Ang haba ng focal ng mga optical system na kahulugan at mga pamamaraan ng pagsubok

1.Focal haba ng mga optical system

Ang haba ng focal ay isang napakahalagang tagapagpahiwatig ng optical system, para sa konsepto ng haba ng focal, higit pa o mas kaunti ang pag -unawa, susuriin natin dito.
Ang focal haba ng isang optical system, na tinukoy bilang ang distansya mula sa optical center ng optical system sa pokus ng beam kapag kahanay na insidente ng ilaw, ay isang sukatan ng konsentrasyon o pagkakaiba -iba ng ilaw sa isang optical system. Ginagamit namin ang sumusunod na diagram upang mailarawan ang konsepto na ito.

Sa nabanggit na figure, ang kahanay na insidente ng sinag mula sa kaliwang dulo, pagkatapos ng pagdaan sa optical system, ay nagko -convert sa imahe na pokus f ', ang reverse extension line ng converging ray intersect na may kaukulang linya ng extension ng insidente na kahanay na sinag sa isang punto, at ang ibabaw na pumasa sa puntong ito at ang patot na eroplano sa optical axis ay tinatawag na back principal na eroplano, ang likod na punong eroplano na may optos na pang -akit na pang -akit na axis sa pagturo sa likod na pang -akit na pang -akit na pang -akit na pang -akit na pang -akit na si P2, na tinatawag na pangunahing punto (o ang optical center point), ang distansya sa pagitan ng pangunahing punto at ang pokus ng imahe, ito ang karaniwang tinatawag nating haba ng focal, ang buong pangalan ay ang epektibong focal haba ng imahe.
Maaari rin itong makita mula sa figure na ang distansya mula sa huling ibabaw ng optical system hanggang sa focal point f 'ng imahe ay tinatawag na back focal haba (BFL). Kaugnay nito, kung ang kahanay na sinag ay insidente mula sa kanang bahagi, mayroon ding mga konsepto ng epektibong haba ng focal at front focal haba (FFL).

2. Mga Paraan ng Pagsubok sa Haba ng Focal

Sa pagsasagawa, maraming mga pamamaraan na maaaring magamit upang masubukan ang focal haba ng mga optical system. Batay sa iba't ibang mga prinsipyo, ang mga pamamaraan ng pagsubok sa haba ng focal ay maaaring nahahati sa tatlong kategorya. Ang unang kategorya ay batay sa posisyon ng eroplano ng imahe, ang pangalawang kategorya ay gumagamit ng ugnayan sa pagitan ng magnification at focal haba upang makuha ang halaga ng focal haba, at ang ikatlong kategorya ay gumagamit ng curvature ng alon ng converging light beam upang makuha ang halaga ng focal haba.
Sa seksyong ito, ipakikilala namin ang mga karaniwang ginagamit na pamamaraan para sa pagsubok sa focal haba ng mga optical system:

2.1CParaan ng Ollimator

Ang prinsipyo ng paggamit ng isang collimator upang subukan ang focal haba ng isang optical system ay tulad ng ipinapakita sa diagram sa ibaba:

Sa figure, ang pattern ng pagsubok ay inilalagay sa pokus ng collimator. Ang taas y ng pattern ng pagsubok at ang focal haba f_c'ng collimator ay kilala. Matapos ang kahanay na sinag na inilabas ng collimator ay pinagsama ng nasubok na optical system at imaging sa eroplano ng imahe, ang focal haba ng optical system ay maaaring kalkulahin batay sa taas y ng pattern ng pagsubok sa eroplano ng imahe. Ang focal haba ng nasubok na optical system ay maaaring gumamit ng sumusunod na pormula:

2.2 GaussianMEtod
Ang eskematiko figure ng Gaussian na pamamaraan para sa pagsubok sa focal haba ng isang optical system ay ipinapakita tulad ng sa ibaba:

Sa figure, ang harap at likod na mga pangunahing eroplano ng optical system sa ilalim ng pagsubok ay kinakatawan bilang p at p 'ayon sa pagkakabanggit, at ang distansya sa pagitan ng dalawang punong eroplano ay d_P. Sa pamamaraang ito, ang halaga ng d_Pay itinuturing na kilala, o ang halaga nito ay maliit at maaaring balewalain. Ang isang bagay at isang pagtanggap ng screen ay inilalagay sa kaliwa at kanang dulo, at ang distansya sa pagitan ng mga ito ay naitala bilang L, kung saan ang L ay kailangang maging mas malaki kaysa sa 4 na beses ang focal haba ng system sa ilalim ng pagsubok. Ang sistema sa ilalim ng pagsubok ay maaaring mailagay sa dalawang posisyon, na tinukoy bilang posisyon 1 at posisyon 2 ayon sa pagkakabanggit. Ang bagay sa kaliwa ay maaaring malinaw na imaging sa pagtanggap ng screen. Ang distansya sa pagitan ng dalawang lokasyon na ito (na tinukoy bilang D) ay maaaring masukat. Ayon sa relasyon ng conjugate, makakakuha tayo ng:

Sa dalawang posisyon na ito, ang mga distansya ng bagay ay naitala bilang S1 at S2 ayon sa pagkakabanggit, pagkatapos ay S2 - S1 = D. Sa pamamagitan ng formula derivation, makakakuha tayo ng focal haba ng optical system tulad ng sa ibaba:

2.3LSENSOMETHER
Ang lensometer ay angkop para sa pagsubok ng mahabang focal haba ng optical system. Ang figure ng eskematiko nito ay ang mga sumusunod:

Una, ang lens sa ilalim ng pagsubok ay hindi inilalagay sa optical path. Ang napansin na target sa kaliwa ay dumadaan sa collimating lens at nagiging kahanay na ilaw. Ang kahanay na ilaw ay nagko -convert ng isang converging lens na may focal haba ng f₂at bumubuo ng isang malinaw na imahe sa eroplano ng sanggunian ng sanggunian. Matapos ma -calibrate ang optical path, ang lens sa ilalim ng pagsubok ay inilalagay sa optical path, at ang distansya sa pagitan ng lens sa ilalim ng pagsubok at ang converging lens ay f₂. Bilang isang resulta, dahil sa pagkilos ng lens sa ilalim ng pagsubok, ang light beam ay muling nakatuon, na magdulot ng isang paglipat sa posisyon ng eroplano ng imahe, na nagreresulta sa isang malinaw na imahe sa posisyon ng bagong eroplano ng imahe sa diagram. Ang distansya sa pagitan ng bagong eroplano ng imahe at ang converging lens ay tinukoy bilang x. Batay sa relasyon ng object-image, ang focal haba ng lens sa ilalim ng pagsubok ay maaaring ibukod bilang:

Sa pagsasagawa, ang lensometer ay malawakang ginagamit sa tuktok na pagsukat ng focal ng mga lente ng paningin, at may mga pakinabang ng simpleng operasyon at maaasahang katumpakan.

2.4 AbbeREfractometer

Ang Abbe Refractometer ay isa pang pamamaraan para sa pagsubok sa focal haba ng mga optical system. Ang figure ng eskematiko nito ay ang mga sumusunod:

Maglagay ng dalawang pinuno na may iba't ibang mga taas sa ibabaw ng object side ng lens sa ilalim ng pagsubok, lalo na ang scaleplate 1 at scaleplate 2. Ang kaukulang taas ng scaleplates ay Y1 at Y2. Ang distansya sa pagitan ng dalawang scaleplates ay E, at ang anggulo sa pagitan ng tuktok na linya ng pinuno at ang optical axis ay u. Ang scaleplated ay ginagaya ng nasubok na lens na may focal haba ng f. Ang isang mikroskopyo ay naka -install sa dulo ng ibabaw ng imahe. Sa pamamagitan ng paglipat ng posisyon ng mikroskopyo, matatagpuan ang mga nangungunang mga imahe ng dalawang scaleplates. Sa oras na ito, ang distansya sa pagitan ng mikroskopyo at ang optical axis ay tinukoy bilang y. Ayon sa relasyon ng object-image, makakakuha tayo ng focal haba bilang ：

2.5 Moire DeflectometryParaan
Ang pamamaraan ng Moiré Deflectometry ay gagamit ng dalawang hanay ng mga Ronchi na pagpapasya sa magkatulad na mga beam ng ilaw. Ang Ronchi Ruling ay isang pattern na tulad ng grid ng metal chromium film na idineposito sa isang salamin na substrate, na karaniwang ginagamit para sa pagsubok sa pagganap ng mga optical system. Ang pamamaraan ay gumagamit ng pagbabago sa mga moiré fringes na nabuo ng dalawang gratings upang subukan ang focal haba ng optical system. Ang diagram ng eskematiko ng prinsipyo ay ang mga sumusunod ：

Sa figure sa itaas, ang sinusunod na bagay, pagkatapos na dumaan sa collimator, ay nagiging isang kahanay na sinag. Sa optical na landas, nang hindi idinagdag muna ang nasubok na lens, ang kahanay na sinag ay dumadaan sa dalawang gratings na may isang anggulo ng pag -aalis ng θ at isang rehas na pagdadikit ng D, na bumubuo ng isang hanay ng mga moiré fringes sa eroplano ng imahe. Pagkatapos, ang nasubok na lens ay inilalagay sa optical path. Ang orihinal na collimated light, pagkatapos ng pagwawasto ng lens, ay makagawa ng isang tiyak na haba ng focal. Ang curvature radius ng light beam ay maaaring makuha mula sa sumusunod na formula ：

Karaniwan ang lens sa ilalim ng pagsubok ay inilalagay nang malapit sa unang rehas, kaya ang halaga ng R sa formula sa itaas ay tumutugma sa focal haba ng lens. Ang bentahe ng pamamaraang ito ay maaari itong subukan ang focal haba ng positibo at negatibong focal haba ng mga sistema.

2.6 OpticalFIberAUtocollimationMEtod
Ang prinsipyo ng paggamit ng optical fiber autocollimation na pamamaraan upang masubukan ang focal haba ng lens ay ipinapakita sa figure sa ibaba. Gumagamit ito ng mga optika ng hibla upang maglabas ng isang magkakaibang beam na dumadaan sa lens na nasubok at pagkatapos ay papunta sa isang salamin ng eroplano. Ang tatlong mga optical na landas sa figure ay kumakatawan sa mga kondisyon ng optical fiber sa loob ng pokus, sa loob ng pokus, at sa labas ng pokus ayon sa pagkakabanggit. Sa pamamagitan ng paglipat ng posisyon ng lens sa ilalim ng pagsubok pabalik -balik, maaari mong mahanap ang posisyon ng ulo ng hibla sa pokus. Sa oras na ito, ang sinag ay self-collimated, at pagkatapos ng pagmuni-muni ng salamin ng eroplano, ang karamihan sa enerhiya ay babalik sa posisyon ng ulo ng hibla. Ang pamamaraan ay simple sa prinsipyo at madaling ipatupad.

3.Conclusion

Ang haba ng focal ay isang mahalagang parameter ng isang optical system. Sa artikulong ito, detalyado namin ang konsepto ng optical system focal haba at ang mga pamamaraan ng pagsubok. Pinagsama sa diagram ng eskematiko, ipinapaliwanag namin ang kahulugan ng haba ng focal, kabilang ang mga konsepto ng haba ng focal-side focal, object-side focal haba, at front-to-back focal haba. Sa pagsasagawa, maraming mga pamamaraan para sa pagsubok sa focal haba ng isang optical system. Ipinakikilala ng artikulong ito ang mga prinsipyo ng pagsubok ng pamamaraan ng collimator, pamamaraan ng Gaussian, pamamaraan ng pagsukat ng haba ng focal, pamamaraan ng pagsukat ng haba ng focal, pamamaraan ng pagpapalihis ng moiré, at pamamaraan ng optical fiber autocollimation. Naniniwala ako na sa pamamagitan ng pagbabasa ng artikulong ito, magkakaroon ka ng isang mas mahusay na pag -unawa sa mga focal haba na mga parameter sa mga optical system.