1. Focal Length ng 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 ay mayroon tayong pag-unawa, sinusuri namin dito.
Ang focal length ng isang optical system, na tinukoy bilang ang distansya mula sa optical center ng optical system hanggang sa focus ng beam kapag ang parallel light incident, ay isang sukatan ng konsentrasyon o divergence ng liwanag sa isang optical system. Ginagamit namin ang sumusunod na diagram upang ilarawan ang konseptong ito.
Sa figure sa itaas, ang parallel beam incident mula sa kaliwang dulo, pagkatapos na dumaan sa optical system, ay nagtatagpo sa image focus F', ang reverse extension line ng converging ray ay sumasalubong sa katumbas na extension line ng incident parallel ray sa isang point, at ang ibabaw na dumadaan sa puntong ito at patayo sa optical axis ay tinatawag na back principal plane, ang back principal plane ay nag-intersect sa optical axis sa point P2, na tinatawag na main point (o ang optical center point), ang distansya sa pagitan ng pangunahing punto at ang focus ng imahe, ito ang karaniwang tinatawag nating focal length, ang buong pangalan ay ang epektibong focal length ng imahe.
Makikita rin 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 length (BFL). Kaugnay nito, kung ang parallel beam ay insidente mula sa kanang bahagi, mayroon ding mga konsepto ng epektibong focal length at front focal length (FFL).
2. Mga Paraan ng Pagsusulit sa Focal Length
Sa pagsasagawa, maraming mga pamamaraan na maaaring magamit upang subukan ang focal length 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 length upang makuha ang halaga ng focal length, at ang ikatlong kategorya ay gumagamit ng wavefront curvature ng converging light beam upang makuha ang halaga ng focal length .
Sa seksyong ito, ipapakilala namin ang mga karaniwang ginagamit na pamamaraan para sa pagsubok sa haba ng focal ng mga optical system::
2.1CParaan ng ollimator
Ang prinsipyo ng paggamit ng collimator upang subukan ang focal length 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 length fc' ng collimator ay kilala. Matapos ang parallel beam na ibinubuga ng collimator ay pinagsama ng nasubok na optical system at na-image sa image plane, ang focal length ng optical system ay maaaring kalkulahin batay sa taas y' ng test pattern sa image plane. Ang focal length ng nasubok na optical system ay maaaring gumamit ng sumusunod na formula:
2.2 GaussianMpamamaraan
Ang schematic figure ng Gaussian method para sa pagsubok sa focal length 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 pangunahing eroplano ay dP. Sa pamamaraang ito, ang halaga ng dPay itinuturing na kilala, o ang halaga nito ay maliit at maaaring balewalain. Ang isang bagay at isang receiving 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 mas malaki sa 4 na beses sa focal length ng system na sinusuri. Ang sistema sa ilalim ng pagsubok ay maaaring ilagay sa dalawang posisyon, na tinutukoy bilang posisyon 1 at posisyon 2 ayon sa pagkakabanggit. Ang bagay sa kaliwa ay maaaring malinaw na mailarawan sa screen ng pagtanggap. Ang distansya sa pagitan ng dalawang lokasyong ito (na tinukoy bilang D) ay maaaring masukat. Ayon sa conjugate na relasyon, makakakuha tayo ng:
Sa dalawang posisyong 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, makukuha natin ang focal length ng optical system tulad ng nasa ibaba:
2.3Lensometer
Ang Lensometer ay napaka-angkop para sa pagsubok ng mahabang focal length optical system. Ang schematic figure nito ay ang mga sumusunod:
Una, ang lens sa ilalim ng pagsubok ay hindi inilagay sa optical path. Ang naobserbahang target sa kaliwa ay dumadaan sa collimating lens at nagiging parallel light. Ang parallel na ilaw ay pinagsama ng isang converging lens na may focal length na f2at bumubuo ng isang malinaw na imahe sa eroplano ng reference na imahe. Matapos ma-calibrate ang optical path, ang lens na nasa ilalim ng pagsubok ay inilalagay sa optical path, at ang distansya sa pagitan ng lens na sinusuri at ang converging lens ay f2. Bilang resulta, dahil sa pagkilos ng lens sa ilalim ng pagsubok, ang light beam ay muling ipo-focus, na magdudulot ng pagbabago sa posisyon ng image plane, na magreresulta sa isang malinaw na imahe sa posisyon ng bagong image plane sa diagram. Ang distansya sa pagitan ng bagong image plane at ng converging lens ay tinutukoy bilang x. Batay sa relasyon ng object-image, ang focal length ng lens na sinusuri ay maaaring mahinuha bilang:
Sa pagsasagawa, ang lensometer ay malawakang ginagamit sa pinakamataas na focal na pagsukat ng mga spectacle lens, at may mga bentahe ng simpleng operasyon at maaasahang katumpakan.
2.4 AbbeRefractometer
Ang Abbe refractometer ay isa pang paraan para sa pagsubok sa focal length ng mga optical system. Ang schematic figure nito ay ang mga sumusunod:
Maglagay ng dalawang ruler na may magkaibang taas sa ibabaw ng object na gilid ng lens na sinusuri, katulad ng scaleplate 1 at scaleplate 2. Ang mga katumbas na scaleplate ay y1 at y2. Ang distansya sa pagitan ng dalawang scaleplate ay e, at ang anggulo sa pagitan ng tuktok na linya ng ruler at ang optical axis ay u. Ang naka-scaleplated ay nakunan ng larawan ng nasubok na lens na may focal length na f. Ang isang mikroskopyo ay naka-install sa dulo ng ibabaw ng imahe. Sa pamamagitan ng paglipat ng posisyon ng mikroskopyo, ang mga nangungunang larawan ng dalawang scaleplate ay matatagpuan. Sa oras na ito, ang distansya sa pagitan ng mikroskopyo at ang optical axis ay tinutukoy bilang y. Ayon sa relasyon ng object-image, makukuha natin ang focal length bilang:
2.5 Moire DeflectometryPamamaraan
Ang paraan ng Moiré deflectometry ay gagamit ng dalawang set ng Ronchi rulings sa parallel light beams. Ang Ronchi ruling ay isang grid-like pattern ng metal chromium film na idineposito sa isang glass substrate, na karaniwang ginagamit para sa pagsubok sa pagganap ng mga optical system. Ang pamamaraan ay gumagamit ng pagbabago sa Moiré fringes na nabuo ng dalawang grating upang subukan ang focal length ng optical system. Ang schematic diagram ng prinsipyo ay ang mga sumusunod:
Sa figure sa itaas, ang naobserbahang bagay, pagkatapos na dumaan sa collimator, ay nagiging isang parallel beam. Sa optical path, nang hindi muna idinagdag ang sinubok na lens, ang parallel beam ay dumadaan sa dalawang grating na may displacement angle ng θ at isang grating spacing ng d, na bumubuo ng isang set ng Moiré fringes sa image plane. Pagkatapos, ang nasubok na lens ay inilalagay sa optical path. Ang orihinal na collimated na ilaw, pagkatapos ng repraksyon ng lens, ay gagawa ng isang tiyak na haba ng focal. Ang curvature radius ng light beam ay maaaring makuha mula sa sumusunod na formula:
Kadalasan ang lens sa ilalim ng pagsubok ay inilalagay malapit sa unang grating, kaya ang R value sa formula sa itaas ay tumutugma sa focal length ng lens. Ang bentahe ng pamamaraang ito ay maaari nitong subukan ang focal length ng positibo at negatibong focal length system.
2.6 OpticalFiberAutocolimationMpamamaraan
Ang prinsipyo ng paggamit ng optical fiber autocollimation method upang subukan ang focal length ng lens ay ipinapakita sa figure sa ibaba. Gumagamit ito ng fiber optics upang maglabas ng divergent beam na dumadaan sa lens na sinusuri at pagkatapos ay papunta sa isang plane mirror. Ang tatlong optical path sa figure ay kumakatawan sa mga kondisyon ng optical fiber sa loob ng focus, sa loob ng focus, at sa labas ng focus ayon sa pagkakabanggit. Sa pamamagitan ng paglipat ng posisyon ng lens sa ilalim ng pagsubok pabalik-balik, maaari mong mahanap ang posisyon ng fiber head sa focus. Sa oras na ito, ang sinag ay self-collimated, at pagkatapos ng pagmuni-muni ng plane mirror, karamihan sa enerhiya ay babalik sa posisyon ng fiber head. Ang pamamaraan ay simple sa prinsipyo at madaling ipatupad.
3.Konklusyon
Ang haba ng focal ay isang mahalagang parameter ng isang optical system. Sa artikulong ito, idedetalye namin ang konsepto ng optical system focal length at mga pamamaraan ng pagsubok nito. Kasama ng schematic diagram, ipinapaliwanag namin ang kahulugan ng focal length, kabilang ang mga konsepto ng image-side focal length, object-side focal length, at front-to-back focal length. Sa pagsasagawa, maraming mga pamamaraan para sa pagsubok ng focal length ng isang optical system. Ipinakilala ng artikulong ito ang mga prinsipyo ng pagsubok ng collimator method, Gaussian method, focal length measurement method, Abbe focal length measurement method, Moiré deflection method, at optical fiber autocollimation method. Naniniwala ako na sa pamamagitan ng pagbabasa ng artikulong ito, magkakaroon ka ng mas mahusay na pag-unawa sa mga parameter ng focal length sa mga optical system.
Oras ng post: Aug-09-2024
