod
Prinsip penggunaan kaedah autokolimasi gentian optik untuk menguji jarak fokus kanta ditunjukkan dalam rajah di bawah. Ia menggunakan gentian optik untuk memancarkan pancaran mencapah yang melalui kanta yang sedang diuji dan kemudian ke cermin satah. Tiga laluan optik dalam rajah mewakili keadaan gentian optik dalam fokus, dalam fokus, dan di luar fokus masing-masing. Dengan menggerakkan kedudukan lensa di bawah ujian ke depan dan ke belakang, anda boleh mencari kedudukan kepala gentian pada fokus. Pada masa ini, pancaran itu diselaraskan sendiri, dan selepas pantulan oleh cermin satah, kebanyakan tenaga akan kembali ke kedudukan kepala gentian. Kaedahnya mudah pada prinsipnya dan mudah untuk dilaksanakan.

3. Kesimpulan

Panjang fokus ialah parameter penting bagi sistem optik. Dalam artikel ini, kami memperincikan konsep panjang fokus sistem optik dan kaedah ujiannya. Digabungkan dengan gambar rajah skema, kami menerangkan takrifan panjang fokus, termasuk konsep panjang fokus sisi imej, panjang fokus sisi objek dan panjang fokus depan ke belakang. Dalam amalan, terdapat banyak kaedah untuk menguji jarak fokus sistem optik. Artikel ini memperkenalkan prinsip ujian kaedah kolimator, kaedah Gaussian, kaedah pengukuran panjang fokus, kaedah pengukuran panjang fokus Abbe, kaedah pesongan Moiré dan kaedah autokolimasi gentian optik. Saya percaya bahawa dengan membaca artikel ini, anda akan mempunyai pemahaman yang lebih baik tentang parameter jarak fokus dalam sistem optik.