3. Измерение и контроль углов призм, клиньев и клиновидности пластин

. Ребра между рабочими гранями призм, разворачивающихся в плоскопараллельные пластины, должны быть параллельны между собой, их непараллёльность приводит к пирамидальности призмы. На чертежах призм задают предельные отклонения углов Δθ, предельную разность одинаковых углов δ и допустимую пирамидальность π, причем указанные отклонения обычно составляют несколько угловых секунд или минут.. При контроле призм и клиньев измеряют не только углы между их гранями, но и углы отклонения лучей, прошедших через эти детали. Поэтому способы контроля пластин могут быть идентичны способам контроля оптических клиньев.

Механический метод. Для измерения углов на стадии шлифования призм в основном применяют контактные инструменты: регулируемый угольник, механический и оптический угломеры, длинномер, косиномер.

Регулируемый угольник и угломеры снабжены двумя металлическими линейками, одна из которых неподвижна и выполняет роль основания, а другая вращается. Угольник не имеет шкалы, поэтому определенный угол между линейками устанавливают по оптическим угольникам, которые обычно имеют углы 30, 45, 60 и 90°, выполненные с допуском 10 – 30". Угол детали сравни­вается с установленным углом между линейками угольника. По­грешность в оценке отклонения угла зависит от длины грани де­тали и составляет 1 – 5'.

Угломеры имеют шкалу, по которой отсчитывают поворот подвижной линейки. В механическом угломере есть неподвижная шкала и нониус, соединенный с подвижной линейкой. Оптический угломер УО-2 снабжен лимбом и лупой, через которую снимают отсчет поворота линейки. Для измерения угла деталь одной из граней устанавливают на неподвижную линейку, а подвижную линейку совмещают с другой гранью. Угломеры обеспечивают измерения с точностью 2,5' в диапазоне углов 0 – 180°.

О птический метод. Наиболее удобным оборудованием для измерения углов оптическим методом являются гониометры и оптические скамьи. Оптический метод включает коллимационный, автоколлимационный и интерференционный способы с визуальной или фотоэлектрической регистрацией. Неплоскостность граней призмы и низкая чистота их обработки существенно снижает надежность измерений.

Коллимационный способ измерения углов призм реализуют на гониометре по схемам, приведенным на рисунке По схеме, приведенной на рисунке 3.8, а, призму 1 базируют на неподвижном столе 2 гониометра так, чтобы ребро измеряемого угла θ разделяло приблизительно пополам пучок лучей, выходящий из коллиматора 3. Затем зрительную трубу 4 последовательно устанавливают так, чтобы изображение А' щели коллиматора А, построенное при отражении лучей от рабочих граней призмы, совместилось с вертикальным штрихом сетки зрительной трубы. Угол θ = (а₁ – а₂)/2, где а₁ и а₂ – отсчеты по лимбу гониометра.

По схеме, приведенной на рисунке 3.8, б, зрительную трубу 4 устанавливают так, чтобы ее оптическая ось составляла минимально возможный угол φ с осью коллиматора 3, и закрепляют неподвижно. Призму 1 базируют на вращающемся столе 2 и поворотом столика с призмой последовательно добиваются совмещения изображения щели коллиматора с вертикальным штрихом сетки зрительной трубы. Угол θ = 180° – (а₁ – а₂), где a₁ и а₂ – отсчеты по лимбу гониометра.

Погрешность угловых измерений определяется маркой выбранного гониометра и при использовании высокоточного гониометра ГС-Ш не превышает 1". Кроме того, неперпендикулярность рабочих граней призмы плоскости стола вносит погрешность в измерения.

Пирамидальность призм измеряют на гониометре (рисунок 3.8, в), в коллиматоре 3 которого вместо щели установлен автоколлимационный окуляр. Зрительная труба 4 снабжена окулярным микрометром, измерительную шкалу которого располагают вертикально. Призму 1 помещают на вращающийся стол 2 так, чтобы одно из ребер призмы было параллельно оси вращения стола. Коллиматор и зрительную трубу устанавливают под углом 90°. Поворачивая стол с призмой вокруг вертикальной оси, последовательно добиваются таких положений рабочих граней призмы, при которых изображения А' центра перекрестия А, полученные при отражении от этих граней, совпадут с вертикальным штрихом сетки окулярного микрометра (справа показаны изображение перекрестия и шкала). Если призма пирамидальна, то эти изображения будут находиться на разной высоте. Совместив горизонтальный штрих сетки окулярного микрометра с центром каждого изображения, снимают отсчеты а₁ и а₂. Разность отсчетов а₁ – а₂ = γ, где γ – угол отклонения лучей вследствие пирамйдальности. Угол пирамидальности π связан с углом γ зависимостью:

Погрешность измерения пирамидальности зависит от погрешности установки угла 90° и погрешности отсчета угла γ по шкале окулярного микрометра. При использовании гониометра ГС-1М и окулярного микрометра, цена деления которого в угловой мере составляет 1", погрешность измерения пирамидальности не более 1,2"

О бычно призмы и оптические клинья предназначаются для отклонения проходящего через них пучка на заданный угол. Поэтому при аттестации этих деталей замеряют угол отклонения ω. Большие углы отклонения измеряют на гониометре, а малые (до 1°) можно замерить на оптической скамье.

Измерение и контроль углов отклонения отражательных призм на гониометре выполняют по схеме, приведенной на рисунке 3.9, а. Сначала совмещают оптическую ось зрительной трубы 4, снабженной автоколлимационным окуляром, с осью коллиматора 1 и по лимбу снимают отсчет а₁. Затем на стол 2 гониометра устанавливают измеряемую призму 3 так, чтобы ее выходная грань была перпендикулярна к оси зрительной трубы (проверка по автоколлимации лучей от этой грани). После этого вращают стол и зрительную трубу как единое целое, разворачивая их до совмещения вертикального штриха перекрестия трубы с изображением щели коллиматора. По лимбу снимают отсчет а₂. Угол отклонения ω = а₁ – а₂.

Если призма имеет нечетное число отражающих граней, то неперпендикулярность ее к выходной грани оси зрительной трубы существенно влияет на результат измерений. При четном числе отражающих граней погрешность установки призмы мало влияет на результат измерений, так как угол отклонения равен удвоенному углу между отражающими гранями и не зависит от угла входа лучей в призму. Погрешность разности отсчетов угловых положений зрительной трубы зависит от марки гониометра.

Углы отклонения клиньев измеряют на гониометре аналогичным способом. Клин (рисунок 3.9, б) устанавливают на стол гониометра так, что бы его входная грань была перпендикулярна к оси коллиматора. Так как угол отклонения клина зависит от длины волны используемого света, щель коллиматоры освещают монохроматическим светом.