1. Lonxitude focal dos sistemas ópticos
A distancia focal é un indicador moi importante do sistema óptico, para o concepto de distancia focal, temos máis ou menos unha comprensión, revisamos aquí.
A distancia focal dun sistema óptico, definida como a distancia do centro óptico do sistema óptico ata o foco do feixe cando o incidente de luz paralela, é unha medida da concentración ou diverxencia de luz nun sistema óptico. Usamos o seguinte diagrama para ilustrar este concepto.
Na figura anterior, o incidente de feixe paralelo desde o extremo esquerdo, despois de pasar polo sistema óptico, converxe ao enfoque da imaxe f ', a liña de extensión inversa do raio converxente se cruza coa correspondente liña de extensión do incidente Ray paralelo nun punto, e a superficie que pasa este punto e é perpendicular ao eixo óptico, o piloto é chamado ao punto de vista. punto central), a distancia entre o punto principal e o foco da imaxe, é o que normalmente chamamos a distancia focal, o nome completo é a distancia focal efectiva da imaxe.
Tamén se pode ver na figura que a distancia da última superficie do sistema óptico ata o punto focal f 'da imaxe chámase distancia focal traseira (BFL). Correspondentemente, se o feixe paralelo está incidente desde o lado dereito, tamén hai conceptos de distancia focal efectiva e distancia focal frontal (FFL).
2. Métodos de proba de distancia focal
Na práctica, hai moitos métodos que se poden usar para probar a distancia focal dos sistemas ópticos. Con base en diferentes principios, os métodos de proba de distancia focal pódense dividir en tres categorías. A primeira categoría está baseada na posición do plano da imaxe, a segunda categoría usa a relación entre ampliación e distancia focal para obter o valor de distancia focal e a terceira categoría usa a curvatura fronte á onda do feixe de luz converxente para obter o valor de distancia focal.
Nesta sección, introduciremos os métodos de uso común para probar a distancia focal dos sistemas ópticos:
2.1CMétodo Ollimator
O principio de usar un colimador para probar a distancia focal dun sistema óptico está como se mostra no diagrama seguinte:
Na figura, o patrón de proba sitúase no foco do colimador. A altura y do patrón de proba e a distancia focal fc'do colimador son coñecidos. Despois de que o feixe paralelo emitido polo colimador sexa converxido polo sistema óptico probado e a imaxe no plano da imaxe, a distancia focal do sistema óptico pódese calcular en función da altura y 'do patrón de proba no plano da imaxe. A distancia focal do sistema óptico probado pode usar a seguinte fórmula:
2.2 GaussianoMEthod
A figura esquemática do método gaussiano para probar a distancia focal dun sistema óptico móstrase a continuación:
Na figura, os planos principais dianteiros e traseiros do sistema óptico en proba están representados como P e P 'respectivamente, e a distancia entre os dous avións principal é DP. Neste método, o valor de DPconsidérase coñecido, ou o seu valor é pequeno e pódese ignorar. Colócanse un obxecto e unha pantalla de recepción nos extremos esquerdo e dereito, e a distancia entre eles está rexistrada como L, onde L ten que ser superior a 4 veces a distancia focal do sistema en proba. O sistema en proba pódese colocar en dúas posicións, denotado como posición 1 e posición 2 respectivamente. O obxecto da esquerda pódese imaxinar claramente na pantalla de recepción. Pódese medir a distancia entre estas dúas localizacións (denominadas como d). Segundo a relación conxugada, podemos obter:
Nestas dúas posicións, as distancias do obxecto rexístranse como S1 e S2 respectivamente, logo S2 - S1 = D. A través da derivación de fórmulas, podemos obter a distancia focal do sistema óptico como a continuación:
2.3LEnsómetro
O lensómetro é moi adecuado para probar sistemas ópticos de longa distancia focal. A súa figura esquemática é a seguinte:
En primeiro lugar, a lente en proba non se coloca na ruta óptica. O obxectivo observado na esquerda pasa pola lente colimante e convértese en luz paralela. A luz paralela convertese por unha lente converxente cunha distancia focal de F2e forma unha imaxe clara no plano de imaxe de referencia. Despois de calibrarse a ruta óptica, a lente en proba colócase na ruta óptica e a distancia entre a lente en proba e a lente converxente é f2. Como resultado, debido á acción da lente en proba, o feixe de luz volverase a facer un cambio na posición do plano da imaxe, dando lugar a unha imaxe clara na posición do novo plano da imaxe no diagrama. A distancia entre o novo plano da imaxe e a lente converxente denomínase x. Con base na relación de obxectos-imaxe, pódese deducir a distancia focal da lente en proba como:
Na práctica, o lensómetro foi moi utilizado na medida focal superior das lentes de espectáculos e ten as vantaxes dun funcionamento sinxelo e unha precisión fiable.
2.4 AbbeREfractómetro
O refractómetro ABBE é outro método para probar a distancia focal dos sistemas ópticos. A súa figura esquemática é a seguinte:
Coloque dous gobernantes con diferentes alturas no lado superficial do obxecto da lente en proba, é dicir, placa de escala 1 e placa de escala 2. A altura das placas de escala correspondente é Y1 e Y2. A distancia entre as dúas placas de escala é E, e o ángulo entre a liña superior do gobernante e o eixe óptico é u. A escala plantada é imaxinada pola lente probada cunha distancia focal de F. Instálase un microscopio no extremo da superficie da imaxe. Ao mover a posición do microscopio, atópanse as imaxes superiores das dúas placas de escala. Neste momento, a distancia entre o microscopio e o eixe óptico denomínase y. Segundo a relación de obxectos-imaxe, podemos obter a distancia focal como ：
2.5 Decidometría de MoireMétodo
O método de deflectometría de Moiré empregará dous conxuntos de resolucións de Ronchi en vigas de luz paralelas. A sentenza de Ronchi é un patrón similar á rede de película de cromo metálico depositado nun substrato de vidro, usado habitualmente para probar o rendemento dos sistemas ópticos. O método utiliza o cambio nas franxas de Moiré formadas polas dúas reixas para probar a distancia focal do sistema óptico. O diagrama esquemático do principio é o seguinte ：
Na figura anterior, o obxecto observado, despois de pasar polo colimador, convértese nun feixe paralelo. Na ruta óptica, sen engadir primeiro a lente probada, o feixe paralelo pasa por dúas reixas cun ángulo de desprazamento de θ e un espazo entre d, formando un conxunto de franxas de moiré no plano da imaxe. A continuación, a lente probada colócase na ruta óptica. A luz colimada orixinal, despois da refracción pola lente, producirá unha certa distancia focal. O radio de curvatura do feixe de luz pódese obter a partir da seguinte fórmula ：
Normalmente, a lente en proba sitúase moi preto da primeira reixa, polo que o valor R na fórmula anterior corresponde á distancia focal da lente. A vantaxe deste método é que pode probar a distancia focal dos sistemas de distancia focal positiva e negativa.
2,6 ópticaFIberAutoCollimationMEthod
O principio de usar o método de autocollimación de fibra óptica para probar a distancia focal da lente móstrase na seguinte figura. Emprega fibra óptica para emitir un feixe diverxente que pasa pola lente que se está a probar e logo nun espello do plano. As tres rutas ópticas da figura representan as condicións da fibra óptica dentro do foco, dentro do foco e fóra do foco respectivamente. Ao mover a posición da lente en proba de ida e volta, podes atopar a posición da cabeza de fibra no foco. Neste momento, o feixe é autoconmentado e, despois da reflexión polo espello do plano, a maior parte da enerxía volverá á posición da cabeza de fibra. O método é sinxelo en principio e fácil de implementar.
3.Conclusión
A distancia focal é un parámetro importante dun sistema óptico. Neste artigo, detallamos o concepto de distancia focal do sistema óptico e os seus métodos de proba. Combinado co diagrama esquemático, explicamos a definición de distancia focal, incluídos os conceptos de distancia focal do lado da imaxe, a distancia focal do lado do obxecto e a distancia focal de fronte a atrás. Na práctica, hai moitos métodos para probar a distancia focal dun sistema óptico. Este artigo introduce os principios de proba do método de colimador, método gaussiano, método de medición de distancia focal, método de medición de distancia focal ABBE, método de desviación de Moiré e método de autocollimación de fibra óptica. Creo que ao ler este artigo, terás unha mellor comprensión dos parámetros de distancia focal nos sistemas ópticos.
Tempo de publicación: agosto-09-2024
