Как найти фокусное расстояние окуляра микроскопа

  • Печать

Страницы: [1] 2 След.»  Все   Вниз

A A A A

Тема: Как измерить фокусное растояние окуляра ?  (Прочитано 8611 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Привет,
Есть окуляр от микроскопа у него плавня регулировка от 10х до 15х. Как вычислить или померить его фокусное растояние?
Спасибо.


Записан


Для этого достаточно поделить 250 на увеличение окуляра и получится его фокус. В вашем случае F= 25 — 16.666мм.


Записан


А что есть 250 ? откуда эта цифра ?


Записан


Цифра 250 это расстояние наилучшего видения для глаза, выраженное в милиметрах соответственно фокус тоже будет в мм.


Записан


В мире констант и Постоянных есть, безусловно, свои особенности. В данном случае 250 мм — это принято расстояние для наилучшего рассматривания предметов ( допустим мелких).
Увеличение окуляра ( и микроскопа ) — это как бы насколько мы ближе чем 250 мм рассматриваем предмет. Микроскопы Левенгука — лучшее подтверждение.


Записан


Astel-150.
Извините не знал что Вы уже ответили.


Записан



Записан


Ничего страшного, ваш ответ более полный.


Записан


Есть ещё одни окуляр, если его можно назвать окуляром, я его вытащил из видеокамеры, похоже там в системе 2 линзы, эта штука стояла как раз пред ПЗС. Если ей проэцировать изображение лампочьки то резкость наводится примерно на 20 мм — это и есть фокусное растояние сиитемы ?


Записан


to UL8GBX:
Окуляры в этих видеокамерах наверняка изготовлены из пластмассовых линз.


Записан


Это была не дешовая и страая SVHS камера Panasonic, из стекла и дикое подозрение с просветлением, на отсвет красновато-фиолетовые блики.


Записан


Ну, не знаю.
У меня на работе где-то лежит видеокамера, кажется тоже Panasonic, образца 97 года. Стоила тогда — жуть! Всё таки лучше использовать окуляры от микроскопа, неплохие окуляры от биноклей Российского производства. Ну а про астрономические окуляры я и говорить не буду.


Записан


AlAn

1. Если известна кратность окуляра, то расстояние наилучшего зрения (250мм) нужно разделить на кратность.

2. Самый простой способ, если у Вас есть объектив с известным фокусным расстоянием, и диаметром, то можно днем навести прибор на небо и померить диаметр выходного зрачка, увеличение равно отношению диаметра объектива к диаметру выходного зрачка. Затем разделите фокусное расстояние объектива на увеличение, и Вы получите фокусное расстояние окуляра. (Диаметр выходного зрачка при больших увеличениях невелик, и лучше измерять его лупой, имеющей шкалу, обычно точность такой шкалы 0,1мм).

3.Можно так же поставить окуляр на оптическую скамью, и померить фокусное расстояние напрямую. Если необходимо описание методов, через пару дней наберу текст и перешлю файл в Ваш адрес.


Записан


AlAn

Есть ещё одни окуляр, если его можно назвать окуляром, я его вытащил из видеокамеры, похоже там в системе 2 линзы, эта штука стояла как раз пред ПЗС. Если ей проэцировать изображение лампочьки то резкость наводится примерно на 20 мм — это и есть фокусное растояние сиитемы ?

Это справедливо только для тонких линз. Окуляр — это система линз, и его фокус не равен расстоянию до резкого изображения


Записан


Да очень интересны методы и думаю не только мне.
Спасибо.


Записан


AlAn

Хорошо, помещу в форуме. ;)


Записан


AlAn

Кстатьи, UL8GBX! Раз у Вас переменное фокусное расстояние, то есть смысл опредилить его для разных положений механизма изменения фокусного расстояния, и построить график зависимости F от Х, или нанести соответствующие метки на механизм. :)


Записан


Померил методом 2. Взял прозрачьную линейку и положил ее на бумагу, направил на небо и поймал самое резкое пятно. Что то метод не очень как ни странно есть несколько растоний когда пятно резкое.
Интересно бы описание «оптической скамьи» я как понимаю ей можно будет мерить и фокусное растояние объективов.
Спасибо.


Записан


    Выходной зрачок это изображение апертурной диафрагмы, построенное оптическими элементами, установленными после этой диафрагмы.  Так как в телескопической системе, с помощью которой Вы пытались вторым способом определить фокусное расстояние окуляра, имеется единственная апертурная диафрагма, то и выходной зрачок будет одним единственным.  Все остальные изображения не выходные зрачки, а изображения различных световых диаметров различных линз, входящих в оптическую систему. Рассуждая теоретически этих изображений может быть столько же, сколько границ раздела воздух-стекло (удвоенное количество компонентов)  имеется в применяемом объективе.  Чтобы выходной зрачок ни с чем не спутать поместите перед первой линзой объектива (максимально близко к ней) какой-нибудь предмет, например, небольшой кусочек бумаги. Тогда изображение круга с резким изображением этого кусочка и будет выходным зрачком.
    А на оптическую скамью, человеку, не имеющему к ней доступа, рассчитывать не приходится.  Помимо «рельса» необходимы еще коллиматор с набором мир или каких-нибудь иных баз, и измерительный микроскоп (или на худой конец измерительная лупа).

« Последнее редактирование: 14 Ноя 2004 [21:58:16] от Митрофанов Павел »


Записан

Всем успехов и во всем.  
С уважением.


AlAn

Определение фокусного расстояния положительной тонкой линзы

Способ 1.
Фокусное расстояние можно определить исходя из формулы

1/a1+1/a2=1/f

где:
 а1 – расстояние от источника до главной плоскости линзы,
а2 – расстояние от главной плоскости до изображения,
f – фокусное расстояние f=a1*f2/(a1+a2).
S – источник света,
S’ – изображение.

Метод годится для тонких линз, но можно применять и для объективов, только расстояния нужно измерять примерно от середины толщины линзы, естественно вносится ошибка.
На экране получают изображение источника и измеряют расстояния a1 и a2. Метод требует положения метки на центре толщины линзы. Если проведена серия опытов, то можно 1/f  определить из графика с осями 1/a1 и 1/a2.

Способ 2.
В этом опыте положение указателя не сказывается на результате измерений. Пусть расстояние между экраном и предметом больше 4f. При этом найдутся два положения линзы дающих резкое изображение предмета. Из соображений симметрии ясно a1=a2’ и a2=a1’. Обозначим расстояние между экраном и предметом L, а между положениями линз l.

Фокусное расстояние можно вычислить по формуле
f=(L^2-l^2)/(4L)

Источник и экран закрепляются на направляющих, как можно точнее измеряется расстояние между ними, затем находят первое положение системы, при котором на экране видно резкое изображение источника, отмечают первую точку (допустим от левого края оправы), затем передвигают линзу до получения второго резкого изображения источника, снова отмечают точку, и измеряют расстояние, на которое передвинута система. Можно вычислять фокусное расстояние.

Мне по случаю досталось два прибора для наблюдения спутников, труба тяжеленная, толщина стенки около сантиметра, чугун, известно только увеличение всей системы, а объектив и окуляр? Диаметр объектива 120мм классный ахромат.
В качестве оптической скамьи я использовал обыкновенную гардину длиной три метра, на которой перемещал объектив, в результате получил f=560мм. Сейчас мы с nickas_ом делаем телескопы с коротким фокусом в качестве кометоискателей, а так как внутри была система изменения увеличения, мы взяли от нее отрицательный ахромат, и думаем попробовать получить эквивалентный фокус около 1400мм. Правда, Astel-150, считает, что могут вылезти аберрации, но как говорил вождь всех народов – попытка не пытка.
Трубу кстати взяли пластмассовую для канализации диаметром 160мм. Вес без окулярной части около 4кг.

P.S. Не могу найти тетрадь, в которую выписывал эти методы, есть еще несколько, в том числе и для рассеивающих линз.


Записан


  • Печать

Страницы: [1] 2 След.»  Все   Вверх

  • Астрофорум – астрономический портал »
  • Практическая астрономия »
  • Телескопостроение, оптика (Модераторы: Ivan7enych, dont_panic) »
  • Как измерить фокусное растояние окуляра ?

Как определить фокусное расстояние окуляра?

Модераторы: Ulmo, Булдаков Сергей

Как определить фокусное расстояние окуляра?

Народ, подскажите пожалуйста, как определить фокусное расстояние окуляра если известна его кратность?

Аватара пользователя
equuleus
Статус: Новичок
Статус: Новичок
 
Сообщения: 39
Зарегистрирован: 29 мар 2007 23:16
Откуда: Литва
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.
  • Личное сообщение

Непрочитанное сообщение LeonidOS » 08 авг 2007 13:33

Фокусное расстояние телескопа поделить на кратность.

SpaceObs.org
Обсерватория ISON-NM (H15)

Аватара пользователя
LeonidOS
Старейшина
 
Сообщения: 10274
Зарегистрирован: 21 мар 2006 19:09
Откуда: Люберцы
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 2 раз.
  • Личное сообщение
  • Сайт
  • ICQ

Непрочитанное сообщение equuleus » 08 авг 2007 13:48

Ммм, да! Почему- то я всегда думал, что фокусное расстояние и кратность это разные вещи. :)

PER ASPERA AD ASTRA!

Аватара пользователя
equuleus
Статус: Новичок
Статус: Новичок
 
Сообщения: 39
Зарегистрирован: 29 мар 2007 23:16
Откуда: Литва
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.
  • Личное сообщение

Непрочитанное сообщение LeonidOS » 08 авг 2007 13:49

Нет, они взаимосвязаны.

SpaceObs.org
Обсерватория ISON-NM (H15)

Аватара пользователя
LeonidOS
Старейшина
 
Сообщения: 10274
Зарегистрирован: 21 мар 2006 19:09
Откуда: Люберцы
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 2 раз.
  • Личное сообщение
  • Сайт
  • ICQ

Непрочитанное сообщение equuleus » 08 авг 2007 14:10

Спасибо! Все оказалось просто.

На днях ко мне попали три окуляра, явно телескопических. Из маркировки только кратность. К тому же, в стандартный фокусер 1,25» не влазят. Пришлось сошлифовать пол милиметра на одном, тогда влез.

Откуда сие взялось, может кто знает такие?

Качество довольно приличное.

Вложения
}2007_0808Image0003.JPG
Аватара пользователя
equuleus
Статус: Новичок
Статус: Новичок
 
Сообщения: 39
Зарегистрирован: 29 мар 2007 23:16
Откуда: Литва
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.
  • Личное сообщение

Непрочитанное сообщение LeonidOS » 08 авг 2007 14:17

От микроскопов?

SpaceObs.org
Обсерватория ISON-NM (H15)

Аватара пользователя
LeonidOS
Старейшина
 
Сообщения: 10274
Зарегистрирован: 21 мар 2006 19:09
Откуда: Люберцы
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 2 раз.
  • Личное сообщение
  • Сайт
  • ICQ

Непрочитанное сообщение equuleus » 08 авг 2007 14:23

Да не похоже :roll: Знаю только что «старинные», в смысле, советских времен. Заводские точно.

PER ASPERA AD ASTRA!

Аватара пользователя
equuleus
Статус: Новичок
Статус: Новичок
 
Сообщения: 39
Зарегистрирован: 29 мар 2007 23:16
Откуда: Литва
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.
  • Личное сообщение

Непрочитанное сообщение LittleRacoon » 08 авг 2007 15:59

От микроскопов. На телескопных окулярах, даже старинных :), пишется расстояние в мм. А на этих — кратность. Только это будет не та кратность, про которую Вам выше расказывали.

«Крокодилы ходят лёжа»©

Аватара пользователя
LittleRacoon
Старейшина
 
Сообщения: 3815
Зарегистрирован: 05 авг 2006 15:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 1 раз.
  • Личное сообщение

Непрочитанное сообщение LeonidOS » 08 авг 2007 16:14

Я ж сказал, у меня похожие дома есть. Так что, то что на них написано, можете забыть.

SpaceObs.org
Обсерватория ISON-NM (H15)

Аватара пользователя
LeonidOS
Старейшина
 
Сообщения: 10274
Зарегистрирован: 21 мар 2006 19:09
Откуда: Люберцы
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 2 раз.
  • Личное сообщение
  • Сайт
  • ICQ

Непрочитанное сообщение equuleus » 08 авг 2007 16:39

LittleRacoon писал(а):Только это будет не та кратность, про которую Вам выше расказывали.

Тогда объясните чем она отличается от той? И как их фокус померить-то??? :( :?:

Аватара пользователя
equuleus
Статус: Новичок
Статус: Новичок
 
Сообщения: 39
Зарегистрирован: 29 мар 2007 23:16
Откуда: Литва
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.
  • Личное сообщение

Непрочитанное сообщение LeonidOS » 08 авг 2007 16:45

Кратность написанная на окулярах посчитана исходя из параметров микроскопа, для которого они были предназначены. У вашего телескопа совсем другое фокусное расстояние…

SpaceObs.org
Обсерватория ISON-NM (H15)

Аватара пользователя
LeonidOS
Старейшина
 
Сообщения: 10274
Зарегистрирован: 21 мар 2006 19:09
Откуда: Люберцы
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 2 раз.
  • Личное сообщение
  • Сайт
  • ICQ

Непрочитанное сообщение Misha Z. » 08 авг 2007 17:12

На этих окулярах, если они от микроскопа, возможно написано увеличение, которое будет достигнуто при их установке (на родной микроскоп, конечно). Т.е. сли на окуляре написано 25х, то микроскоп с этим окуляром давал увеличение в 25 крат. А чтобы узнать их фокусное расстояние окуляров, наверное потребуются технические характеристики объектива родного микроскопа, т.е. его ФР.

Sky-Watcher МАК-150 и СG-5 с приводами по обеим осям, ПЗС-камера QHY6

Аватара пользователя
Misha Z.
Истиный Ценитель
 
Сообщения: 425
Зарегистрирован: 28 апр 2007 22:13
Откуда: Тюмень
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.
  • Личное сообщение
  • ICQ

Непрочитанное сообщение LittleRacoon » 08 авг 2007 17:47

Я понимаю, что физик должен быть в меру ленив.

Для ленивых не в меру — ещё раз

А:

Я купил три окуляра от микроскопа. На них указано «увеличение»:

10х
12,5х
Какая связь между увеличением и фокусным расстоянием?

Q:

Так как дальнейший копи-паст сообщений угнетает мой моск, остальное смотрите тут

http://www.starlab.ru/showthread.php?p=11045

«Крокодилы ходят лёжа»©

Аватара пользователя
LittleRacoon
Старейшина
 
Сообщения: 3815
Зарегистрирован: 05 авг 2006 15:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 1 раз.
  • Личное сообщение

Непрочитанное сообщение equuleus » 09 авг 2007 00:12

LittleRacoon писал(а):Я понимаю, что физик должен быть в меру ленив.

Спасибо LittleRacoon за «искрометный» юмор :) , и за ссылки. Теперь, кажется, все проясняется. Никогда не сталкивался с такими окулярами, с микроскопами дела не имел. Когда мне их принесли, смутил диаметр насадочного цилиндра… Под 1,25″, думаю, точно телескопные. Попытался вставить в фокусер… Ан, нет!

Еще раз, спасибо всем. :D

Аватара пользователя
equuleus
Статус: Новичок
Статус: Новичок
 
Сообщения: 39
Зарегистрирован: 29 мар 2007 23:16
Откуда: Литва
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.
  • Личное сообщение

Непрочитанное сообщение niktool » 21 авг 2007 07:25

Доброго времени суток equuleus!

Эти объективы скорее всего от микроскопа т.к. у них характерный способ крепления т.е. просто вставляются в тубус.

Ваш 14х один в один похожи с моим окуляром от МБС 10 ,

но у моего нет винтов — фиксаторов оправы линз.

Аватара пользователя
niktool
Статус: Новичок
Статус: Новичок
 
Сообщения: 55
Зарегистрирован: 29 окт 2006 12:29
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.
  • Личное сообщение

Непрочитанное сообщение equuleus » 29 авг 2007 23:25

niktool писал(а):Доброго времени суток equuleus!
Эти объективы скорее всего от микроскопа.

От микроскопа однозначно, но все же это ОКУЛЯРЫ! Маленькое расследование, которое мне удалось провести показало, что данные экземпляры сделаны в промежуток между 82-м и 90-ми годами на оптико-механическом заводе в городе Молодечно (Беларусь). Предназначались они для микроскопов марки ЛОМО… Микроскопов таких в глаза не видел! Но меня заверили, что это так и есть :) Главное — эти окуляры неплохо показали себя в дуэте с телескопом и если сравнивать, например, 6-кратный окуляр с недавно приобретенным мной VIXEN 40 mm, то последний выигрывает только в по полю зрения. А в остальном, прекрастная маркиза… ВСЕ ХОРОШО! Жалко тока, что файлик мой удалили модераторы всея этого форума, а то еще кто-нибудь свою версию предложил бы :) Впрочем, как и объективчик мой уплыл неопознанным :( Есть предположение, что это дело рук этого же завода. Просто заказ был частным скорее всего.

Аватара пользователя
equuleus
Статус: Новичок
Статус: Новичок
 
Сообщения: 39
Зарегистрирован: 29 мар 2007 23:16
Откуда: Литва
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.
  • Личное сообщение

Непрочитанное сообщение LittleRacoon » 29 авг 2007 23:36

Вах. Если Виксен (я так понимаю LV 40) выигрывает по полю зрения у микроскопного, так что ж в микроскопном поля вообще нет? :shock:

А файлик не модераторы удалили — это турки постарались :mrgreen:

«Крокодилы ходят лёжа»©

Аватара пользователя
LittleRacoon
Старейшина
 
Сообщения: 3815
Зарегистрирован: 05 авг 2006 15:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 1 раз.
  • Личное сообщение

Непрочитанное сообщение * » 29 авг 2007 23:43

equuleus писал(а):Предназначались они для микроскопов марки ЛОМО…

Школьные телескопы окулярами не комплектовались, их нужно было брать из микроскопа. :wink:

Вселенная — это не то, что кажется.

*
Статус: Старожил
Статус: Старожил
 
Сообщения: 706
Зарегистрирован: 27 май 2007 23:24
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.
  • Личное сообщение

Непрочитанное сообщение Parsek » 10 фев 2008 17:14

хммм у меня у микроскопа маленькие окуляры 1″ наверное.

Сам микроскоп у нас E.LEITZ St.Petersburg Moritz Goldberg 1904 года выпуска. Увеличение максимальное 1000х и к сожалению один окуляр потерян из 3

Совсем не претендую на достоверность, но мне все интересно!

Модератор не Бог — забаненый не прокаженный!

SW 2001PEQ5

Окуляры: 1,25″- 25мм(Pl)10мм(Pl)6мм(Or)

2″- 25мм WO

Изображение

Аватара пользователя
Parsek
Статус: Бывалый
Статус: Бывалый
 
Сообщения: 384
Зарегистрирован: 26 ноя 2007 23:47
Откуда: Санкт-Петербург
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.
  • Личное сообщение
  • ICQ

Непрочитанное сообщение LittleRacoon » 10 фев 2008 17:40

Наверное 0,96″. Хотя от микроскопов можно всякого ожидать.

«Крокодилы ходят лёжа»©

Аватара пользователя
LittleRacoon
Старейшина
 
Сообщения: 3815
Зарегистрирован: 05 авг 2006 15:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 1 раз.
  • Личное сообщение


Вернуться в Телескопостроение и оптика

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 0

Лабораторная
работа

Определение увеличения микроскопа и измерение линейных размеров малых объектов.

Приборы и
принадлежности
:

микроскоп
биологический, осветитель, микрометр,
миллиметровая линейка, предметное
стекло с тонкой проволокой, предметное
стекло с волосом, гистологический
препарат поперечно-полосатой мышцы,
подставка для зарисовки изображения.

Цель работы:

изучить микроскоп,
определить увеличение микроскопа и
линейный размер малого объекта.

ТЕОРИЯ

Понятия из оптики,
используемые в пособии:

1. Линза
— прозрачное тело, ограниченное двумя
сферическими поверхностями, одна из
поверхностей может быть плоской.

  1. Тонкая линза
    — линза толщина которой мала по сравнению
    с радиусом ее кривизны.

  2. Оптическая
    система

    — система из нескольких линз.

  3. Главная
    оптическая ось линзы

    — прямая, проходящая через центры всех
    ее сферических поверхностей.

  4. Главная
    оптическая ось системы

    — прямая, на которой лежат центры всех
    ее сферических поверхностей.

  5. Собирающая
    линза

    линза, превращающая падающий на нее
    пучок параллельных лучей в сходящийся
    пучок.

  6. Оптический
    центр тонкой линзы

    — точка, расположенная на главной
    оптической оси, через которую луч света
    проходит не меняя своего направления.
    Обычно совпадает с геометрическим
    центром линзы.

  7. Оптический
    центр глаза

    — условная точка модельного глаза, при
    прохождении через которую луч не меняет
    своего направления.

  8. Главный фокус
    линзы

    точка, в которой пересекаются после
    преломления лучи, падающие на линзу
    параллельно ее главной оптической оси.
    В соответствии с направлением
    распространения луча различают передний
    и задний главные фокусы

  9. Фокальные
    плоскости

    — плоскости, проходящие через главные
    фокусы линзы перпендикулярно к ее
    главной оптической оси. Параллельные
    лучи, падающие на линзу под любым углом
    к главной оптической оси, пересекаются
    в фокальной плоскости.

  10. Фокусное
    расстояние

    — расстояние от оптического центра
    тонкой линзы до ее главного фокуса.

  11. Расстояние
    наилучшего зрения

    — наименьшее расстояние от предмета до
    глаза, при котором глаз дает резкое
    изображение при минимальном напряжении
    аккомодации. Для нормального глаза оно
    составляет 25 см.

  12. Угол зрения
    — угол, образованный лучами, идущими от
    крайних точек предмета через оптический
    центр глаза.

  13. Иммерсионная
    система

    — объектив микроскопа, у которого
    пространство между первой линзой и
    рассматриваемым предметом заполнено
    жидкостью с большим показателем
    преломления, называемой иммерсионной.

Оптическая система и принцип действия микроскопа

Микроскоп
представляет собой комбинацию двух
короткофокусных оптических систем —
объектива и окуляра.

Фокусное
расстояние

объектива
— несколько миллиметров,

окуляра
— несколько сантиметров.

Схема оптической
системы микроскопа и ход лучей в нем
показаны на рис.1. Соотношение между
фокусными расстояниями и оптической
длиной тубуса выбраны условно.

Рис. 1

Объектив и окуляр
изображены в виде двух собирающих линз
Об и Ок. Малый объект АВ помещается на
предметном столике перед объективом
на расстоянии чуть большем его фокусного
расстояния.

Изображение на
рис.1 строилось согласно правилам
построения изображения в тонких линзах
для наиболее простого случая. Когда
объект находится на главной оптической
оси. Луч 1 идет из точки В параллельно
главной оптической оси ОО1
и после преломления в объективе проходит
через его задний главный фокус Fоб.
Луч 2 идет из точки В без преломления
через оптический центр объектива О. В
месте пересечения этих лучей лежит
точка В1
— изображение точки В. Опустим перпендикуляр
из этой точки на главную оптическую ось
и получим точку А1
промежуточного изображения А1В1.

Таким образом с
помощью объектива получаем действительное,
увеличенное, обратное промежуточное
изображение в плоскости, лежащей
обязательно за передним главным фокусом
окуляра Fок.

Аналогично с
помощью лучей 1’ и 2’ строим окончательное
изображение, создаваемое окуляром.
После преломления в окуляре эти лучи
образуют расходящийся пучок и поэтому
не пересекаются. Продолжим их в обратную
сторону, точка пересечения В2
является мнимым изображением точки В1,
а отрезок А2В2
— окончательным
изображением объекта АВ, увеличенным,
мнимым и обратным относительно объекта,
лежащего на расстоянии наилучшего
зрения S.
Это изображение и рассматривает глаз:
расходящийся пучок лучей 1’ и 2’ из
окуляра входит в глаз, преломляется его
оптической системой и образует на
сетчатке действительное изображение.
При работе с микроскопом глаз располагается
так, чтобы его оптический центр совпадал
с задним главным фокусом окуляра Fок.
Поэтому расстояние наилучшего зрения
условно отмеряют от этой точки.

Увеличение, даваемое
микроскопом, показывает, во сколько раз
величина изображения объекта больше
величины самого объекта (рис.1)

К
= А
2В2
/ АВ

(1)

Если учесть, что
Коб
= А1В1/AB,
а Кок
= А2В21В1,
то получим

К
= К
обКок
(2)

Из подобия
треугольников ОСF’об
и А1В1F’об
и равенств АВ = ОС, F’обА1
получаем

,
(3)

а из подобия
треугольников С1О1F’ок
и А2В2Fок
и равенства А1В1
= О1С1
получаем

(4)

где 
— оптическая длина тубуса — расстояние
между задним фокусом объектива и передним
фокусом окуляра; S
— расстояние наилучшего зрения; fоб,
fок
— фокусные расстояния объектива и
окуляра. После подстановки в выражение
(2) формул (3) и (4) получаем

(5)

Увеличение объектива
и окуляра указываются на их оправе,
например, у объектива: 8,20,40,60; у окуляра:
7x,
10x,
15x.

РАЗРЕШАЮЩАЯ
СПОСОБНОСТЬ МИКРОСКОПА

Технически возможно
создать оптические микроскопы, объективы
и окуляры которых дадут общее увеличение
1500-2000 и больше. Однако это нецелесообразно,
так как возможность различения мелких
деталей предмета ограничивается
дифракционными явлениями. Вследствие
этого изображение мельчайших деталей
предмета теряет резкость, может возникнуть
нарушение геометрического подобие
изображения и предмета, соседние точки
будут сливаться в одну, возможно полное
исчезновение изображения. Поэтому в
оптике существуют следующие
понятия
,
которые характеризуют
качество микроскопа
:
разрешающая
способность, предел разрешения и полезное
увеличение
.

Разрешающая
способность микроскопа

свойство
микроскопа давать раздельно изображение
мелких деталей рассматриваемого
предмета.

Предел разрешения
это наименьшее
расстояние между двумя точками, которые
видны в микроскопе раздельно.

Чем меньше
предел разрешения, тем выше разрешающая
способность

микроскопа.
Предел
разрешения обуславливает наименьший
размер деталей, которые могут различаться
в препарате с помощью микроскопа.

Теорию разрешающей способности
микроскопа разработал директор завода
К.Цейса в Йене профессор-оптик Э.Аббе
(1840-1905). В качестве простейшего
микропрепарата он взял дифракционную
решетку, изучил механизм формирования
изображения в микроскопе и показал
следующее.

Рис.
2

Введем понятие
апертурного
угла

это угол между крайними лучами конического
светового пучка, идущего от середины
объекта в объектив ( Рис. 3а).

Для создания
изображения, то есть для разрешения
объекта, достаточно, чтобы в объектив
попали лучи, образующие максимумы только
нулевого и первого порядка хотя бы с
одной стороны ( Рис. 2 и 3б). Участие в
образовании изображения лучей от
большего количества максимумов повышает
качество изображения, его контраст.
Поэтому лучи, образующие эти максимумы,
должны быть в пределах апертурного угла
объектива.

Таким образом,
если объектом является дифракционная
решетка с периодом d
и свет падает на нее нормально ( Рис.2 и
3б), то в формировании изображения
обязательно должны участвовать лучи,
образующие максимумы нулевого и первого
порядков с обеих сторон, а угол 1
— угол
отклонения лучей, образующих максимум
первого порядка, соответственно должен
быть, в крайнем случае, равен углу U/2.
Если же взять решетку с меньшим периодом
d’,
то угол ’1
будет больше
угла U/2
и изображение не возникнет. Значит
период решетки d
можно принять за предел разрешения
микроскопа Z.
Тогда, используя формулу дифракционной
решетки, запишем для k=1:

.
Заменяя d
на Z,
а 1
на U/2,
получим
(6)

Во время микроскопии
световые лучи падают на объект под
разными углами. При наклонном падении
лучей ( Рис.3г) предел разрешения
уменьшается, так как в формировании
изображения будут участвовать только
лучи, образующие максимумы нулевого
порядка и первого порядка с одной
стороны, а угол 1
будет равен апертурному углу U.
Расчеты показывают, что формула для
предела разрешения в этом случае
принимает следующий вид

(7)

а)
б) в)
г)

1-
фронтальная линза объектива, 2 —
объектив.

Рис.3

Если пространство
между объектом и объективом заполнить
иммерсионной средой с показателем
преломления n,
который больше показателя преломления
воздуха, то длина волны света будет
равна n
=


n
. Подставляя
это выражение в формулу для предела
разрешения (7), получим

или
(8)

Таким образом
формула (7) определяет предел разрешения
для микроскопа с сухим объективом, а
формула (8) для микроскопа с иммерсионным
объективом. Величины sin
0.5
U
и nsin
0.5
U
в этих
формулах называют числовой апертурой
объектива и обозначают буквой А.
Учитывая это, формулу предела разрешения
микроскопа в общем виде записывают так
:
( 9).

Как видно из формул
(8) и (9), разрешающая способность микроскопа
зависит от длины волны света, величины
апертурного угла, показателя преломления
среды между объективом и объектом, угла
падения световых лучей на объект, но
она не зависит от параметром окуляра.
Окуляр никакой дополнительной информации
о структуре объекта не дает, качества
изображения не повышает, он лишь
увеличивает промежуточное изображение.

Разрешающая
способность микроскопа может быть
повышена за счет использования иммерсии
и уменьшения длины волны света
.

Повышение разрешающей
способности при использовании иммерсии
можно пояснить следующим образом. Если
между объективом и объектом находится
воздух (сухой объектив), то световой луч
при переходе из покровного стекла в
воздух, среду с меньшим показателем
преломления, значительно изменяет свое
направление в результате преломления,
поэтому меньше лучей попадает в объектив.
При использовании иммерсионной среды,
показатель преломления которой
приблизительно равен показателю
преломления стекла, изменение хода
лучей в среде не наблюдается и большое
количество лучей попадает в объектив.

В качестве
иммерсионной жидкости берут воду
(n=1,33),
кедровое масло (n=1,515)
и др. Если максимальный апертурный угол
у современных объективов достигает
1400
, то для сухого объектива А=0,94, а для
объектива с масляной иммерсией А=1,43.
Если при расчете использовать длину
волны света 
= 555 нм, к которой наиболее чувствителен
глаз, то предел разрешения сухого
объектива составит 0,30 мкм, а с масляной
иммерсией — 0,19 мкм. Значение числовой
апертуры указывается на оправе объектива:
0,20; 0,40; 0,65 и др.

Повышение разрешающей
способности оптического микроскопа за
счет уменьшения длины волны света
достигается при использовании
ультрафиолетового излучения. Для этого
имеются специальные ультрафиолетовые
микроскопы с кварцевой оптикой и
приспособлениями для наблюдения и
фотографирования объектов. Так как в
этих микроскопах используется свет с
длиной волны примерно в два раза меньше,
чем у видимого света, то они способны
разрешать структуры препарата размерами
около 0,1мкм. Ультрафиолетовая микроскопия
имеет еще одно преимущество — с ее помощью
можно исследовать неокрашенные препараты.
Большинство биологических объектов
прозрачны в видимом свете, так как не
поглощают его. Однако они обладают
избирательным поглощением в ультрафиолетовой
области и, следовательно, легко различимы
в ультрафиолетовых лучах.

Наибольшая
разрешающая способность у электронного
микроскопа. Так как длина волны при
движении электрона в 1000 раз меньше длины
световой волны.

Как измерить фокусное расстояние

…окуляра, фотообъектива или какого-нибудь другого оптического узла?

Фокусное расстояние часто путают с другим оптическим термином: задним фокальным отрезком. Это разные величины (см. статью «Базовые характеристики оптических приборов»). Фокусное расстояние определяет масштабную передаточную характеристику объектива (размер изображения и его увеличение или уменьшение относительно исходного), а задний фокальный отрезок — расстояние от последней оптической поверхности до фокальной плоскости (плоскости где формируются резкие изображения бесконечно удаленных предметов). А иногда человеку нужно знать просто положение фокальной плоскости относительно какой-то механической детали (например какого-нибудь опорного торца на оправе оптического узла). Важно понять что именно интересует.

Задний фокальный отрезок, как и положение фокальной плоскости измерить не трудно — достаточно в ясный день с помощью объектива сфокусировать изображение солнца на достаточно прочном (для теплового воздействия) экранчике и измерить положение этого экрана относительно интересующей базы (если относительно последней оптической поверхности — то получится задний фокальный отрезок). Если Солнце за облаками и не удается подобрать достаточно яркий контрастный предмет на «бесконечности» можно измерить задний отрезок (положение плоскости изображения) для не слишком далекого предмета на расстоянии L. Изображение в этом случае сфокусируется немного дальше от истиной фокальной плоскости, сдвинувшись вдоль оси примерно на расстояние f2/L — где f — фокусное расстояние объектива (см. ниже). Чем больше L — тем точнее будет результат вычислений.

Например:
Изображение окна сфокусировалось от опорной плоскости объектива на расстоянии 60 мм, фокусное расстояние объектива 50 мм, от объектива до окна 3600 мм, истинная фокальная плоскость располагается на 2500/3600 = 0.7 мм ближе к объективу, чем измерено по сфокусированному изображению окна.

С фокусным расстоянием труднее. Обычно также рекомендуют измерить расстояние от линзы до сфокусированного изображения Солнца. Но точным этот результат будет только для выпукло-плоских одиночных линз достаточно задиафрагмированных, чтобы сферическая и проч. ее аберрации не сильно влияли на результат измерения.

Уже для двухлинзового, а тем более многолинзового или зеркального объектива этот метод натыкается на простой казалось бы вопрос: «От чего его измерять?» Объектив ведь не точка и не лист бумаги — он имеет вполне осязаемый продольный размер… Для того, чтобы получить фокусное расстояние измерять нужно от задней главной плоскости, но это ведь такая-же расчетная абстракция, как и само фокусное расстояние — ее не так просто найти в реальном оптическом узле.

Для таких случаев скорее подойдет другой более универсальный метод — измерения фокусного расстояния по увеличению. Если объектив (окуляр, лупа и т.п. интересующая нас положительная оптика) имеет небольшое фокусное расстояние, то измерение можно провести проецируя и добиваясь резкого изображения какого-либо светящегося предмета — например окна в комнате (картинка со схемой измерения кликабельна).

focus.jpg

Измерив достаточно точно поперечный размер изображения окна (высоту или ширину) y’, расстояние от окна до объектива L, и сам размер окна y, мы будем иметь все необходимое для вычисления фокусного расстояния объектива f’:

f’ = L*y’/(y + y’)

Например:
Изображение окна имеет высоту 28 мм, а само окно (в 3.6 м от объектива ) размер 2000 мм. Получается, что фокусное расстояние объектива будет равно 3600*28/2000 = 50.4 мм

Стоит, отметить следующие важные обстоятельства:

  • точность полученной величины будет тем выше чем точнее измерены входящие в формулу величины. Так что стоит добиваться изображения светящегося предмета по-больше и измерять его по-точнее;
  • точность метода ограничивается величиной дисторсии оптического узла — ее влияние тем меньше, чем меньше размер изображения по сравнению с фокусным расстоянием;
  • если подходить строго, то L — это расстояние от светящегося объекта до главной плоскости объектива (оптического узла), для тонкой линзы главная плоскость лежит примерно посреди нее, для более сложных оптических систем ее положение более неопределенно (как у окуляра) удобнее производить измерения от фокальной плоскости, положение которой часто определить проще (у окуляра — стык посадочной втулки и корпуса), в этом случае формула даже немного упростится f’ = L*y’/y;
  • смотрите также статью «Окуляр»

Назад к оглавлению статей

Тип линзы, прикрепляемой к различным оптическим устройствам, таким как телескопы и микроскопы Набор различных типов окуляров.

Окуляр или окуляр — это тип линзы, который крепится к различным оптическим устройствам, таким как телескопы и микроскопы. Он назван так потому, что обычно линза находится ближе всего к глазу, когда кто-то смотрит через устройство. Объектив , линза или зеркало собирает свет и фокусирует его, создавая изображение. Окуляр помещается рядом с точкой фокусировки объектива для увеличения изображения. Величина увеличения зависит от фокусного расстояния окуляра.

Окуляр состоит из нескольких «линзовых элементов» в корпусе с «тубусом» на одном конце. Форма ствола соответствует специальному отверстию инструмента, к которому он прикреплен. Изображение можно сфокусировать, перемещая окуляр все ближе и дальше от объектива. Большинство инструментов имеют механизм фокусировки, позволяющий перемещать вал, на котором установлен окуляр, без необходимости напрямую манипулировать окуляром.

Окуляры биноклей обычно постоянно устанавливаются в бинокль, что позволяет им иметь заранее заданное увеличение и поле зрения. Однако в телескопах и микроскопах окуляры обычно взаимозаменяемы. Переключая окуляр, пользователь может регулировать просматриваемое изображение. Например, окуляры часто меняют местами для увеличения или уменьшения увеличения телескопа. Окуляры также предлагают различные поля зрения и разную степень выноса выходного зрачка для человека, который смотрит сквозь них.

Содержание

  • 1 Свойства окуляра
    • 1.1 Расчетное расстояние до входного зрачка
    • 1.2 Элементы и группы
    • 1.3 Внутреннее отражение и рассеяние
    • 1.4 Хроматическая аберрация
    • 1.5 Фокусное расстояние
    • 1.6 Расположение фокальной плоскости
    • 1.7 Поле зрения
    • 1.8 Диаметр ствола
      • 1.8.1 Окуляры телескопа
      • 1.8.2 Окуляры микроскопа
    • 1.9 Удаление выходного зрачка
  • 2 Конструкции окуляров
    • 2.1 Негатив линза или «галилеевская»
    • 2,2 выпуклая линза
    • 2,3 гюйгенс
    • 2,4 Рамсден
    • 2,5 Келлнер или «ахромат»
    • 2,6 Плёссла или «симметричная»
    • 2,7 ортоскопическая или «аббе»
    • 2.8 Моноцентрический
    • 2.9 Эрфле
    • 2.10 Кёниг
    • 2.11 RKE
    • 2.12 Наглер
  • 3 См. Также
  • 4 Ссылки
  • 5 Внешние ссылки

Свойства окуляра

A 25 мм окуляр Келлнера

Некоторые свойства окуляра могут быть интересны пользователю оптического инструмента при сравнении окуляров и выборе того, какой окуляр соответствует их потребностям.

Расчетное расстояние до входного зрачка

Окуляры — это оптические системы, в которых входной зрачок неизменно расположен вне системы. Они должны быть спроектированы для оптимальной работы на определенном расстоянии от этого входного зрачка (т.е. с минимальными аберрациями на этом расстоянии). В преломляющем астрономическом телескопе входной зрачок идентичен объективу . Он может находиться на расстоянии нескольких футов от окуляра; тогда как в окуляре микроскопа входной зрачок находится близко к задней фокальной плоскости объектива, всего в нескольких дюймах от окуляра. Окуляры микроскопа могут корректироваться иначе, чем окуляры телескопа; однако большинство из них также подходят для использования в телескопы.

Элементы и группы

Элементы — это отдельные линзы, которые могут быть простыми линзами или «синглетами» и цементированными дублетами или (редко) тройки. Когда линзы склеиваются парами или тройками, комбинированные элементы называются группами (линзами).

Первые окуляры имели только одну линзу, которая давала сильно искаженные изображения. Вскоре были изобретены двух- и трехэлементные конструкции, которые быстро стали стандартными благодаря улучшенному качеству изображения. Сегодня инженеры с помощью компьютерного программного обеспечения для черчения разработали окуляры с семью или восемью элементами, которые обеспечивают исключительно большие и четкие изображения.

Внутреннее отражение и рассеяние

Внутренние отражения, иногда называемые «рассеянием», заставляют свет, проходящий через окуляр, рассеиваться и уменьшать контраст изображения, проецируемого окуляр. Когда эффект особенно плох, видны «фантомные изображения», называемые «двоичными изображениями». В течение многих лет, чтобы избежать этой проблемы, предпочитались простые конструкции окуляров с минимальным количеством внутренних поверхностей, соединяющих воздух и стекло.

Одним из решений проблемы рассеивания является использование тонкопленочных покрытий по поверхности элемента. Эти тонкие покрытия имеют глубину только на одну или две длины волны и работают для уменьшения отражений и рассеяния, изменяя преломление света, проходящего через элемент. Некоторые покрытия могут также поглощать свет, который не проходит через линзу, в процессе, называемом полным внутренним отражением, когда свет, падающий на пленку, находится под малым углом.

Хроматическая аберрация

Сравнение идеального изображения кольца (1) и изображений только с осевой (2) и только поперечной (3) хроматической аберрацией

Боковая или поперечная хроматическая аберрация вызвано тем, что преломление на стеклянных поверхностях различается для света с разными длинами волн. Синий свет, видимый через элемент окуляра, не будет фокусироваться на той же точке, но вдоль той же оси, что и красный свет. Эффект может создать кольцо ложных цветов вокруг точечных источников света и привести к общей размытости изображения.

Одно из решений — уменьшить аберрацию за счет использования нескольких элементов из разных типов стекла. представляют собой группы линз, которые направляют две световые волны разной длины в один фокус и демонстрируют значительно меньшее количество ложных цветов. Стекло с низкой дисперсией также может использоваться для уменьшения хроматической аберрации.

Продольная хроматическая аберрация является ярко выраженным эффектом объективов оптического телескопа, поскольку фокусные расстояния очень большие. Микроскопы, фокусные расстояния которых обычно короче, обычно не страдают от этого эффекта.

Фокусное расстояние

Фокусное расстояние окуляра — это расстояние от главной плоскости окуляра, где параллельные лучи света сходятся в одну точку. При использовании фокусное расстояние окуляра в сочетании с фокусным расстоянием телескопа или объектива микроскопа, к которому он прикреплен, определяет увеличение. Обычно это значение выражается в миллиметрах, когда речь идет только об окуляре. Однако при замене набора окуляров на одном приборе некоторые пользователи предпочитают определять каждый окуляр по произведенному увеличению.

Для телескопа угловое увеличение MA, создаваемое комбинацией конкретного окуляра и объектива, можно рассчитать по следующей формуле:

MA = f O f E { displaystyle mathrm {MA} = { frac {f_ {O}} {f_ {E}}}}{ mathrm {MA}} = { frac {f_ {O}} {f_ {E}}}

где:

Увеличение увеличивается, поэтому, когда фокусное расстояние окуляра меньше или фокусное расстояние объектива меньше длиннее. Например, окуляр 25 мм в телескопе с фокусным расстоянием 1200 мм увеличивает объекты в 48 раз. Окуляр 4 мм в том же телескопе увеличился бы в 300 раз.

Астрономы-любители обычно называют окуляры телескопов их фокусным расстоянием в миллиметрах. Обычно они колеблются от 3 до 50 мм. Однако некоторые астрономы предпочитают указывать результирующую силу увеличения, а не фокусное расстояние. Часто удобнее выражать увеличение в отчетах о наблюдениях, поскольку это дает более непосредственное представление о том, какой вид на самом деле видел наблюдатель. Однако из-за своей зависимости от свойств конкретного используемого телескопа, одна только мощность увеличения не имеет смысла для описания окуляра телескопа.

Для составного микроскопа соответствующая формула:

MA = DDEO f O f E = D f E × DEO f O { displaystyle mathrm {MA} = { frac {DD _ { mathrm { EO}}} {f_ {O} f_ {E}}} = { frac {D} {f_ {E}}} times { frac {D _ { mathrm {EO}}} {f_ {O}} }}{ mathrm {MA}} = { frac {DD _ {{{ mathrm { EO}}}}} {f_ {O} f_ {E}}} = { frac {D} {f_ {E}}}  times { frac {D _ {{{ mathrm {EO}}}}} {f_ {O}}}

где

По соглашению, Окуляры микроскопов обычно указываются мощностью, а не фокусным расстоянием. Оптическая сила окуляра микроскопа PE { displaystyle P _ { mathrm {E}}}P _ {{ mathrm {E}}} и оптическая сила PO { displaystyle P _ { mathrm {O}}}P _ {{ mathrm {O}}} определены как

PE = D f E, PO = DEO f O { displaystyle P _ { mathrm {E}} = { frac {D} {f_ {E}}}, qquad P _ { mathrm { O}} = { frac {D _ { mathrm {EO}}} {f_ {O}}}}P _ {{  mathrm {E}}} = { frac {D} {f_ {E}}},  qquad P _ {{ mathrm {O}}} = { frac {D _ {{{ mathrm {EO}}} }} {f_ {O}}}

таким образом, из выражения, приведенного ранее для углового увеличения составного микроскопа

MA = PE × PO { displaystyle mathrm {MA} = P _ { mathrm {E}} times P _ { mathrm {O}}}{ mathrm {MA}} = P _ {{ mathrm {E}}}  times P _ {{ mathrm {O}}}

Общее угловое увеличение изображения микроскопа затем просто вычисляется путем умножения силы окуляра на объективная сила. Например, окуляр 10 × с объективом 40 × увеличит изображение в 400 раз.

Это определение силы линзы основано на произвольном решении разделить угловое увеличение инструмента на отдельные коэффициенты для окуляра и объектива. Исторически сложилось так, что Аббе по-разному описывал окуляры микроскопа в терминах углового увеличения окуляра и «начального увеличения» объектива. Хотя это было удобно для разработчика оптики, оно оказалось менее удобным с точки зрения практической микроскопии, и поэтому от него впоследствии отказались.

Общепринятое визуальное расстояние до ближайшего фокуса D { displaystyle D}D составляет 250 мм, и сила окуляра обычно указывается исходя из этого значения. Обычное увеличение окуляра составляет 8 ×, 10 ×, 15 × и 20 ×. Таким образом, при необходимости можно определить фокусное расстояние окуляра (в мм), разделив 250 мм на оптическую силу окуляра.

В современных приборах часто используются объективы с оптической коррекцией для бесконечной длины трубки, а не 160 мм, и для этого требуется дополнительная корректирующая линза в трубке.

Расположение фокальной плоскости

В некоторых типах окуляров, таких как окуляры Рамсдена (более подробно описаны ниже), окуляр ведет себя как увеличительное стекло, а его фокальная плоскость расположен вне окуляра перед полевой линзой . Таким образом, эта плоскость доступна как место для координатной сетки или микрометрических поперечин. В окуляре Гюйгена фокальная плоскость расположена между глазом и полевыми линзами внутри окуляра и, следовательно, недоступна.

Поле зрения

Моделирование взглядов через телескоп с использованием разных окуляров. На центральном изображении используется окуляр с таким же фокусным расстоянием, что и левый, но с более широким видимым полем обзора, что дает увеличенное изображение с большей площадью. Изображение справа также имеет более короткое фокусное расстояние, что дает то же истинное поле зрения, что и левое изображение, но с большим увеличением. Окуляр Plössl с большим видимым полем зрения

Поле зрения, часто сокращенно FOV, описывает область цели (измеряемую как угол от точки обзора), которую можно увидеть, глядя в окуляр. Поле зрения, видимое через окуляр, меняется в зависимости от увеличения, достигаемого при подключении к конкретному телескопу или микроскопу, а также от свойств самого окуляра. Окуляры различаются по полевой диафрагме, которая представляет собой самую узкую апертуру, через которую должен проходить свет, попадающий в окуляр, чтобы достичь полевой линзы окуляра.

Из-за влияния этих переменных термин «поле зрения» почти всегда имеет одно из двух значений:

Фактическое поле зрения
Угловой размер величины небо, которое можно увидеть в окуляр при использовании с определенным телескопом, обеспечивающее определенное увеличение. Обычно он находится в диапазоне от 0,1 до 2 градусов.
Видимое поле зрения
Это мера углового размера изображения, просматриваемого через окуляр. Другими словами, насколько большим будет изображение (в отличие от увеличения). Он постоянен для любого данного окуляра с фиксированным фокусным расстоянием и может использоваться для расчета фактического поля зрения, когда окуляр используется с данным телескопом. Диапазон измерений от 30 до 110 градусов.

Пользователи окуляра обычно хотят рассчитать фактическое поле зрения, потому что оно показывает, какая часть неба будет видна, когда окуляр используется с их телескоп. Самый удобный метод расчета фактического поля зрения зависит от того, известно ли видимое поле зрения.

Если видимое поле зрения известно, фактическое поле зрения можно рассчитать по следующей приблизительной формуле:

FOVC = FOVP mag { displaystyle FOV_ {C} = { frac {FOV_ { P}} {mag}}}FOV_ {C} = { frac {FOV_ {P}} {mag}}

or
FOVC = FOVP (f T f E) { displaystyle FOV_ {C} = { frac {FOV_ {P}} {({ frac {f_ {T}} {f_ {E}}})}}}FOV_ {C} = { frac {FOV_ {P}} {({ frac { f_ {T}} {f_ {E}}})}}

где:

Фокусное расстояние объектива телескопа — это диаметр объектива умножается на фокусное расстояние. Он представляет собой расстояние, на котором зеркало или линза объектива заставят свет сходиться в одной точке.

Формула имеет точность до 4% или лучше при видимом поле зрения до 40 ° и имеет погрешность 10% для 60 °.

Если видимое поле зрения неизвестно, фактическое поле зрения можно приблизительно найти, используя:

FOVC = 57,3 df T { displaystyle FOV_ {C} = { frac {57.3d} { f_ {T}}}}FOV_ {C} = { frac {57.3d} {f_ {T}}}

где:

Вторая формула на самом деле более точна, но размер полевой остановки обычно не указывается большинством производителей. Первая формула не будет точной, если поле зрения неравномерное или превышает 60 °, что является обычным для большинства сверхширокоугольных окуляров.

Приведенные выше формулы являются приблизительными. Стандарт ISO 14132-1: 2002 определяет, как точный видимый угол обзора (AAOV) рассчитывается на основе реального угла зрения (AOV).

tan AAOV 2 = mag × tan AOV 2 { displaystyle tan { frac {AAOV} {2}} = mag times tan { frac {AOV} {2}}}tan { frac {AAOV} {2}} = mag  times tan { frac {AOV} {2}}

Если диагональ или Барлоу линза используется перед окуляром, поле зрения окуляра может быть немного ограничено. Это происходит, когда предыдущий объектив имеет более узкий упор поля, чем у окуляра, в результате чего препятствие спереди действует как ограничитель поля меньшего размера перед окуляром. Точное соотношение задается следующим образом:

AAOV = 2 × arctan 0,5 df E { displaystyle {AAOV} = 2 times arctan { frac {0.5d} {f_ {E}}}}{AAOV} = 2  times arctan { frac {0.5d} {f_ {E}}}

Эта формула также указывает что для конструкции окуляра с заданным видимым полем зрения диаметр ствола будет определять максимальное возможное фокусное расстояние для этого окуляра, поскольку ни один ограничитель поля не может быть больше, чем сам ствол. Например, объектив Плёссла с видимым полем зрения 45 ° в стволе 1,25 дюйма даст максимальное фокусное расстояние 35 мм. Для всего, что длиннее, требуется больший ствол, или обзор ограничен краем, что фактически делает поле обзора менее 45 °.

Диаметр ствола

Окуляры для телескопов и микроскопов обычно меняются местами для увеличения или уменьшения увеличения и для того, чтобы пользователь мог выбрать тип с определенными характеристиками. Для этого окуляры поставляются со стандартными «диаметрами ствола».

Телескопические окуляры

Примеры (слева направо) окуляров размером 2 дюйма (51 мм), 1,25 дюйма (32 мм) и 0,965 дюйма (24,5 мм).

Имеется шесть стандартных стволов диаметры для телескопов. Размеры ствола (обычно выражаются в дюймах ):

  • 0,965 дюйма (24,5 мм) — это наименьший стандартный диаметр ствола, который обычно можно найти в магазине игрушек и торговый центр телескопы для розничной торговли. Многие из этих окуляров, которые поставляются с такими телескопами, сделаны из пластика, а некоторые даже имеют пластиковые линзы. Высококачественные окуляры для телескопов с таким размером ствола больше не производятся, но вы все равно можете купить Kellner
  • 1,25 дюйма (31,75 мм) — это самый популярный диаметр оправы окуляра телескопа. Практический верхний предел фокусного расстояния для окуляров со стволом 1,25 дюйма составляет около 32 мм. При более длинных фокусных расстояниях края самого ствола выступают в поле зрения, ограничивая его размер. При фокусных расстояниях больше 32 мм доступное поле зрения падает ниже 50 °, что большинство любителей считает минимально допустимой шириной. Эти размеры оправы имеют резьбу для установки фильтров 30 мм .
  • 2 дюйма (50,8 мм) — больший размер оправы в 2-дюймовых окулярах помогает снизить ограничение фокусных расстояний. Верхний предел фокусного расстояния с 2-дюймовые окуляры составляют около 55 мм. Компромисс заключается в том, что эти окуляры обычно дороже, не подходят для некоторых телескопов и могут быть достаточно тяжелыми, чтобы опрокинуть зрительную трубу. Эти размеры ствола имеют резьбу для установки 48 мм фильтров (или редко 49 мм).
  • 2,7 дюйма (68,58 мм) — окуляры 2,7 дюйма производятся несколькими производителями. Они позволяют поле зрения немного больше. Многие высококлассные фокусеры теперь совместимы с этими окулярами.
  • 3 дюйма (76,2 мм) — еще больший размер тубуса в 3-дюймовых окулярах позволяет использовать экстремальные фокусные расстояния и поле зрения более 120 °. посмотреть в окуляры. Недостатки в том, что эти окуляры довольно редкие, чрезвычайно дорогие, весят до 5 фунтов, и что только некоторые телескопы имеют достаточно большие фокусеры, чтобы их принять. Их огромный вес вызывает проблемы с балансировкой у Schmidt-Cassegrains менее 10 дюймов, рефракторов менее 5 дюймов и отражателей менее 16 дюймов. Кроме того, из-за больших упоров поля без больших вторичных зеркал большинство отражателей и отражателей Шмидта-Кассегрена будут иметь сильное виньетирование с этими окулярами. Производителями этих окуляров являются Explore Scientific и Siebert Optics. Телескопы, в которые можно установить эти окуляры, производятся компаниями Explore Scientific и Orion Telescopes and Binoculars.
  • 4 дюйма (102 мм) — эти окуляры встречаются редко и обычно используются только в обсерваториях. Их выпускают очень немногие производители, и спрос на них невелик.

Окуляры для микроскопов

Окуляры для микроскопов имеют диаметр цилиндра, измеряемый в миллиметрах, например 23,2 мм и 30 мм.

Удаление выходного зрачка

Удаление выходного зрачка.. 1Реальное изображение 2 — Полевая диафрагма 3 — Удаление выходного зрачка 4 — Выходной зрачок

Глаз необходимо держать на определенном расстоянии за линзой окуляра, чтобы правильно видеть изображения через него. Это называется удалением выходного зрачка. Увеличенное удаление выходного зрачка означает, что упрощенное положение находится дальше от окуляра, что упрощает просмотр изображения. В течение длительного периода времени по этой причине некоторые окуляры с большим выходом зрачка имеют чашки позади линзы, чтобы помочь удерживать правильное положение для наблюдения. Зрачок глаза должен совпадать с выходным зрачком, изображение входного зрачка, который в случае астрономического телескопа соответствует объектному стеклу.

Удаление выходного зрачка обычно составляет от 2 мм до 20 мм, в зависимости от конструкции окуляра. Околары с коротким фокусным расстоянием расстояния между областями обычно имеют достаточное удаление дальнего зрачка, но окуляры с короткими фокусными расстояниями более проблематичны. До недавнего времени — и это все еще довольно часто — окуляры с коротким фокусным расстоянием имели короткое удаление выходного зрачка. Хорошие рекомендации по дизайну установите минимум 5–6 мм для размещения ресниц наблюдателя, чтобы избежать дискомфорта. Однако современные конструкции с большим количеством линз могут исправить это, и просмотр на большой мощности становится более комфортным. Это особенно актуально для тех, кто носит очки и, кому может потребоваться удаление выходного зрачка до 20 мм для размещения очков.

Конструкции окуляров

Со временем технологии развивались, и создали множество конструкций окуляров для использования телескопами, микроскопами, прицелами и другими устройствами. Некоторые из этих конструкций более подробно ниже.

Негативная линза или «галилеев»

Негативная линза

Простая негативная линза, помещенная перед фокусом объектива, имеет то преимущество, что дает прямое, но с ограниченным полем вид лучше подходит для малого увеличения. Предполагается, что этот тип линзы был использован в некоторых первых рефракционных телескопах, которые появились в Нидерландах примерно в 1608 году. Он также использовался в конструкции телескопа 1609 Галилео Галилея, которая дала такой тип расположения окуляров. имя «Галилейский». Этот тип окуляра до сих пор используется в очень дешевых телескопах, биноклях и в оперных очках.

Выпуклая линза

Выпуклая линза

Простая выпуклая линза, помещенная после фокуса линзы объектива, дает зрителю увеличенное перевернутое изображение. Эта конфигурация, возможно, использовалась в качестве первых преломляющих телескопов из Нидерландов и была предложена как способ получить более широкое поле зрения и большее увеличение в телескопах в книге Иоганна Кеплера «Диоптрица» 1611 года. Это также позволяет использовать микрометр в фокальной плоскости (использование для определения углового размера и расстояния между наблюдаемыми объектами).

Гюйгенс

Схема окуляра Гюйгенса

Окуляры Гюйгенса состоят из двух плосковыпуклых линз с плоскими сторонами к глазу, разделенными воздушной прослойкой. Линзы называются линзой глаза и линзой поля. Фокальная плоскость расположена между двумя линзами. Он был изобретен Христианом Гюйгенсом в конце 1660-х годов и был первым составным (многолинзовым) окуляром. Гюйгенс обнаружил, что две линзы, разнесенные по воздуху, можно использовать для создания окуляра с нулевой поперечной хроматической аберрацией. Если линзы изготовлены из стекла с одним и тем же числом Аббе, для использования расслабленным глазом и телескопом с бесконечно удаленным объективом, то разделение определяется следующим образом:

d = 1 2 (f A + f B) { displaystyle d = { frac {1} {2}} (f_ {A} + f_ {B})}d = { frac {1} {2}} (f_ {A} + f_ {B})

где f A { displaystyle f_ {A}}f_ {A } и f B { displaystyle f_ {B}}f_ {B} — фокусные расстояния компонентных линз.

Эти окуляры хорошо работают с телескопами с очень большими фокусными расстояниями (во времена Гюйгенса они использовались одноэлементными длиннофокусными нехроматическими преломляющими телескопами, включая очень длиннофокусные воздушные телескопы ). Эта оптическая конструкция теперь считается устаревшей, поскольку с сегодняшними телескопами с более коротким фокусным расстоянием окуляр страдает от короткого выноса выходного зрачка, сильного искажения, хроматической аберрации и очень узкого видимого поля зрения. Эти самые окуляры дешевые в производстве, их часто можно найти в недорогих телескопах и микроскопах.

используют окуляры в роли «солнечной проекции», используют эти окуляры Гюйгенса не содержат цемента для удержания элементов линз. «, то есть проецирование изображения Солнца на экран на длительное время. Цементированные окуляры традиционно считают уязвимыми к тепловому повреждению из-за высокой концентрации света.

Рамсден

Схема окуляра Рамсдена

Окуляр Рамсдена состоит из двух плоско-выпуклых линз из одного стекла и одинаковых фокусных расстояний, установленных на расстоянии одного фокусного расстояния от друга, конструкция была создана астрономами. И изготовитель научных приборов Джесси Рамсден в 1782 году. Разделение линз применяется в зависимости от конструкции, но обычно составляет от 7/10 до 7/8 фокусного расстояния линзы глаза, выбор — торговля между остаточной поперечной хроматической аберрацией (при низких значениях) и при высоких значениях существует того риска, что поле линза коснется фокальной плоскостью при использовании наблюдателем, который работает с близким виртуальным изображением, например, близоруким наблюдателем. ом, чья аккомодация справиться с близким виртуальным изображением (это серьезная проблема при использовании микрометром, так как это может привести к использованию инструмента).

Разделение ровно на одно фокусное расстояние также не рекомендуется, так как оно делает пыль на полевой линзе мешающей в фокусе. Две изогнутые поверхности обращены внутрь. Таким образом, фокальная плоскость расположена вне окуляра и, следовательно, доступно как место, где может быть размещена сетка или микрометровое перекрестие. Для исправления поперечной хроматической аберрации потребуется разделение ровно на одно фокусное расстояние, невозможно полностью исправить конструкцию Рамсдена для поперечной хроматической аберрации. Дизайн немного лучше, чем у Гюйгенса, но все же не соответствует современным стандартам.

Он остается очень подходящим для использования с приборами, работающими с новыми монохроматическим светом, например поляриметры.

Келлнер или «Ахромат»

Схема окуляра Келлнера

В окуляре Келлнера ахроматический дублет используется вместо простой плоско-выпуклой линзы глаза в конструкции Рамсдена, чтобы исправить остаточную поперечную хроматическую аберрацию. Карл Келлнер разработал этот первый современный ахроматический окуляр в 1849 году, также названный «ахроматизированным Рамсденом ». Окуляры Келлнера имеют трехлинзовую конструкцию. Они недороги, имеют довольно хорошее изображение от низкой до средней мощности и превосходят дизайн Гюйгена или Рамсдена. Удаление выходного зрачка лучше, чем у окуляров Гюйгена, и хуже, чем у окуляров Рамсдена. Самой большой проблемой окуляров Келлнера были внутренние отражения. Сегодняшние антибликовые покрытия делают эти полезные и экономичные решения для телескопов с малой и средней апертурой с фокусным расстоянием f / 6 или более. Типичное видимое поле зрения составляет 40–50 °.

Плёссль или «Симметричный»

Схема окуляра Плёссла

Плёссл — это окуляр, обычно состоящий из двух наборов дуплетов, на Георгом Симономёсслом в 1860 году. Иногда два дублета могут быть идентичными, эту конструкцию иногда называют симметричным окуляром. Составная линза Плёссла обеспечивает большое видимое поле зрения 50 ° или более вместе с относительно большим FOV. Это делает этот окуляр идеальным для различных целей наблюдения, в том числе для просмотра глубокого неба и планет. Главный недостаток оптической конструкции Плёссла — короткое удаление выходного зрачка по сравнению с ортоскопическим, поскольку удаление выходного зрачка Плёссла ограничено примерно 70–80% фокусного расстояния. Короткое удаление выходного зрачка более важно при коротких фокусных расстояниях менее 10 мм, когда просмотр может стать неудобным, особенно для людей в очках.

Окуляр Плёссла был малоизвестной конструкцией до 1980-х годов, когда производители астрономического оборудования начали продавать его переработанные версии. Сегодня это очень популярная конструкция на любительском астрономическом рынке, где название Plössl охватывает ряд окуляров с как минимум четырьмя оптическими элементами.

Этот окуляр является одним из самых дорогих в производстве из-за высокого качества стекла, необходимого для подобных выпуклых и вогнутых линз для внутренних отражений. Из-за этого качество разных окуляров Плёссла различается. Есть заметные различия между дешевыми плёсслами с простейшими просветляющими покрытиями и хорошо сделанными.

Ортоскопический или «Аббе»

Схема ортоскопического окуляра

Четырехэлементный ортографический окуляр состоит из плосковыпуклой синглетной линзы глаза и цементированной выпукло-выпуклой линза поля триплета ахроматическая линза поля. Это дает окуляру почти идеальное качество изображения и хорошее удаление выходного зрачка, но узкое видимое поле зрения — около 40 ° –45 °. Он был изобретен Эрнстом Аббе в 1880 году. Его называют «ортоскопическим» или «орфографическим» из-за его низкой степени искажения, а также иногда его называют «орто» или «аббе».

До появления многослойных покрытий и покрытий Plössl, ортоскопия была самой популярной конструкцией для окуляров телескопов. Даже сегодня эти окуляры считаются хорошими окулярами для наблюдения за планетами и Луной. Из-за их низкой степени искажения и соответствующий эффект глобуса они менее для приложений, требующих чрезмерного панорамирования инструмента.

Моноцентрический

Схема моноцентрического окуляра

Моноцентрический объектив — это ахроматическая триплетная линза с двумя кусками коронного стекла, скрепленными с двумя сторонними элементами из бесцветного стекла. Элементы толстые, сильно изогнутые, а их поверхности имеют общий центр, что дало им название «моноцентрические». Он был изобретен примерно в 1883 году. Этот дизайн, как и дизайн сплошных окуляров Чарльза С. Гастингса, лишен призрачных отражений и дает яркое контрастное изображение, что было желательной чертой, когда оно было изобретено (перед антибликовыми покрытиями ). Он имеет узкое поле зрения около 25 °, является фаворитом среди наблюдателей планет.

Эрфле

Схема окуляра Эрфле

Эрфле — это 5-элементный окуляр, состоящий из двух ахроматических линз с дополнительными линзы между ними. Они были изобретены во время Первой мировой войны для военных целей, описанных в патенте США Генрихом Эрфле номер 1,478,704 от августа 1921 года, и являются логическим продолжением более широких полей четырехэлементных окуляров, таких как Plössls.

Окуляры Эрфле имеют широкое поле зрения (около 60 градусов), но они непригодны для использования на высоких увеличениях, поскольку страдают астигматизмом и паразитными изображениями. Однако с покрытием линз при малых увеличениях (фокусные расстояния от 20 мм и выше) они приемлемы, а при 40 мм они могут быть превосходными. Эрфлесы очень популярны, потому что они имеют большие линзы для глаз, хорошее удаление выходного зрачка и очень удобны в использовании.

Кёниг

Схема окуляра Кёнига

Окуляр Кёнига имеет вогнуто-выпуклый положительный дуплет и плосковыпуклый синглет. Сильно выпуклые поверхности дублета и синглетной грани и (почти) касаются друг друга. Дублет имеет вогнутую поверхность, обращенную к источнику света, а синглет имеет почти плоскую (слегка выпуклую) поверхность, обращенную к глазу. Он был разработан в 1915 году немецким оптиком Альбертом Кенигом (1871–1946) как упрощенный аббат. Конструкция обеспечивает большое увеличение с чрезвычайно большим удалением выходного зрачка — наибольшее удаление выходного зрачка, пропорциональное фокусному расстоянию любого дизайна до Nagler в 1979 году. угол обзора около 55 ° делает его характеристики такими же, как у Плёссла, с тем преимуществом, что требуется на один объектив меньше.

Современные версии Königs могут использовать улучшенное стекло или добавить больше линз, сгруппированных в различные комбинации дублетов и синглетов. Наиболее типичной адаптацией является добавление положительной, вогнуто-выпуклой простой линзы перед дублетом, с вогнутой стороной к источнику света и выпуклой поверхностью, обращенной к дублету. Современные усовершенствования обычно имеют поле зрения 60 ° -70 °.

RKE

Схема окуляра RKE

Окуляр RKE имеет ахроматическую полевую линзу и двойную выпуклую линзу, являющуюся обратной адаптацией окуляра Kellner. Он был разработан доктором Дэвидом Рэнком для Edmund Scientific Corporation, которая продавала его в конце 1960-х — начале 1970-х годов. Этот дизайн обеспечивает немного более широкое поле зрения, чем классический дизайн Келлнера, и делает его дизайн похожим на широко разнесенную версию König.

. Согласно Edmund Scientific Corporation, RKE означает «Окуляр Ранга Келлнера». В поправке к заявке на товарный знак от 16 января 1979 г. он был назван «Rank, Kaspereit, Erfle», три дизайна, из которых был создан окуляр.

Nagler

Схема окуляра Nagler типа 2 Окуляры типа Наглера

Окуляр Наглера, изобретенный и запатентованный в 1979 году, оптимизирован для астрономических телескопов и обеспечивает сверхширокое поле зрения (82 °) с хорошей коррекцией астигматизма и других аберраций. Представленный в 2007 году, Ethos представляет собой усовершенствованную сверхширокоугольную конструкцию, разработанную в основном Полом Деллечиае под руководством Альберта Наглера из Tele Vue Optics, и заявляет, что AFOV составляет 100–110 °. Это достигается за счет использования экзотического стекла с высоким показателем преломления и до восьми оптических элементов в четырех или пяти группах; существует пять подобных конструкций: Nagler, Nagler type 2, Nagler type 4, Nagler type 5 и Nagler type 6. Новый дизайн Delos представляет собой модифицированный дизайн Ethos с полем обзора «всего» 72 градуса, но с длинным 20-миллиметровым глазком. облегчение.

Количество элементов в наглере делает их сложными, но идея конструкции довольно проста: каждый наглер имеет отрицательную дуплетную полевую линзу, увеличивающую увеличение, за которой следуют несколько положительные группы. Положительные группы, считающиеся отдельными от первой отрицательной группы, в совокупности имеют большое фокусное расстояние и образуют положительную линзу. Это позволяет использовать преимущества многих хороших качеств линз с низким светосилом. Фактически, Nagler — это улучшенная версия линзы Барлоу в сочетании с окуляром с большим фокусным расстоянием . Эта конструкция была широко скопирована в других широкоугольных или длинных окулярах с удалением выходного зрачка.

Главный недостаток Наглеров — их вес. Версии с большим фокусным расстоянием превышают 0,5 кг (1,1 фунта), что достаточно, чтобы вывести из равновесия небольшие телескопы. Еще один недостаток — высокая стоимость покупки, при этом цены больших Наглеров сопоставимы со стоимостью небольшого телескопа. Поэтому многие астрономы-любители считают эти окуляры роскошью.

См. Также

  • Линза Барлоу
  • Список частей и конструкции телескопа
  • Оптический микроскоп
  • Монокль
  • Оптический телескоп
  • Карманный компаратор

Ссылки

  • A. Э. Конради, Прикладная оптика и оптический дизайн, Том I. Оксфорд, 1929.
  • Р. Кингслейк, Основы дизайна линз. Academic Press, 1978.
  • Х. Руттен и М. ван Венроой, Оптика телескопов. Willmann-Bell 1988, 1989. ISBN 0-943396-18-2 .
  • P. С. Харрингтон, Star Ware: Руководство астронома-любителя по выбору, покупке и использованию телескопов и принадлежностей: четвертое издание. John Wiley Sons, Inc.

Внешние ссылки

  • EYEPIECE EVOLUTION
  • A. Наглер — Патент США US4286844
  • A. Наглер — Патент США US4747675
  • A. Наглер — Патент США US4525035
  • A. Наглер — искатель для использования с астрономическими телескопами
  • Развитие астрономического окуляра, подробное обсуждение различных конструкций и теоретических основ
  • Страница окуляра Джона Саварда, список окуляров с некоторыми деталями их конструкции.
  • Патентное ведомство США: сверхширокоугольный окуляр NAGLER.

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как найти ошибки в измерении углов
  • Как найти груз по ростова на дону
  • Как найти производную от функции распределения
  • Как найти лаки блоки без модов
  • Как составить таблицу через окна