ຄວາມຍາວໂຟກັດຂອງລະບົບ Optical ນິຍາມແລະວິທີການທົດສອບ

1.Focal Length ຂອງລະບົບ Optical

ຄວາມຍາວໂຟກັສແມ່ນຕົວຊີ້ວັດທີ່ສໍາຄັນຂອງລະບົບ optical, ສໍາລັບແນວຄວາມຄິດຂອງຄວາມຍາວໂຟກັສ, ພວກເຮົາມີຄວາມເຂົ້າໃຈຫຼາຍຫຼືຫນ້ອຍ, ພວກເຮົາທົບທວນຢູ່ທີ່ນີ້.
ຄວາມຍາວໂຟກັສຂອງລະບົບ optical, ກໍານົດເປັນໄລຍະຫ່າງຈາກສູນກາງ optical ຂອງລະບົບ optical ກັບຈຸດສຸມຂອງ beam ໃນເວລາທີ່ເກີດແສງສະຫວ່າງຂະຫນານ, ເປັນມາດຕະການຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຫຼື divergence ຂອງແສງສະຫວ່າງໃນລະບົບ optical. ພວກເຮົາໃຊ້ແຜນວາດຕໍ່ໄປນີ້ເພື່ອສະແດງແນວຄວາມຄິດນີ້.

ໃນຮູບຂ້າງເທິງ, ເຫດການ beam ຂະຫນານຈາກປາຍຊ້າຍ, ຫຼັງຈາກຜ່ານລະບົບ optical, converges ກັບຈຸດສຸມຮູບພາບ F', ເສັ້ນຂະຫຍາຍ reverse ຂອງ ray converging ຕັດກັນກັບເສັ້ນຂະຫຍາຍທີ່ສອດຄ້ອງກັນຂອງ ray ຂະຫນານເຫດການທີ່ a. ຈຸດ, ແລະພື້ນຜິວທີ່ຜ່ານຈຸດນີ້ແລະຕັ້ງຂວາງກັບແກນ optical ເອີ້ນວ່າຍົນຕົ້ນຕໍກັບຄືນໄປບ່ອນ, ຍົນຕົ້ນຕໍກັບຄືນໄປບ່ອນຕັດກັບແກນ optical ຢູ່ຈຸດ P2, ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າຈຸດຕົ້ນຕໍ (ຫຼືຈຸດສູນກາງ optical), ໄລ​ຍະ​ຫ່າງ​ລະ​ຫວ່າງ​ຈຸດ​ຕົ້ນ​ຕໍ​ແລະ​ຈຸດ​ສຸມ​ຮູບ​ພາບ​, ມັນ​ເປັນ​ສິ່ງ​ທີ່​ພວກ​ເຮົາ​ປົກ​ກະ​ຕິ​ເອີ້ນ​ວ່າ​ຄວາມ​ຍາວ​ໂຟ​ກັດ​, ຊື່​ເຕັມ​ແມ່ນ​ຄວາມ​ຍາວ​ໂຟ​ກັດ​ປະ​ສິດ​ທິ​ຜົນ​ຂອງ​ຮູບ​ພາບ​.
ມັນຍັງສາມາດເຫັນໄດ້ຈາກຕົວເລກວ່າໄລຍະຫ່າງຈາກຫນ້າສຸດທ້າຍຂອງລະບົບ optical ໄປຫາຈຸດປະສານງານ F' ຂອງຮູບພາບແມ່ນເອີ້ນວ່າຄວາມຍາວໂຟກັສຫລັງ (BFL). ກົງກັນ, ຖ້າ beam ຂະຫນານແມ່ນເຫດການຈາກເບື້ອງຂວາ, ຍັງມີແນວຄວາມຄິດຂອງຄວາມຍາວໂຟກັສທີ່ມີປະສິດທິພາບແລະຄວາມຍາວໂຟກັສທາງຫນ້າ (FFL).

2. ວິທີການທົດສອບຄວາມຍາວໂຟກັດ

ໃນທາງປະຕິບັດ, ມີຫຼາຍວິທີທີ່ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອທົດສອບຄວາມຍາວໂຟກັດຂອງລະບົບ optical. ອີງຕາມຫຼັກການທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ວິທີການທົດສອບທາງຍາວໂຟກັດສາມາດແບ່ງອອກເປັນສາມປະເພດ. ປະເພດທໍາອິດແມ່ນອີງໃສ່ຕໍາແຫນ່ງຂອງຍົນຮູບພາບ, ປະເພດທີສອງໃຊ້ຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງການຂະຫຍາຍແລະຄວາມຍາວໂຟກັດເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຄ່າທາງຍາວໂຟກັສ, ແລະປະເພດທີສາມໃຊ້ເສັ້ນໂຄ້ງຂອງເສັ້ນໂຄ້ງຂອງແສງສະຫວ່າງ converging ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບຄ່າທາງຍາວໂຟກັສ. .
ໃນ​ພາກ​ນີ້​, ພວກ​ເຮົາ​ຈະ​ນໍາ​ສະ​ເຫນີ​ວິ​ທີ​ການ​ນໍາ​ໃຊ້​ທົ່ວ​ໄປ​ສໍາ​ລັບ​ການ​ທົດ​ສອບ​ທາງ​ຍາວ​ຈຸດ​ສຸມ​ຂອງ​ລະ​ບົບ optical ໄດ້​:​:

2.1Cວິທີການ ollimator

ຫຼັກການຂອງການນໍາໃຊ້ collimator ເພື່ອທົດສອບຄວາມຍາວໂຟກັດຂອງລະບົບ optical ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນແຜນວາດຂ້າງລຸ່ມນີ້:

ໃນຮູບ, ຮູບແບບການທົດສອບແມ່ນຖືກຈັດໃສ່ຢູ່ໃນຈຸດສຸມຂອງ collimator. ຄວາມສູງ y ຂອງຮູບແບບການທົດສອບ ແລະຄວາມຍາວໂຟກັສ f_c' ຂອງ collimator ແມ່ນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ. ຫຼັງຈາກລໍາຂະຫນານທີ່ປ່ອຍອອກມາໂດຍ collimator ໄດ້ຖືກ converged ໂດຍລະບົບ optical ການທົດສອບແລະຮູບພາບໃນຍົນຮູບພາບ, ຄວາມຍາວໂຟກັດຂອງລະບົບ optical ສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍອີງໃສ່ຄວາມສູງ y' ຂອງຮູບແບບການທົດສອບໃນຍົນຮູບພາບ. ຄວາມຍາວໂຟກັສຂອງລະບົບ optical ທີ່ໄດ້ຮັບການທົດສອບສາມາດນໍາໃຊ້ສູດດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

2.2 ໂກສຊຽນMຈັນຍາບັນ
ຕົວ​ເລກ schematic ຂອງ​ວິ​ທີ Gaussian ສໍາ​ລັບ​ການ​ທົດ​ສອບ​ທາງ​ຍາວ​ຈຸດ​ສຸມ​ຂອງ​ລະ​ບົບ optical ແມ່ນ​ສະ​ແດງ​ໃຫ້​ເຫັນ​ດັ່ງ​ລຸ່ມ​ນີ້​:

ໃນຮູບ, ຍົນຕົ້ນຕໍດ້ານຫນ້າແລະດ້ານຫລັງຂອງລະບົບ optical ພາຍໃຕ້ການທົດສອບແມ່ນສະແດງເປັນ P ແລະ P' ຕາມລໍາດັບ, ແລະໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງຍົນຕົ້ນຕໍແມ່ນ d._P. ໃນວິທີການນີ້, ມູນຄ່າຂອງ d_Pຖືວ່າເປັນສິ່ງທີ່ຮູ້ຈັກ, ຫຼືມູນຄ່າຂອງມັນມີຂະຫນາດນ້ອຍແລະສາມາດຖືກລະເລີຍ. ວັດຖຸແລະຫນ້າຈໍຮັບໄດ້ຖືກວາງໄວ້ຢູ່ປາຍຊ້າຍແລະຂວາ, ແລະໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງພວກມັນຖືກບັນທຶກເປັນ L, ບ່ອນທີ່ L ຕ້ອງການຫຼາຍກວ່າ 4 ເທົ່າຂອງຄວາມຍາວໂຟກັດຂອງລະບົບທີ່ກໍາລັງຢູ່ໃນການທົດສອບ. ລະບົບພາຍໃຕ້ການທົດສອບສາມາດຖືກຈັດໃສ່ໃນສອງຕໍາແຫນ່ງ, ຫມາຍເຖິງຕໍາແຫນ່ງ 1 ແລະຕໍາແຫນ່ງ 2 ຕາມລໍາດັບ. ຈຸດ​ປະ​ສົງ​ຢູ່​ເບື້ອງ​ຊ້າຍ​ສາ​ມາດ​ໄດ້​ຮັບ​ການ​ຮູບ​ພາບ​ທີ່​ຈະ​ແຈ້ງ​ໃນ​ຫນ້າ​ຈໍ​ຮັບ​ໄດ້​. ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງສະຖານທີ່ນີ້ (ໝາຍເຖິງ D) ສາມາດວັດແທກໄດ້. ອີງຕາມຄວາມສໍາພັນຂອງ conjugate, ພວກເຮົາສາມາດໄດ້ຮັບ:

ໃນສອງຕໍາແຫນ່ງນີ້, ໄລຍະຫ່າງຂອງວັດຖຸຖືກບັນທຶກເປັນ s1 ແລະ s2 ຕາມລໍາດັບ, ຫຼັງຈາກນັ້ນ s2 - s1 = D. ໂດຍຜ່ານສູດສູດ, ພວກເຮົາສາມາດໄດ້ຮັບຄວາມຍາວໂຟກັດຂອງລະບົບ optical ຂ້າງລຸ່ມນີ້:

2.3ລensometer
Lensometer ແມ່ນ ເໝາະ ສົມທີ່ສຸດ ສຳ ລັບການທົດສອບລະບົບ optical ທີ່ຍາວໄກ. ຕົວ​ເລກ schematic ຂອງ​ຕົນ​ແມ່ນ​ດັ່ງ​ຕໍ່​ໄປ​ນີ້​:

ຫນ້າທໍາອິດ, ທັດສະນະທີ່ຢູ່ພາຍໃຕ້ການທົດສອບບໍ່ໄດ້ວາງໄວ້ໃນເສັ້ນທາງ optical. ເປົ້າໝາຍທີ່ສັງເກດໄດ້ຢູ່ທາງຊ້າຍຈະຜ່ານເລນ collimating ແລະກາຍເປັນແສງສະຫວ່າງຂະໜານ. ແສງສະຫວ່າງຂະຫນານແມ່ນ converged ໂດຍທັດສະນະ converging ທີ່ມີຄວາມຍາວໂຟກັດຂອງ f₂ແລະປະກອບເປັນຮູບພາບທີ່ຊັດເຈນຢູ່ໃນຍົນຮູບພາບອ້າງອີງ. ຫຼັງຈາກເສັ້ນທາງ optical ຖືກປັບ, ທັດສະນະທີ່ຢູ່ພາຍໃຕ້ການທົດສອບແມ່ນຖືກຈັດໃສ່ໃນເສັ້ນທາງ optical, ແລະໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງເລນພາຍໃຕ້ການທົດສອບແລະເລນ converging ແມ່ນ f.₂. ດັ່ງນັ້ນ, ເນື່ອງຈາກການປະຕິບັດຂອງເລນພາຍໃຕ້ການທົດສອບ, beam ແສງສະຫວ່າງຈະຖືກ refocus, ເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງໃນຕໍາແຫນ່ງຂອງຍົນຮູບພາບ, ເຮັດໃຫ້ຮູບພາບທີ່ຊັດເຈນຢູ່ໃນຕໍາແຫນ່ງຂອງຍົນຮູບພາບໃຫມ່ໃນແຜນວາດໄດ້. ໄລ​ຍະ​ຫ່າງ​ລະ​ຫວ່າງ​ລະ​ຫວ່າງ​ຮູບ​ພາບ​ໃຫມ່​ແລະ​ທັດ​ສະ​ນະ converging ແມ່ນ​ຫມາຍ​ເຖິງ x​. ໂດຍອີງໃສ່ຄວາມສຳພັນຂອງວັດຖຸ-ຮູບພາບ, ຄວາມຍາວໂຟກັສຂອງເລນທີ່ຢູ່ພາຍໃຕ້ການທົດສອບສາມາດສົມມຸດວ່າ:

ໃນທາງປະຕິບັດ, lensometer ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການວັດແທກໂຟກັສເທິງຂອງເລນ spectacle, ແລະມີຂໍ້ດີຂອງການດໍາເນີນງານງ່າຍດາຍແລະຄວາມແມ່ນຍໍາທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້.

2.4 AbbeRເຄື່ອງວັດແທກຄວາມຖີ່

Abbe refractometer ແມ່ນອີກວິທີຫນຶ່ງສໍາລັບການທົດສອບຄວາມຍາວໂຟກັດຂອງລະບົບ optical. ຕົວ​ເລກ schematic ຂອງ​ຕົນ​ແມ່ນ​ດັ່ງ​ຕໍ່​ໄປ​ນີ້​:

ວາງໄມ້ບັນທັດສອງອັນທີ່ມີຄວາມສູງແຕກຕ່າງກັນຢູ່ດ້ານວັດຖຸຂອງເລນພາຍໃຕ້ການທົດສອບ, ຄືແຜ່ນສະເກັດ 1 ແລະແຜ່ນສະເກັດ 2. ຄວາມສູງຂອງແຜ່ນສະເກັດທີ່ສອດຄ້ອງກັນແມ່ນ y1 ແລະ y2. ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນສະເກັດແມ່ນ e, ແລະມຸມລະຫວ່າງເສັ້ນເທິງຂອງໄມ້ບັນທັດແລະແກນ optical ແມ່ນ u. scaleplated ແມ່ນຮູບພາບໂດຍທັດສະນະທີ່ທົດສອບທີ່ມີຄວາມຍາວໂຟກັດຂອງ f. ກ້ອງຈຸລະທັດຖືກຕິດຕັ້ງຢູ່ດ້ານທ້າຍຂອງຮູບ. ໂດຍການເຄື່ອນຍ້າຍຕໍາແຫນ່ງຂອງກ້ອງຈຸລະທັດ, ຮູບພາບດ້ານເທິງຂອງແຜ່ນຂະຫນາດສອງແມ່ນພົບເຫັນ. ໃນເວລານີ້, ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງກ້ອງຈຸລະທັດແລະແກນ optical ແມ່ນຫມາຍເຖິງ y. ອີງ​ຕາມ​ຄວາມ​ສໍາ​ພັນ​ຂອງ​ວັດ​ຖຸ​ແລະ​ຮູບ​ພາບ​, ພວກ​ເຮົາ​ສາ​ມາດ​ໄດ້​ຮັບ​ຄວາມ​ຍາວ​ຈຸດ​ສຸມ​ເປັນ​:

2.5 Moire Deflectometryວິທີການ
ວິທີການ Moiré deflectometry ຈະໃຊ້ສອງຊຸດຂອງຄໍາຕັດສິນຂອງ Ronchi ໃນ beams ແສງສະຫວ່າງຂະຫນານ. Ronchi ປົກຄອງເປັນຮູບແບບຕາຂ່າຍໄຟຟ້າຂອງຮູບເງົາ chromium ໂລຫະທີ່ຝາກໄວ້ໃນຊັ້ນໃຕ້ແກ້ວ, ຖືກນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປສໍາລັບການທົດສອບປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ optical. ວິທີການດັ່ງກ່າວນໍາໃຊ້ການປ່ຽນແປງໃນຂອບ Moiréທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍສອງ gratings ເພື່ອທົດສອບຄວາມຍາວໂຟກັດຂອງລະບົບ optical. ແຜນວາດ schematic ຂອງຫຼັກການແມ່ນດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

ໃນຮູບຂ້າງເທິງ, ວັດຖຸທີ່ສັງເກດເຫັນ, ຫຼັງຈາກຜ່ານ collimator, ກາຍເປັນ beam ຂະຫນານ. ໃນເສັ້ນທາງ optical, ໂດຍບໍ່ມີການເພີ່ມທັດສະນະທີ່ທົດສອບກ່ອນ, beam ຂະຫນານຈະຜ່ານສອງ gratings ທີ່ມີມຸມຍ້າຍຂອງθແລະຊ່ອງ grating ຂອງ d, ປະກອບເປັນຊຸດຂອງຂອບ Moiréໃນຍົນຮູບພາບ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ທັດສະນະທີ່ທົດສອບໄດ້ຖືກວາງໄວ້ໃນເສັ້ນທາງ optical. ແສງສະຫວ່າງ collimated ຕົ້ນສະບັບ, ຫຼັງຈາກ refraction ໂດຍເລນ, ຈະຜະລິດເປັນຄວາມຍາວໂຟກັດທີ່ແນ່ນອນ. ລັດສະໝີ curvature ຂອງ beam ແສງສະຫວ່າງສາມາດໄດ້ຮັບຈາກສູດດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວ ເລນທີ່ຢູ່ພາຍໃຕ້ການທົດສອບແມ່ນວາງໄວ້ໃກ້ໆກັບຕາໜ່າງອັນທຳອິດ, ສະນັ້ນ ຄ່າ R ໃນສູດຂ້າງເທິງນີ້ເທົ່າກັບຄວາມຍາວໂຟກັສຂອງເລນ. ປະໂຫຍດຂອງວິທີການນີ້ແມ່ນວ່າມັນສາມາດທົດສອບຄວາມຍາວໂຟກັສຂອງລະບົບຄວາມຍາວໂຟກັສບວກແລະລົບ.

2.6 OpticalFໄອເບີAutocollimationMຈັນຍາບັນ
ຫຼັກການຂອງການນໍາໃຊ້ວິທີການ autocollimation ເສັ້ນໄຍ optical ເພື່ອທົດສອບຄວາມຍາວໂຟກັດຂອງເລນແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້. ມັນໃຊ້ໃຍແກ້ວນໍາແສງເພື່ອປ່ອຍໂຄມໄຟທີ່ແຕກຕ່າງກັນທີ່ຜ່ານເລນທີ່ຖືກທົດສອບແລ້ວລົງໃສ່ກະຈົກຍົນ. ສາມເສັ້ນທາງ optical ໃນຮູບສະແດງເຖິງເງື່ອນໄຂຂອງເສັ້ນໄຍ optical ພາຍໃນຈຸດສຸມ, ພາຍໃນຈຸດສຸມ, ແລະນອກຈຸດສຸມຕາມລໍາດັບ. ໂດຍການເຄື່ອນຍ້າຍຕໍາແຫນ່ງຂອງເລນພາຍໃຕ້ການທົດສອບກັບຄືນໄປບ່ອນແລະດັງນີ້ຕໍ່ໄປ, ທ່ານສາມາດຊອກຫາຕໍາແຫນ່ງຂອງຫົວເສັ້ນໄຍຢູ່ທີ່ຈຸດສຸມ. ໃນເວລານີ້, beam ແມ່ນ collimated ຕົນເອງ, ແລະຫຼັງຈາກການສະທ້ອນໂດຍກະຈົກຍົນ, ພະລັງງານສ່ວນໃຫຍ່ຈະກັບຄືນສູ່ຕໍາແຫນ່ງຂອງຫົວເສັ້ນໄຍ. ວິທີການແມ່ນງ່າຍດາຍໃນຫຼັກການແລະງ່າຍທີ່ຈະປະຕິບັດ.

3.ສະຫຼຸບ

ຄວາມຍາວໂຟກັສແມ່ນຕົວກໍານົດການທີ່ສໍາຄັນຂອງລະບົບ optical. ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາລາຍລະອຽດແນວຄວາມຄິດຂອງຄວາມຍາວໂຟກັດຂອງລະບົບ optical ແລະວິທີການທົດສອບຂອງມັນ. ສົມທົບກັບແຜນວາດແຜນວາດ, ພວກເຮົາອະທິບາຍຄຳນິຍາມຂອງຄວາມຍາວໂຟກັສ, ລວມທັງແນວຄວາມຄິດຂອງຄວາມຍາວໂຟກັສຂ້າງຮູບ, ຄວາມຍາວໂຟກັສດ້ານວັດຖຸ, ແລະຄວາມຍາວໂຟກັສທາງໜ້າຫາຫຼັງ. ໃນທາງປະຕິບັດ, ມີຫຼາຍວິທີສໍາລັບການທົດສອບຄວາມຍາວໂຟກັດຂອງລະບົບ optical. ບົດຄວາມນີ້ແນະນໍາຫຼັກການການທົດສອບຂອງວິທີການ collimator, ວິທີການ Gaussian, ວິທີການວັດແທກຄວາມຍາວໂຟກັສ, ວິທີການວັດແທກຄວາມຍາວໂຟກັສ Abbe, ວິທີການ deflection Moiré, ແລະວິທີການເສັ້ນໄຍ optical autocollimation. ຂ້າພະເຈົ້າເຊື່ອວ່າໂດຍການອ່ານບົດຄວາມນີ້, ທ່ານຈະມີຄວາມເຂົ້າໃຈດີຂຶ້ນກ່ຽວກັບຕົວກໍານົດການຄວາມຍາວໂຟກັດໃນລະບົບ optical.