1.Focal Length Optical Systems
Tha fad fòcas na chomharradh fìor chudromach de shiostam optigeach, airson a’ bhun-bheachd air fad fòcas, tha tuigse againn gu ìre mhòr, bidh sinn ag ath-sgrùdadh an seo.
Tha fad fòcas siostam optigeach, air a mhìneachadh mar an astar bho mheadhan optigeach an t-siostam optigeach gu fòcas an t-seam nuair a tha tachartas solais co-shìnte, na thomhas air dùmhlachd no eadar-dhealachadh solais ann an siostam optigeach. Cleachdaidh sinn an diagram a leanas gus am bun-bheachd seo a nochdadh.
Anns an fhigear gu h-àrd, tha an tachartas beam co-shìnte bhon cheann chlì, an dèidh a dhol tron t-siostam optigeach, a 'tighinn còmhla ri fòcas ìomhaigh F', tha loidhne leudachaidh cùil a' ghathan co-chruinneachaidh a 'dol tarsainn air an loidhne leudachaidh co-fhreagarrach den ghath co-shìnte tachartas aig a puing, agus canar am prìomh phlèana ris an uachdar a tha a’ dol seachad air a’ phuing seo agus a tha ceart-cheàrnach ris an axis optigeach, tha am prìomh phlèana cùil a’ trasnadh leis an axis optigeach aig puing P2, ris an canar am prìomh phuing (no am prìomh àite optigeach), an astar eadar a’ phrìomh phuing agus fòcas na h-ìomhaigh, is e sin an rud ris an can sinn am fad fòcas mar as trice, is e an làn ainm fad fòcas èifeachdach na h-ìomhaigh.
Chithear cuideachd bhon fhigear gur e fad fòcas cùil (BFL) a chanar ris an astar bhon uachdar mu dheireadh den t-siostam optigeach gu meadhan fòcas F’ den ìomhaigh. Mar sin, ma tha an giùlan co-shìnte a 'tachairt bhon taobh cheart, tha bun-bheachdan ann cuideachd mu fhad fòcas èifeachdach agus fad fòcas aghaidh (FFL).
2. Dòighean Deuchainn Faid Fòcasach
Ann an cleachdadh, tha mòran dhòighean ann a dh'fhaodar a chleachdadh gus fad fòcas siostaman optigeach a dhearbhadh. Stèidhichte air diofar phrionnsapalan, faodar na dòighean deuchainn fad fòcas a roinn ann an trì roinnean. Tha a’ chiad roinn stèidhichte air suidheachadh a’ phlèana ìomhaigh, tha an dàrna roinn a’ cleachdadh a’ cheangail eadar meudachadh agus faid fòcas gus luach fad fòcas fhaighinn, agus tha an treas roinn a’ cleachdadh curvature aghaidh tonn an t-solais solais co-chruinneachaidh gus luach fad fòcas fhaighinn. .
Anns an earrainn seo, bheir sinn a-steach na dòighean a chleachdar gu cumanta airson a bhith a’ dèanamh deuchainn air fad fòcas siostaman optigeach::
2.1CModh ollimator
Tha am prionnsapal mu bhith a’ cleachdadh collimator gus fad fòcas siostam optigeach a dhearbhadh mar a chithear san dealbh gu h-ìosal:
Anns an fhigear, tha am pàtran deuchainn air a chuir aig fòcas an collimator. Àirde y a’ phàtrain deuchainn agus am fad fòcas fc' den neach a tha aithnichte. Às deidh an giùlan co-shìnte a bhios an collimator a ’tighinn còmhla leis an t-siostam optigeach a chaidh a dhearbhadh agus air a dhealbhadh air an itealan ìomhaigh, faodar fad fòcas an t-siostam optigeach a thomhas a rèir àirde y’ den phàtran deuchainn air an itealan ìomhaigh. Faodaidh fad fòcas siostam optigeach deuchainneach am foirmle a leanas a chleachdadh:
2.2 GausachMmodh-obrach
Tha am figear sgeamach de dhòigh Gaussian airson a bhith a’ dèanamh deuchainn air fad fòcas siostam optigeach air a shealltainn mar a leanas:
Anns an fhigear, tha na prìomh phlèanaichean aghaidh is cùil den t-siostam optigeach fo dheuchainn air an riochdachadh mar P agus P’ fa leth, agus tha an astar eadar an dà phrìomh phlèana dP. Anns an dòigh seo, tha luach dPair a mheas aithnichte, no tha a luach beag agus faodar a leigeil seachad. Tha nì agus scrion faighinn air an cur aig na cinn chlì is deas, agus tha an astar eadar iad air a chlàradh mar L, far am feum L a bhith nas àirde na 4 tursan fad fòcas an t-siostam fo dheuchainn. Faodar an siostam fo dheuchainn a chuir ann an dà shuidheachadh, air a chomharrachadh mar suidheachadh 1 agus suidheachadh 2 fa leth. Faodar an nì air an taobh chlì a dhealbhadh gu soilleir air an sgrion faighinn. Faodar an astar eadar an dà àite seo (air a chomharrachadh mar D) a thomhas. A rèir an dàimh dlùth, gheibh sinn:
Aig an dà shuidheachadh seo, tha astaran an nì air an clàradh mar s1 agus s2 fa leth, agus an uair sin s2 - s1 = D. Tro bhith a' tighinn gu foirmle, gheibh sinn fad fòcas an t-siostam optigeach mar a leanas:
2.3Lensometer
Tha an Lensometer air leth freagarrach airson a bhith a’ dèanamh deuchainn air siostaman optigeach fad fòcas. Tha am figear sgeamach aige mar a leanas:
An toiseach, chan eil an lionsa fo dheuchainn air a chuir anns an t-slighe optigeach. Bidh an targaid a chaidh fhaicinn air an taobh chlì a’ dol tron lionsa bualadh agus a’ tighinn gu bhith na sholas co-shìnte. Tha an solas co-shìnte air a thionndadh le lionsa co-fhillte le fad fòcas f2agus a’ cruthachadh ìomhaigh shoilleir aig plèana ìomhaigh iomraidh. Às deidh an t-slighe optigeach a bhith air a calibratadh, tha an lionsa fo dheuchainn air a chuir anns an t-slighe optigeach, agus is e an astar eadar an lionsa fo dheuchainn agus an lionsa converging f2. Mar thoradh air an sin, mar thoradh air gnìomhachd an lens fo dheuchainn, thèid an giùlan solais ath-chuimseachadh, ag adhbhrachadh gluasad ann an suidheachadh plèana na h-ìomhaigh, agus mar thoradh air sin bidh ìomhaigh shoilleir aig suidheachadh an itealan ìomhaigh ùr san diagram. Tha an t-astar eadar am plèana ìomhaigh ùr agus an lionsa co-chruinneachaidh air a chomharrachadh mar x. Stèidhichte air an dàimh ìomhaigh-cuspair, faodar fad fòcas an lens fo dheuchainn a dhearbhadh mar:
Ann an cleachdadh, tha an lensometer air a bhith air a chleachdadh gu farsaing ann an tomhas fòcas àrd de lionsan seallaidh, agus tha na buannachdan aige bho obrachadh sìmplidh agus mionaideachd earbsach.
2.4 AbbaRefractometer
Tha an refractometer Abbe na dhòigh eile air fad fòcas siostaman optigeach a dhearbhadh. Tha am figear sgeamach aige mar a leanas:
Cuir dà riaghladair le àirdean eadar-dhealaichte air taobh uachdar an nì den lens fo dheuchainn, is e sin clàr-sgèile 1 agus sgèile-plàta 2. 'S e àirde nan clàran-sgèile y1 agus y2. Is e e an astar eadar an dà chlàr-sgèile, agus is e u an ceàrn eadar loidhne àrd an riaghlaiche agus an axis optigeach. Tha an sgèile-sgèile air a dhealbhachadh leis an lionsa deuchainn le fad fòcas de f. Tha miocroscop air a chuir a-steach aig ceann uachdar na h-ìomhaigh. Le bhith a’ gluasad suidheachadh a’ mhiocroscop, lorgar na h-ìomhaighean as àirde den dà chlàr-sgèile. Aig an àm seo, tha an astar eadar am miocroscop agus an axis optigeach air a chomharrachadh mar y. A rèir an dàimh nì-ìomhaigh, gheibh sinn am fad fòcas mar:
2.5 Moire DeflectometryDòigh-obrach
Cleachdaidh modh deflectometry Moiré dà sheata de riaghladh Ronchi ann an sailean solais co-shìnte. Tha riaghladh Ronchi na phàtran coltach ri cliath de fhilm chromium meatailt air a thasgadh air substrate glainne, air a chleachdadh gu cumanta airson coileanadh siostaman optigeach a dhearbhadh. Bidh an dòigh-obrach a’ cleachdadh an atharrachaidh ann an iomallan Moiré a chruthaich an dà chliath gus fad fòcas an t-siostam optigeach a dhearbhadh. Tha an sgeama sgeama den phrionnsapal mar a leanas:
Anns an fhigear gu h-àrd, bidh an rud a chaidh fhaicinn, às deidh dha a dhol tron collmator, gu bhith na ghiùlan co-shìnte. Anns an t-slighe optigeach, gun a bhith a’ cur an lionsa deuchainneach a-steach an-toiseach, bidh an giùlan co-shìnte a’ dol tro dhà chliath le ceàrn gluasaid θ agus beàrn de d, a’ cruthachadh seata de iomallan Moiré air an itealan ìomhaigh. An uairsin, thèid an lionsa deuchainn a chuir anns an t-slighe optigeach. Bheir an solas bualadh tùsail, às deidh ath-dhealbhadh leis an lens, fad fòcas sònraichte. Faodar radius curvature an t-solais solais fhaighinn bhon fhoirmle a leanas:
Mar as trice bidh an lionsa fo dheuchainn air a chuir gu math faisg air a’ chiad ghratadh, agus mar sin tha an luach R anns an fhoirmle gu h-àrd a’ freagairt ri fad fòcas an lens. Is e buannachd an dòigh seo gun urrainn dha fad fòcas siostaman faid fòcas adhartach is àicheil a dhearbhadh.
2.6 OpticalFiobairAfèin-chruinneachadhMmodh-obrach
Tha am prionnsapal mu bhith a’ cleachdadh an dòigh fèin-cho-chruinneachaidh snàithleach optigeach gus fad fòcas an lens a dhearbhadh air a shealltainn anns an fhigear gu h-ìosal. Bidh e a’ cleachdadh fibre optics gus beam diofraichte a chuir a-mach a thèid tron lionsa a thathar a’ dèanamh deuchainn agus an uairsin gu sgàthan plèana. Tha na trì slighean optigeach san fhigear a’ riochdachadh suidheachadh an t-snàithleach optigeach taobh a-staigh an fhòcas, taobh a-staigh an fhòcas, agus taobh a-muigh an fhòcas fa leth. Le bhith a 'gluasad suidheachadh an lens fo dheuchainn air ais is a-mach, gheibh thu suidheachadh a' chinn fiber aig an fhòcas. Aig an àm seo, tha an giùlan fèin-bhualadh, agus an dèidh meòrachadh le sgàthan an itealain, tillidh a 'mhòr-chuid den lùth gu suidheachadh a' chinn fiber. Tha an dòigh-obrach sìmplidh ann am prionnsabal agus furasta a chur an gnìomh.
3.Conclusion
Tha fad fòcas na paramadair cudromach de shiostam optigeach. San artaigil seo, bidh sinn a’ toirt mion-fhiosrachadh air bun-bheachd fad fòcas siostam optigeach agus na dòighean deuchainn aige. Còmhla ris an diagram sgeamach, bidh sinn a’ mìneachadh a’ mhìneachaidh air fad fòcas, a’ gabhail a-steach bun-bheachdan faid fòcas taobh ìomhaigh, fad fòcas taobh nì, agus fad fòcas aghaidh-ri-cùl. Ann an cleachdadh, tha mòran dhòighean ann airson fad fòcas siostam optigeach a dhearbhadh. Tha an artaigil seo a’ toirt a-steach prionnsapalan deuchainn an dòigh collimator, modh Gaussian, dòigh tomhais fad fòcas, modh tomhais fad fòcas Abbe, modh sèididh Moiré, agus modh fèin-chòmhdachadh snàithleach optigeach. Tha mi a’ creidsinn le bhith a’ leughadh an artaigil seo, gum bi tuigse nas fheàrr agad air na paramadairean faid fòcas ann an siostaman optigeach.
Ùine puist: Lùnastal-09-2024
