Lab 61

ПРОУЧВАНЕ телескоп

Целта на работата. определяне увеличение телескоп и измерване на лимита си резолюция.

Инструменти и аксесоари. оптичен стенд SKC-2; осветител с кондензатор, 8B лампа с нажежаема и матирано стъкло; телескоп; револвер с Мира.

1. Теоретично въвеждане

Телескоп е оптичен уред за гледане на окото е много отдалечени обекти. Той се състои от обектив и окуляр, които са сложни оптични системи; Въпреки това, ние схематично ще представлява техните тънки лещи. обектив телескоп и окуляра са подредени така, че фокус леща F1 задната / приблизително съвпада с предната цел на окуляра F2 (фиг. 1).

Lab 61

Фиг. 1: D1 - диаметър на обектива; D2 - диаметър окуляр;
f1. f2 - фокусните дължините на цел и окуляр.

Обектив дава обратно на действителната умалено изображение на една безкрайно далечен обект в гърба му с фокална равнина. Това изображение е видяна през окуляра като лупа. Ако предният фокус на окуляра съвпада с леща на задния фокус, когато далечен обект се разглежда от окуляра на снопове от успоредни лъчи, което е полезно за наблюдение на нормално око в покой (без настаняване). Но ако окото на наблюдателя е малко по-различно от нормалното, окуляра се премества, което я поставя "в очите му." Чрез преместването окуляра също се прави от "полагане" на телескопа, когато разглеждате обекти, намиращи се на различни не много големи разстояния от наблюдателя.

Обективът на телескопа трябва да бъде винаги система за събиране, окуляра може да бъде събиране и разпространение на система. Телескоп с колективно (положително) окуляр тръба нарича Кеплер. лъчи се движат в Кеплер телескоп е показано на фиг. 2.

Lab 61

Леща L1 дава реален обърнат образ в неговата централна равнина FE. Разклонената снопа от лъчи от точка Е пада върху окуляра L2. Тъй като тези греди пътуват от точка Е на фокусната равнина на окуляра, тогава изходите на греди от тях, успоредна на оптичната ос на окуляра страна на ЕО. След като в окото (A), тези лъчи идват надолу върху ретината му и да представят валиден изображение източник. тръба Кеплер разстояние между лещата и окуляра е равен на сумата на техните фокусни разстояния (фиг. 2).

Телескоп разсейване (отрицателна), наречена Galileo окуляр тръба. тръба Galileo дава директно изображение на обекта, при което разстоянието между лещата и окуляра е равен на разликата между техните фокусни разстояния. лъчи се движат в Галилеец телескоп е показано на фиг. 3.

В случай на око галилейски тръба не е показан, за да се избегне претрупване на чертежа. Нека лъч светлина инцидент в обектива прави с оптичната ос ъгъл J 1. лъч излизане окуляра -
2. ъгъл J, където J 2> й 1.

Lab 61

Увеличаването на телескопа се определя от отношението

където f1 - фокусна дължина на обектива; f2 - фокусното разстояние на окуляра.

където D1 - диаметър на обектива на телескопа; D2 - диаметъра на образа на обектива в окуляра.

Комбинирането (1), (2), (3), да се увеличи г находка формула

Уравнение (4) показва, че увеличаването на тръбата може да се определя от следните три начина: чрез измерване на ъглите при което обектът е видян без тръба и през тръбата; чрез измерване на диаметъра на обектива и на неговия образ в окуляра; чрез измерване на фокусното разстояние на обектива и окуляра.

Когато се обмисля възможността за разграничаване чрез телескоп малки части трябва да бъдат разгледани, подлежащи дифракционни явления, които определят резолюция
мощност телескоп, т.е. възможност за получаване на две отделни изображения в близост до обектите точки. Светлината навлиза телескопа, тя се пречупва по кръгова барел леща, която играе ролята на вход зеницата на системата, в резултат на фокалната равнина на обектива Оказва се, не е лесно точка sigmaticheskoe на изображението, а комплекс дифракционна решетка с централно максимална осветеност, заобиколен от тъмни и светли пръстени. Където радиуса на първия тъмно пръстен, дефиниран с формула

където D - диаметър на входящия обектив - ирис или джанти на обектива; # 955; - дължина на вълната на падаща светлина; f1 - фокусното разстояние на обектива с.

Ако обективът е насочен към две далечни звезди, разделени от ъглово разстояние г й. след което всеки от тях ще даде на фокусната равнина на кръгове дифракционни центриран в точки, съответстващи на изображения на звезди (фиг. 4).

Lab 61

дифракционен модел от две много близки звезди частично се припокриват и има повече или по-малко се удължават и нееднакво осветяване на светлинното петно ​​един. В такъв случай това място все още може да се възприема като образ на две звезди и как - вече не може да се твърди, че тя се формира от две, а не една звезда?

Чрез Releyu, за определеност, взети като границата на разделяне на позиция, в която максимално осветяване на дифракционната картина от една точка на обекта съвпада с първия минимум на модела на дифракция на осветяване от втория си точка (фиг. 5), т.е. положение, в което първата тъмно пръстен на кръг минава през центъра на втората светлина. След това, най-малкото разстояние между разрешаването на точките на изображението е равна на радиуса на първия тъмен пръстен. J ограничаване на ъгловото разстояние между обектива на обект още разрешими точки (фиг. 4) се определя от отношението

Lab 61
Lab 61

където r1 - радиус на първия тъмен пръстен; f1 - фокусното разстояние на обектива с.

Заместването (6) в (5) добиви

J = 1,22 радиана

J = 1,22 · 2 х 10 5 дъгови секунди. (7)

От (7) виждаме, че колкото по-голям от диаметъра на обектива, колкото по-близо точката тя позволява да се реши.

Реципрочен на ограничаване ъгъла на се нарича разделителна способност на обектива:

Окуляра тръба на неговата разделителна способност да влияят.

За определяне на разделителната способност на телескоп обективни използване на специални излюпени таблици - свята (Фигура 6). Световната представлява негативен имидж на масата, направена по фотографски по-прецизен колоидно плоча. Световната състои от 25 елемента, различаващи се по ширина от инсулт. Всеки елемент се състои от четири квадрати (квадратни ширина 0.4 mm). Инсулти във всеки квадратен са подредени в четири различни посоки: хоризонтална, вертикална, наклонена наляво или надясно под ъгъл от 45 °. Ударите трябва да бъдат изцяло бели на черен фон или черно на светъл фон. Широчината на линиите в рамките на един и същ елемент трябва да бъде постоянна. Разстоянието между каналите във всяка квадратна равна на ширината на ход. Ширината на каналите намалява от елемент 1 до елемент 25 с геометрична прогресия с обща. Фиг. 6 показва площадите с най-големите удари

Световете се отличават с числа. Вътрешен стандарт произвежда прекъснати светове шест числа (виж таблица 1 ..), които се различават по броя на ударите в елементите и базови светове (Б - разстояние между основните ударите, които на фигура 6 са показани с тирета).

Ограничаването на ъгловото разстояние между J още оставя точките за наблюдение на обекта се изчислява по формулата

радиани = 2 х 10 5 дъгови секунди, (9)

при което - ширината на инсулт за брой елемент N на света, в който докосва все още се наблюдава разрешени; е - фокусно разстояние на обектива на колиматор.

Резолюция на RN. изразена като брой удари до 1 мм, за произволен брой N на света се изчислява по формулата

където B - Base светове мм; кН - фактор в зависимост от броя на елемент, кН = 1,06 N 1; 60 - брой получени за изчисляване на резолюцията.

2. описание на единицата работа и метод на измерване

Този документ използва оптичен стенд SKC-2 (фиг. 7), където колиматора има фокусно разстояние f1 = 1600 mm.

Фиг. 7: 1 - колиматор винт завъртане в хоризонтална равнина; 2 - ръкохватката въртене във вертикална равнина на колиматора; 3 - на обектива; 4 - капачка за защита на обектива от прах; 5 - легло; 6 - Focus копче.

Lab 61

1, лещата на колиматор трябва да бъде строго otfokusirovan, т.е. Той е разположен до безкрайност.

Монтаж на метод за автоматично Колимачната е най-точният и удобен в лабораторията. Когато се използва метод autocollimation изисква плоча равнина паралелна стъкло и autocollimation очно (или окуляра и окото с призма). Задайте паралелно табела пред обектива на колимационния 1 от допълнителната таблица. Мрежа с призма и окуляра вмъква в колиматора. Изработване осветление мрежа и спазване през окуляра, улавяне остър отражение на плоча решетка изображение равнина паралелна. Колиматорна фокус чрез завъртане на механизма за ръкохватката фокус на колимационния 4. Четене извършване на линейна скала и пергел фокусиране механизъм.

След бъдат получени чрез рязко отражение на изображението на мрежата, бележка разделяне по скалата на фокусиране механизъм колиматора - този участък ще съответства на позицията на обектива на колиматор настроен на безкрайност (този участък се намира в диапазона от номера 50 ± 5 бара и при работа с устройство за autocollimation във формата на куб, това разделение трябва да се търси в диапазона от номера 38 ± 5 бара).

Оставянето на колиматора в състояние изложени на "безкрайност", премахване на мрежата от призмата и окуляра, и вместо постави револвер с Mira така че револвер дръжката близо срещу тръбата за срязване. Това съответства на позицията на световете във фокуса на колиматора.

За извършване на измервания на оптичен стенд (фиг. 7) с матирано стъкло осветител, колиматор с Mira, тест телескоп (фиг. 8). Световната поставен във фокуса на тръбата на колиматор обектива. Телескоп обектив е настроен възможно най-близо до обектива на колиматор.

Lab 61

Фиг. 8: 1 - окуляр, 2 - обектив 3 - винт да се движи вертикално, 4 - Фокусирайки винт 5 - Чък осветление.

3. ПОРЪЧКА изпълнение на работата
Обработване на резултатите

Дейност 1. Определяне на увеличението на телескопа.

3.1.1. Включи осветител.

3.1.2. Монтиран зад окуляра експертът на телескоп с матирано стъкло.

3.1.3. Преместването на ездача с матирано стъкло, намери ситуация, в която на партерния стъклото се вижда ясно рязко очертано кръг светъл лъч - образа на цилиндъра на обектива.

3.1.4. Измерва се диаметърът на обектива на телескопа, а диаметърът на имиджа си.

3.1.5. Съгласно формулата. където D1 - обектив визуален диаметър

тръби; D2 - диаметъра на образа на обектива в окуляра се изчислява увеличение телескоп.

3.1.6. Сравнете резултат, намерено емпирично с теоретичната стойност, изчислена по формулата (4).

където f1 = 430 mm - дължина на фокуса телескоп леща;
f2 = 21,5 mm - дължина на фокуса на окуляра на телескопа.

3.1.7. Изчислете относителната грешка. резултатите от измервания и изчисления са влезли в таблица (Таблица форма. 2).

Упражнение 2. Определяне на разделителната способност на обектива на телескопа.

3.2.1. Световната поставен във фокуса на тръбата на колиматор обектива. След телескопа, монтиран възможно най-близо до обектива на колиматор, като се има предвид изображение инсулти светове максимално допустимата тръба обектив и в четирите посоки. Ние използваме Световният номер 5 на базата B = 19.2 mm.

3.2.2. Определете броя на ударите в първия елемент (на квадрат) светове.

3.2.3. Познаването на ширината на елемента (0.4 mm) и броя на ударите в него, са ширината на ударите в този елемент.

3.2.4. Определяне на ширината на ударите на 5, 10, 15, 20, и 25 елементи, като се има предвид, че ширината на каналите намалява от елемент 1 до елемент 25 с геометрична прогресия с обща.

3.2.5. Съгласно формула (9) изчисляване на ъгловото разстояние между разрешими точки й на наблюдавания обект за петата, десето, петнадесети двадесетия двадесет и пети елементи светове № 5, където е = 430 mm - дължина на фокуса телескоп леща.

3.2.6. Сравняването на резултатите, получени от експеримент и теоретична (таблица. 3).

3.2.8. С формула (10) се изчислява резолюция на телескопа на лещата 1, 5, 10, 15, 20, 25-те елементи светове № 5. Резултатите от изчисленията са въведени в таблица (Таблица Форма. 4) и в сравнение с резултата от Таблица. 1.

ВЪПРОСИ ЗА ДОПУСКАНЕ НА РАБОТА

1. членка с цел работа.

2. Какво означава телескопа и от които основните части от него се състои от?

3. Какви са методите за определяне на увеличението на телескоп?

4. Как да се направи оценка на разделителната способност на обектива на телескопа?

ВЪПРОСИ ЗА ЗАЩИТА НА РАБОТА

1. Описание на пътя на визуалните Кеплер и Galileo тръбите.

2. Какво се разбира под разделителната способност и критерият Рейли?

3. Какво е светът и за какво се използва за?

СПРАВКА

1. Ландсберг GS Optika.- М. науката, 1976.

2. Физическо практически / Ед. VI Iveronovoy.- М. Наука, 1968.

3. Gvozdeva NP Korkin KI Приложна Оптика и оптични Инженеринг izmereniya.- М., 1976.

4. Tudorovskii AI Теорията на оптичен priborov.- М. издателство на СССР академия на науките, 1937.