- •1. Закон преломления.
- •2. Оптика параксиальных лучей
- •Инвариант Гюйгенса-Гельмгольца (г-г)
- •3. Нулевые лучи
- •Поиск кардинальных элементов оптической системы при помощи расчета хода нулевых лучей
- •4. Формула Ньютона.
- •Формула Гаусса.
- •5. Расчёт хода нулевого луча через оптическую систему или её компонент в случае, когда они заданы кардинальными элементами.
- •6. Диафрагмы: апертурная, полевая, винъетирующая.
- •Апертурная диафрагма
- •Свойства апертурной диафрагмы
- •Алгоритм поиска апертурной диафрагмы
- •Полевая диафрагма
- •Свойства полевой диафрагмы
- •Алгоритм поиска полевой диафрагмы
- •Коэффициент виньетирования в оптических системах
- •Поле зрения оптической системы ограниченное виньетирующей диафрагмой
- •7, 8 Поток излучения, единицы потока излучения и светового потока. Сила света.
- •9. Светимость и яркость поверхности. Формула Ламберта.
- •Связь между силой света и яркостью
- •Ламбертов излучатель.
- •Световой поток ламбертового излучателя поступающий во входной зрачок оптической системы.
- •10. Освещенность на оси и на периферии плоскости изображения. Освещенность на оси.
- •Освещенность на периферии.
- •11. Сферическая аберрация Аберрации ос
- •Плоскость наилучшей установки
- •Продольная сферическая аберрация луча
- •Графики сферической аберрации
- •Сферическая аберрация одиночной линзы
- •12. Хроматизм положения
- •Хроматизм тонкой линзы в воздухе
- •Хроматизм положения линзы конечной толщины
- •13. Телескопические системы
- •Ход лучей в телескопических системах Кеплера и Галилея
- •Видимое увеличение телескопической системы
- •Угловое поле зрения
- •Система Галилея
- •Диаметр выходного зрачка
- •Положение выходного зрачка
- •Угловой предел разрешения тс
- •Полезное увеличение тс
- •Светосила тс
- •14. Лупа
- •Видимое увеличение лупы
- •Размеры поля зрения лупы
- •Глубина резко изображаемого пространства (грип)
- •Аккомодационная грип
- •Аккомодационная составляющая
- •15. Микроскопы
- •Видимое увеличение микроскопа
- •Линейный размер поля зрения микроскопа –2у
- •Положение и диаметр выходного зрачка
- •Линейный предел разрешения микроскопа
- •Полезное увеличение микроскопа
Угловое поле зрения
Система Кеплера
В системе Кеплера имеется возможность размещения полевой диафрагмы, которая устанавливается в заднем фокусе первого и переднем фокусе второго компонента. Так как именно в этой плоскости находится промежуточное изображение пространства предметов. Входной зрачок, как правило, оправа первого компонента. Для определения угла поля зрения в пространстве предметов необходимо провести два луча через края полевой диафрагмы и осевую точку входного зрачка, согласно правилам отыскания углового поля зрения в пространстве предметов. Если диаметр полевой диафрагмы – Дпд, тогда:
; [рад].
Для определения углового размера поля зрения в пространстве изображений, то есть за ОС:
; , отсюда: . На практике: .
Система Галилея
В системе Галилея нет возможности для размещения полевой диафрагмы, так как промежуточное изображение предметов отсутствует. В такой телескопической системе, как правило, роль апертурной диафрагмы выполняет зрачок глаза.
Оправы первого и второго компонентов – виньетирующие диафрагмы. Поле зрения такой системы обычно ограничивается .
, где - диаметр зрачка глаза,
- диаметр оправы первого компонента
Диаметр выходного зрачка
В ТС Кеплера выходным зрачком - изображение апертурной диафрагмы, сформированное вторым компонентом, находящимся за задним фокусом второго компонента. апертурная диафрагма – оправа первого компонента, то лучи осевого пучка, проходящие через ее края, пройдут и через края выходного зрачка. Таким образом, диаметр выходного зрачка будет равен диаметру осевого пучка за окуляром.
Из подобия соответствующих треугольников видно, что , отсюда: .
Положение выходного зрачка
В ТС Галилея положение выходного зрачка определяется положением зрачка глаза относительно самой системы. В ТС Кеплера выходной зрачок – это изображение АД, сформированное вторым компонентом. Если АД совпадает с самим компонентом, то она является предметом для второго компонента, отдаленным относительно переднего фокуса на фокусное расстояние компонента, то есть: .
При этом положение изображения за вторым компонентом определяется отрезком относительно заднего фокуса второго компонента, который согласно формулам Ньютона равен: ; Так как , то: , то есть зрачок находится за задним фокусом второго компонента. Если известен задний фокальный отрезок второго компонента, то удаление выходного зрачка относительно второго компонента равняется: .
Обычно от правой части последнего выражения отнимают 1,5-2 мм – величину продольной сферической аберрации в зрачках. Диаметр и положение выходного зрачка в ТС Кеплера – важные эргономические параметры. должен быть согласован с диаметром глаза наблюдателя и не превышать его.
должно быть таким, чтобы ресницы не мешали наблюдению. Его обычно регламентируют в пределах от 15 до 25 мм.
Угловой предел разрешения тс
Угловым пределом разрешения - минимальное угловое расстояние между двумя предметными точками, изображения которых в пространстве изображений находятся на пределе разрешения, взятого по какому-либо критерию. Таким критерием является критерий Релея. Суть его: если дифракционное изображение двух точек находится на таком расстоянии, что центральная точка одного из них совпадает с первым дифракционным минимум, то они считаются расположенными на расстоянии предела разрешения.
К ритерий Релея справедлив при рассмотрении ТС, работающей с глазом. Этот критерий удобен также и потому, что угловой предел разрешения ТС потенциально ограничен дифракцией света на краях апертурной диафрагмы. Так в системе Кеплера апертурной является оправа первого компонента. В связи, с чем дифракционный угловой предел разрешения может быть вычислен по формуле: (1) - дифракционный предел по Фраунгоферу для видимой области излучения ; D [мм] – диаметр входного зрачка.
Т ак как телескопическая система работает с глазом, то угловой предел разрешения системы «ТС + глаз» зависит еще и от углового разрешения глаза. Визуальный угловой предел разрешения системы ТС + глаз:
Нормальный глаз в среднем имеет угловой предел разрешения 60 угловых секунд. Двум лучам с расстоянием 60” за ТС соответствуют два оптически сопряженных луча перед ТС, с угловым расстоянием: .