Теория оптических приборов - Чуриловский В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
оправы через всю систему, находящееся за окуляром трубы. Здесь его легко
можно обнаружить опытным путем в виде светлого кружка на куске кальки.
В случае лупы (рис. II. 2) предмет находится в передней фокальной
плоскости прибора. Пучок световых лучей, исходящий
из осевой точки F предмета, превращается после прохождения через лупу в
параллельный пучок. Этот пучок ограничивается зрачком глаза наблюдателя,
пользующегося лупой. Зрачок глаза служит поэтому апертурной диафрагмой
(диаметр зрачка глаза при ярком освещении ие превышает 2 мм) и
одновременно выходным зрачком лупы. Диа-Рис. II. 3 метр оправы лупы
делается зна-
чительно большего размера для свободного прохождения наклонных пучков, а
потому оправа лупы не ограничивает пучков лучей, исходящих из отдельных
точек предмета. Рассчитав в обратном направлении ход главного луча,
проходящего через центр С' выходного зрачка, можно определить величину и
положение мнимого входного зрачка лупы с центром в точке С.
Примером третьего случая, когда апертурная диафрагма помещается в
междулинзовом промежутке, может служить любой современный фотографический
объектив - анастигмат. На
134
рис. II. 3 схематически представлена конструкция фотографического
объектива, состоящего из двух компонентов, между которыми находится
ирисовая диафрагма, служащая апертурной диафрагмой (тут же располагается
часто и затвор фотоаппарата). Входным и выходным зрачками являются мнимые
изображения апертурной диафрагмы через передний и задний компонент
объектива.
§ 36. Отрезки, определяющие положение зрачков
На чертеже (рис. II. 4) показано схематически расположение осевых точек А
и А' предмета и его изображения, фокусов F и F' оптической системы и ее
зрачков с центрами в точках С и С\ Мы будем в дальнейшем пользоваться
линейным увеличением Vc в зрачках как одной из оптических характеристик
прибора. Введем теперь отрезки р и р', считаемые от точек С и С' до точек
А
Вх зр.
Вых зр.
A F С Cf F' . А'
Рис. II. 4
и А'. Так как это сопряженные отрезки (их концы сопряжены попарно), они
связаны между собой через продольное увеличение Q
q=-.P- = -Lwc. (II. 1)
Пользуясь формулой для отношения фокусных расстояний, найдем
y = ~vve. (И. 2)
Для определения этих отрезков введем еще отрезки х - FA и х' = FA' и
аналогичные отрезки х = FC и х - F'C'. По чертежу находим
135
Четыре отрезка х, х', хс и х'с определяются через линейные увеличения V и
Vc
V =
Vc-
Из выражений (11.4) следует
!_ = х'
X ~т;
f *С
Хс Г ¦
* v,
х' = - Vf'\ х =-J~-
c Vc'
Xc=- vf.
Подставляя эти зиачеиня в формулы (II. 3), найдем • У'с-У'
Wc
P = -f-р' = Г (.Vc -
V).
Пользуясь выражением
можно привести формулу (II. 6) к виду JLfVc-V .
Г п' I VV-
(И. 4)
(И. 5)
(II. 6) (II. 7) (II. 8)
(II. 9)
Формулы (II. 7) и (II. 9) удобны при практических расчетах и позволят нам
в дальнейшем сократить некоторые выкладки. К сожалению, эти формулы для
отрезков р и р' мало известны конструкторам и редко применяются ими в
практической работе.
§ 37. Ограничение поля зрения оитнческнх приборов
Даже в самых простых оптических приборах помимо входного зрачка имеется
по крайней мере еще одна диафрагма, которая ограничивает поле зрения
прибора. Например, в случае лупы (рис. II. 2) кроме входного зрачка в
пространстве предметов находится еще оправа ЛIN лупы, которая н
ограничивает пучок главных лучей, направляющихся в центр С входного
зрачка.
Пусть в общем случае в пространстве предметов кроме входного зрачка PQ с
центром в точке С имеется еще одна диафрагма
136
MNt ограничивающая поле зрения прибора. Эту диафрагму мы назовем входным
люком (рис. II. 5).
Для пучка лучей, исходящего из осевой точки А предмета, диафрагма MN не
играет никакой роли. Но если двигать точку А вверх от оптической осн, то
она достигает такого положения Alt при котором крайний луч АгР пучка
пройдет через край М входного люка. При дальнейшем подъеме точки Аг край
входного люка будет срезать часть пучка, исходящего из этой точки.
Вследствие этого и количество световой энергии, посылаемой этой точкой в
оптический прибор, будет уменьшаться. Если точка предмета Лг
расположена так, что главный луч Л аС пучка проходит через край М
входного люка, срезается вся верхняя половина пучка. Если точка предмета
находится в положении Л3, когда нижннй крайний луч Л8ф пучка касается
края М входного люка, количество световой энергии, поступающей в прибор
от точки Л3, равно нулю. Это положение справедливо также и для всех точек
предмета, находящихся от оптической осн дальше точки Л3.
Таким образом диафрагма MN действительно ограничивает поле зрения
прибора, но это ограничение происходит не сразу, а постепенно. На
плоскости изображения (рис. II. 6) расположены точки А', А\, А\ и A'v
сопряженные с точками A, Av А2 и Л31 показанными на рис. II. 5.
В пределах первой зоны, лежащей виутрн окружности, проведенной из точки
А' как из центра радиусом Л'Лр наблюдается полная освещенность. Начиная
