Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова
(технический университет)
Отчёт по лабораторной работе № 5
По дисциплине: Физика
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Тема: Измерение разрешающей способности объективов
Выполнил: студент гр. ЭР-03-1 ______________ /Попов П.П./
(подпись) (Ф.И.О.)
ОЦЕНКА: _____________
Дата: __________________
Проверил: ____________ /Мезенцев А.П./
(подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2004 год.
Описание установки.
Для определения разрешающей способности объективов используют установку, принципиальная схема которой, изображена на рис. З.
У
становка
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,
Объектив коллиматора, в фокусе которого расположена мира, образует параллельные пучки света от каждой точки миры. Угол между этими пучками
,
где L - расстояние между штрихами миры; F - фокусное расстояние объектива коллиматора, F=160 см.
На пути этих пучков ставится исследуемый объектив 4, в фокальной плоскости которого образуется изображение миры. Мира (рис. 4) - это испытательная таблица для определения разрешающей силы объектива. В ней имеется 100 заштрихованных квадратиков с возрастающей частотой штриховки. Квадратики сгруппированы четверками, частота штриховки в каждой четверке одинакова, а ориентация различна. Таким образом, каждая мира содержит 25 полей с различными частотами штриховки. Первое поле содержит четыре квадратика с самой грубой штриховкой, последнее (двадцать пятое) - четыре квадратика с самой мелкой штриховкой. Всего мир пять, самая крупная № 5. Мира № 4 вдвое мельче и т.д.
Линейная разрешающая способность характеризует минимальное расстояние d между разрешенными точками изображения.
Величины и d
связаны друг с другом соотношением
,
где F - фокусное расстояние объектива.
Разрешающая способность идеального объектива определяется только дифракцией. В этом случае разрешаются по Релею два удаленных точечных объекта, угловое расстояние между которыми
,
где D - диаметр объектива; - длина волны.
Ход работы:
Красный фильтр
=6500 А0.
|
Номер разрешающегося поля |
Номер миры |
D,мм |
эксп |
теор |
|
15 |
3 |
46,7 |
0,00002175 |
0,00001698 |
|
14 |
3 |
37,5 |
0,00002375 |
0,00002115 |
|
10 |
3 |
26,7 |
0,00002950 |
0,00002970 |
|
5 |
3 |
19,1 |
0,00003950 |
0,00004152 |
|
8 |
4 |
13,1 |
0,00006650 |
0,00006053 |
|
3 |
4 |
9,5 |
0,00008900 |
0,00008347 |
Зеленый фильтр
=5500 А0.
|
Номер разрешающегося поля |
Номер миры |
D,мм |
эксп |
теор |
|
16 |
3 |
46,7 |
0,00002100 |
0,00001437 |
|
14 |
3 |
37,5 |
0,00002375 |
0,00001789 |
|
13 |
3 |
26,7 |
0,00002500 |
0,00002513 |
|
8 |
3 |
19,1 |
0,00003325 |
0,00003513 |
|
12 |
4 |
13,1 |
0,00005250 |
0,00005122 |
|
6 |
4 |
9,5 |
0,00007450 |
0,00007063 |
Фиолетовый фильтр
=4200 А0.
|
Номер разрешающегося поля |
Номер миры |
D,мм |
эксп |
теор |
|
17 |
3 |
46,7 |
0,00001975 |
0,00001097 |
|
16 |
3 |
37,5 |
0,00002100 |
0,00001366 |
|
13 |
3 |
26,7 |
0,00002500 |
0,00001919 |
|
8 |
3 |
19,1 |
0,00003325 |
0,00002683 |
|
13 |
4 |
13,1 |
0,00005000 |
0,00003911 |
|
8 |
4 |
9,5 |
0,00006650 |
0,00005394 |
Расчетные формулы:
теор=1,22*
,
эксп=
,
где i- расстояние между штрихами миры,
F- фокусное расстояние объектива коллиматора,
F=160 см =1,6 м.
Пример расчета:
Красный фильтр, =6500 А0=650 нм = 6,5*10-7м,
№ разрешающегося поля – 15, № лиры 3
i, =8,7мкм = 4*8,7*10-6м
D=46,7мм = 46,7*10-3м,
эксп=
,
теор=1,22*
Построим графики функций эксп= f(D) и теор= f(D).
Вывод: Проведя опыты с экспериментальной установкой, мы определили разрешающую способность заданного объектива для трех длин волн. Судя по результатам можно говорить о хорошей точности вычислений.