Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
Внаслідок хвильової природи світла навіть найдосконаліша система не може дати ідеального оптичного зображення, так як світло, що потрапляє в об'єктив, дифрагує на круглій оправі об'єктива. В результаті в фокальній площині об'єктива виходить не просте стигматичні зображення точки, а складна дифракційна картина з центральним максимумом, оточеним темними і світлими кільцями. Користуючись теорією дифракції, можна показати, що переважна частина (
84%) минулого світлового потоку потрапляє в область центрального світлового плями. Інтенсивність інших світлових кілець швидко убуває, тому в першому наближенні дифракційну картину можна вважати складається з однієї плями з кутовим радіусом
де D - діаметр діафрагми, l - довжина хвилі світла.
Так як об'єкт являє собою сукупність точок різної яскравості, а кожна точка перетворюється в дифракційне пляма, то при малих кутових відстанях між зображеннями точок відбувається накладення цих плям друг на друга. В результаті зображення розмивається, дрібні деталі зливаються, тобто перестають вирішуватися приладом.
Згідно з критерієм Релея, дві близько розташовані крапки, що світяться S1 і S2 ще помітні як роздільні, якщо середина центрального дифракційного максимуму для однієї точки накладається на перший мінімум дифракційної картини для другої точки (рис. 3).
Мал. 3. До визначення критерію Релея
Тоді граничне кутова відстань між зображеннями двох точок, при якому вони ще вирішуються приладом, так само:
Величина, зворотна граничному кутовій відстані, називається роздільною силою об'єктива:
Таким чином, роздільна сила оптичної системи залежить від діаметра отвору і довжини хвилі падаючого світла.
Теоретично роздільна сила зі зростанням D зростає, але практично через посилення аберації при великих D роздільна сила зі зростанням діафрагми трохи зменшується.
На практиці роздільну силу прийнято вимірювати максимальним числом світлих штрихів і рівним їм по ширині темних проміжків, дозволених на одному міліметрі довжини зображення.
Для визначення роздільної сили об'єктива користуються спеціальними штриховими таблицями-світами (рис. 4). На таблиці розташовано кілька рядів заштрихованих квадратів з поступово зменшується товщиною штрихів. У кожному квадраті штрихи розташовані по чотирьом різним напрямкам. Відстань між штрихами одно їх товщині, отже, знаючи число штрихів на 1 міліметр, можна обчислити ширину штриха в будь-якому квадраті (число штрихів на один міліметр зазначено в центрі квадрата). Дозволеними вважаються ті квадрати, в яких розрізняються штрихи у всіх чотирьох напрямках. Очевидно, що . де a - ширина штриха, f - фокусна відстань об'єктива. Звідси:.
Порядок виконання роботи:
На тій же оптичній лаві, що використовувалася у вправі 1, зібрати установку для визначення роздільної здатності об'єктива. Предметом тепер служить освітлювач з Мірою 4, а замість екрану - мікроскоп 5 (рис. 2).
1. Встановити максимальний діаметр діафрагми.
2. Переміщенням об'єктива сфокусувати зображення світи в мікроскопі, більш тонке наведення зробити окуляром мікроскопа.
3. Визначити номер найдрібнішого разрешаемого квадрата світи. Число, вказане в середині цього квадрата дорівнює числу штрихів на 1 міліметр. За цим значенням знайти ширину штриха a.
4. Визначити роздільну силу об'єктива A.
5. Повторити пункти 2 - 4, зменшивши розмір діафрагми.
6. Побудувати графік залежності A від відносного отвору (відносний отвір - це величина, зворотна числах, зазначеним на оправі об'єктива).
1. Центрована оптична система (ЦГЗ).
2. Кардинальні елементи ЦГЗ. Побудова зображення в ЦГЗ.
3. Матричний спосіб опису ЦГЗ.
4. Аберація оптичних систем.
5. Об'єктив. Роздільна здатність об'єктива.
6. Сформулюйте мету роботи, опишіть експериментальну частину і обговоріть результати.