ОПТИКА
Лабораторная работа №5
Измерение разрешающей способности объективов
Выполнила: студентка гр. ИЗ-09-2
Проверил: ________ _ Мустафаев А.С.
(подпись)
Санкт-Петербург
· Цель работы: Определить разрешающую способность объективов.
· Краткое теоретическое содержание
Явление, изучаемое в работе - дифракция света
Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин.
Дифракция света – совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с резкими неоднородностями и связанных с отклонениями от законов геометрической оптики. Дифракция, в частности, приводит к огибанию световыми волнами препятствий и проникновению света в область геометрической тени.
Аберрации – искаженное изображение, даваемой оптическими системами из-за их несовершенности. Аберрации можно разбить на четыре группы:
К первой относятся погрешности изготовления оптической системы - дефекты полировки, низкое качество стекла, отступление формы поверхности от заданной.
Вторая группа погрешностей оптических систем связана с тем, что обычные оптические детали с плоскими и сферическими поверхностями идеально фокусируют только узкие и близкие к оси монохроматические пучки света, составляющие с осью малый угол. Световые же пучки, удаленные от оси или наклоненные к ней под большими углами, образуют искаженное изображение.
Третью группу входит так называемая хроматическая аберрация, связанная с тем, что оптические стекла имеют показатель преломления, зависящий от длины волны (явление дисперсии). Как следствие фокусное расстояние объектива зависит от длины световой волны, и если для одной длины волны изображение хорошо сфокусировано, то для других длин волн хорошей фокусировки не наблюдается.
В четвертую группу аберраций входят искажения изображения, связанные с волновой природой света. Световые волны распространяются прямолинейно лишь в том случае, когда фронт волны ничем не ограничен. Если же на пути света стоят диафрагмы, щели, экраны и другие препятствия, ограничивающие волновой фронт, возникает дифракция – отступления от прямолинейного распространения света, огибание волнами препятствий.
Разрешающая способность объектива - способность объектива создавать раздельные изображения близко расположенных мелких деталей.
,
где α – угловое расстояние между двумя удаленными точечными источниками
Мира - это испытательная таблица для определения разрешающей силы объектива.
- Оптическая схема установки
 |
Установка состоит из осветителя 1, револьверной насадки С с набором светофильтров, револьверной насадки с эталонными штриховыми мирами 2, коллиматора 3, исследуемого объектива 4 и микроскопа 5. Осветитель с лампочкой накаливания 12 В питается от сети через понижающий трансформатор.
· Р а с ч е т н ы е ф о р м у л ы.
Угол между пучками
,
где D - диаметр объектива; l - длина волны;
,
где L - расстояние между штрихами миры; F - фокусное расстояние объектива коллиматора, F =160 см.
· Ф о р м у л ы п о г р е ш н о с т е й к о с в е н н ы х и з м е р е н и й
Абсолютная погрешность измерения угла между пучками
Ход работы:
Красный фильтр
l=6500 А0.
Зеленый фильтр
l=5500 А0.
Фиолетовый фильтр
l=4200 А0.
Графики функций Rэксп= f(D) и Rтеор= f(D).
Красный фильтр
Зеленый фильтр
Фиолетовый фильтр
Пример расчета:
Красный фильтр, l=6500 А0=650 нм = 6,5*10-7м,
№ разрешающегося поля – 15, № миры 3
L =8,7мкм
D=46,7мм = 46,7*10-3м,
aэксп= 
,
aтеор=1,22* 
Зеленый фильтр l=5500 А0 =550 нм = 5,5*10-7м,
№ разрешающегося поля – 17, № миры 3
L=7,9мкм
D=46,7мм = 46,7*10-3м,
aэксп= 
,
aтеор=1,22* 
Фиолетовый фильтр l=4200 А0 =420 нм = 4,2*10-7м,
№ разрешающегося поля – 16, № миры 3
L=8,4мкм
D=46,7мм = 46,7*10-3м,
aэксп= 
,
aтеор=1,22* 
- Погрешности прямых измерений
Погрешность измерения расстояния между штрихами миры:
ΔL = 0,05 мкм;
Погрешность измерения фокусного расстояния объектива коллиматора:
ΔF = 0,5 см
3. Погрешность экспериментального значения измерения угла между пучками:
для красного фильтра
для зеленого фильтра
для фиолетового фильтра
О к о н ч а т е л ь н ы й р е з у л ь т а т:
для красного фильтра
для зеленого фильтра
для фиолетового фильтра
· В ы в о д:
В данной лабораторной работе мною были произведены измерения и вычисления для определения величины угла между пучками миры, обратно пропорционального разрешающей способности объектива. Погрешность измерений относительно невелика.