ऑप्टिकल प्रणाली व्याख्या आणि चाचणी पद्धतींची फोकल लांबी

1. ऑप्टिकल सिस्टम्सची फोकल लांबी

फोकल लेंथ हा ऑप्टिकल सिस्टीमचा एक अतिशय महत्त्वाचा सूचक आहे, फोकल लांबीच्या संकल्पनेसाठी, आम्हाला कमी-अधिक प्रमाणात समज आहे, आम्ही येथे पुनरावलोकन करतो.
ऑप्टिकल सिस्टमची फोकल लांबी, ऑप्टिकल सिस्टमच्या ऑप्टिकल केंद्रापासून तुळईच्या फोकसपर्यंतचे अंतर जेव्हा समांतर प्रकाश घटना घडते तेव्हा ऑप्टिकल सिस्टममध्ये प्रकाशाच्या एकाग्रता किंवा विचलनाचे मोजमाप असते. ही संकल्पना स्पष्ट करण्यासाठी आम्ही खालील आकृती वापरतो.

वरील आकृतीमध्ये, डाव्या टोकापासून समांतर बीमची घटना, ऑप्टिकल सिस्टीममधून गेल्यावर, इमेज फोकस F' मध्ये एकत्रित होते, अभिसरण किरणांची उलट विस्तार रेषा घटना समांतर किरणांच्या संबंधित विस्तार रेषेला छेदते. बिंदू, आणि जो पृष्ठभाग या बिंदूतून जातो आणि ऑप्टिकल अक्षाला लंब असतो त्याला बॅक प्रिन्सिपल प्लेन म्हणतात, बॅक प्रिन्सिपल प्लेन बिंदू P2 वर ऑप्टिकल अक्षाला छेदतो, ज्याला मुख्य बिंदू (किंवा ऑप्टिकल सेंटर पॉइंट) म्हणतात. मुख्य बिंदू आणि प्रतिमा फोकसमधील अंतर, यालाच आपण सहसा फोकल लांबी म्हणतो, पूर्ण नाव प्रतिमेची प्रभावी फोकल लांबी आहे.
आकृतीवरून हे देखील पाहिले जाऊ शकते की ऑप्टिकल प्रणालीच्या शेवटच्या पृष्ठभागापासून प्रतिमेच्या फोकल पॉइंट F' पर्यंतच्या अंतराला बॅक फोकल लेंथ (BFL) म्हणतात. त्या अनुषंगाने, समांतर बीम उजव्या बाजूने घडत असल्यास, प्रभावी फोकल लांबी आणि फ्रंट फोकल लांबी (FFL) च्या संकल्पना देखील आहेत.

2. फोकल लांबी चाचणी पद्धती

सराव मध्ये, ऑप्टिकल सिस्टमच्या फोकल लांबीची चाचणी करण्यासाठी अनेक पद्धती वापरल्या जाऊ शकतात. वेगवेगळ्या तत्त्वांच्या आधारे, फोकल लेंथ चाचणी पद्धती तीन वर्गांमध्ये विभागल्या जाऊ शकतात. पहिली श्रेणी इमेज प्लेनच्या स्थितीवर आधारित आहे, दुसरी श्रेणी फोकल लांबी मूल्य प्राप्त करण्यासाठी विस्तार आणि फोकल लांबीमधील संबंध वापरते आणि तिसरी श्रेणी फोकल लांबी मूल्य प्राप्त करण्यासाठी अभिसरण प्रकाश बीमच्या वेव्हफ्रंट वक्रता वापरते. .
या विभागात, आम्ही ऑप्टिकल सिस्टमच्या फोकल लांबीच्या चाचणीसाठी सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या पद्धती सादर करू:

२.१Cऑलिमेटर पद्धत

ऑप्टिकल सिस्टमची फोकल लांबी तपासण्यासाठी कोलिमेटर वापरण्याचे तत्त्व खालील आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे आहे:

आकृतीमध्ये, चाचणी नमुना कोलिमेटरच्या केंद्रस्थानी ठेवला आहे. चाचणी पॅटर्नची उंची y आणि फोकल लांबी f_c' collimator ज्ञात आहेत. कोलिमेटरद्वारे उत्सर्जित केलेले समांतर बीम चाचणी केलेल्या ऑप्टिकल प्रणालीद्वारे एकत्रित केल्यानंतर आणि प्रतिमा समतल चित्रित केल्यानंतर, ऑप्टिकल प्रणालीची फोकल लांबी इमेज प्लेनवरील चाचणी पॅटर्नच्या y' उंचीवर आधारित मोजली जाऊ शकते. चाचणी केलेल्या ऑप्टिकल प्रणालीची फोकल लांबी खालील सूत्र वापरू शकते:

२.२ गॉसियनMethod
ऑप्टिकल प्रणालीच्या फोकल लांबीच्या चाचणीसाठी गॉसियन पद्धतीची योजनाबद्ध आकृती खालीलप्रमाणे दर्शविली आहे:

आकृतीमध्ये, चाचणी अंतर्गत ऑप्टिकल प्रणालीच्या पुढील आणि मागील मुख्य विमाने अनुक्रमे P आणि P' म्हणून दर्शविली आहेत आणि दोन मुख्य विमानांमधील अंतर d आहे._P. या पद्धतीत, d चे मूल्य_Pज्ञात मानले जाते, किंवा त्याचे मूल्य लहान आहे आणि दुर्लक्ष केले जाऊ शकते. ऑब्जेक्ट आणि रिसीव्हिंग स्क्रीन डाव्या आणि उजव्या टोकाला ठेवली जाते आणि त्यांच्यामधील अंतर L म्हणून रेकॉर्ड केले जाते, जेथे L चाचणी अंतर्गत प्रणालीच्या फोकल लांबीच्या 4 पट जास्त असणे आवश्यक आहे. चाचणी अंतर्गत प्रणाली दोन स्थानांवर ठेवली जाऊ शकते, अनुक्रमे स्थिती 1 आणि स्थिती 2 म्हणून दर्शविली जाते. प्राप्त स्क्रीनवर डावीकडील वस्तू स्पष्टपणे चित्रित केली जाऊ शकते. या दोन स्थानांमधील अंतर (D म्हणून दर्शविले जाते) मोजले जाऊ शकते. संयुग्मित नातेसंबंधानुसार, आम्ही मिळवू शकतो:

या दोन स्थानांवर, ऑब्जेक्टचे अंतर अनुक्रमे s1 आणि s2 म्हणून रेकॉर्ड केले जाते, नंतर s2 - s1 = D. सूत्र व्युत्पत्तीद्वारे, आपण खालीलप्रमाणे ऑप्टिकल प्रणालीची फोकल लांबी मिळवू शकतो:

२.३एलएन्सोमीटर
लेन्सोमीटर लांब फोकल लांबीच्या ऑप्टिकल प्रणालीच्या चाचणीसाठी अतिशय योग्य आहे. त्याची योजनाबद्ध आकृती खालीलप्रमाणे आहे:

प्रथम, चाचणी अंतर्गत लेन्स ऑप्टिकल मार्गावर ठेवलेले नाहीत. डावीकडील निरीक्षण केलेले लक्ष्य कोलिमेटिंग लेन्समधून जाते आणि समांतर प्रकाश बनते. समांतर प्रकाश एका अभिसरण लेन्सद्वारे f च्या फोकल लांबीसह एकत्रित केला जातो₂आणि संदर्भ प्रतिमा समतल एक स्पष्ट प्रतिमा तयार करते. ऑप्टिकल पथ कॅलिब्रेट केल्यानंतर, चाचणी अंतर्गत लेन्स ऑप्टिकल मार्गावर ठेवली जाते आणि चाचणी अंतर्गत लेन्स आणि अभिसरण लेन्समधील अंतर f आहे₂. परिणामी, चाचणी अंतर्गत लेन्सच्या क्रियेमुळे, लाइट बीम पुन्हा फोकस केला जाईल, ज्यामुळे इमेज प्लेनच्या स्थितीत एक शिफ्ट होईल, परिणामी आकृतीमधील नवीन इमेज प्लेनच्या स्थानावर स्पष्ट प्रतिमा येईल. नवीन इमेज प्लेन आणि कन्व्हर्जिंग लेन्समधील अंतर x म्हणून दर्शविले जाते. ऑब्जेक्ट-इमेज रिलेशनशिपच्या आधारे, चाचणी अंतर्गत लेन्सच्या फोकल लांबीचा अंदाज लावला जाऊ शकतो:

व्यवहारात, लेन्सोमीटरचा वापर चष्म्याच्या लेन्सच्या शीर्ष फोकल मापनामध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला गेला आहे आणि त्याचे साधे ऑपरेशन आणि विश्वसनीय अचूकतेचे फायदे आहेत.

२.४ अबेRइफ्रॅक्टोमीटर

ऍबे रिफ्रॅक्टोमीटर ही ऑप्टिकल सिस्टीमच्या फोकल लांबीची चाचणी करण्यासाठी दुसरी पद्धत आहे. त्याची योजनाबद्ध आकृती खालीलप्रमाणे आहे:

चाचणी अंतर्गत लेन्सच्या ऑब्जेक्ट पृष्ठभागाच्या बाजूला भिन्न उंची असलेले दोन शासक ठेवा, म्हणजे स्केलप्लेट 1 आणि स्केलप्लेट 2. संबंधित स्केलप्लेट्सची उंची y1 आणि y2 आहे. दोन स्केलप्लेट्समधील अंतर e आहे आणि शासकाची शीर्ष रेषा आणि ऑप्टिकल अक्ष यांच्यातील कोन u आहे. स्केलप्लेटेडची प्रतिमा f च्या फोकल लांबीसह चाचणी केलेल्या लेन्सद्वारे घेतली जाते. प्रतिमेच्या पृष्ठभागाच्या शेवटी एक सूक्ष्मदर्शक स्थापित केला आहे. सूक्ष्मदर्शकाची स्थिती हलवून, दोन स्केलप्लेट्सच्या वरच्या प्रतिमा आढळतात. यावेळी, सूक्ष्मदर्शक आणि ऑप्टिकल अक्षांमधील अंतर y म्हणून दर्शविले जाते. ऑब्जेक्ट-प्रतिमा संबंधानुसार, आपण फोकल लांबी मिळवू शकतो:

2.5 Moire Deflectometryपद्धत
Moiré deflectometry पद्धत समांतर प्रकाश किरणांमध्ये Ronchi नियमांचे दोन संच वापरेल. रोंची रुलिंग हा काचेच्या सब्सट्रेटवर जमा केलेला मेटल क्रोमियम फिल्मचा ग्रिडसारखा नमुना आहे, जो सामान्यतः ऑप्टिकल सिस्टमच्या कार्यक्षमतेच्या चाचणीसाठी वापरला जातो. ऑप्टिकल प्रणालीच्या फोकल लांबीची चाचणी घेण्यासाठी दोन ग्रेटिंग्सद्वारे तयार केलेल्या मोइरे फ्रिंजमधील बदलाचा उपयोग ही पद्धत वापरते. तत्त्वाचे योजनाबद्ध आकृती खालीलप्रमाणे आहे:

वरील आकृतीमध्ये, निरीक्षण केलेली वस्तू, कोलिमेटरमधून गेल्यानंतर, समांतर बीम बनते. ऑप्टिकल मार्गामध्ये, प्रथम चाचणी केलेली लेन्स न जोडता, समांतर बीम θ च्या विस्थापन कोनासह आणि d च्या जाळीच्या अंतरासह दोन जाळींमधून जातो, ज्यामुळे प्रतिमा समतल मॉइरे किनार्यांचा एक संच तयार होतो. त्यानंतर, चाचणी केलेली लेन्स ऑप्टिकल मार्गावर ठेवली जाते. मूळ कोलिमेटेड प्रकाश, लेन्सद्वारे अपवर्तनानंतर, एक विशिष्ट फोकल लांबी तयार करेल. प्रकाश किरणाची वक्रता त्रिज्या खालील सूत्रावरून मिळू शकते:

सामान्यतः चाचणी अंतर्गत लेन्स पहिल्या जाळीच्या अगदी जवळ ठेवली जाते, म्हणून वरील सूत्रातील R मूल्य लेन्सच्या फोकल लांबीशी संबंधित आहे. या पद्धतीचा फायदा असा आहे की ती सकारात्मक आणि नकारात्मक फोकल लांबी प्रणालींच्या फोकल लांबीची चाचणी करू शकते.

2.6 ऑप्टिकलFiberAutocollimationMethod
लेन्सची फोकल लांबी तपासण्यासाठी ऑप्टिकल फायबर ऑटोकॉलिमेशन पद्धत वापरण्याचे तत्त्व खालील आकृतीमध्ये दर्शविले आहे. हे फायबर ऑप्टिक्सचा वापर करून एक भिन्न बीम उत्सर्जित करते जे चाचणी केलेल्या लेन्समधून जाते आणि नंतर समतल आरशावर जाते. आकृतीमधील तीन ऑप्टिकल पथ फोकसमध्ये, फोकसमध्ये आणि फोकसच्या बाहेरील ऑप्टिकल फायबरच्या परिस्थितीचे प्रतिनिधित्व करतात. चाचणी अंतर्गत लेन्सची स्थिती पुढे आणि पुढे हलवून, आपण फोकसमध्ये फायबर हेडची स्थिती शोधू शकता. यावेळी, बीम स्वयं-संकलित आहे आणि समतल आरशाद्वारे प्रतिबिंबित झाल्यानंतर, बहुतेक ऊर्जा फायबरच्या डोक्याच्या स्थितीत परत येईल. पद्धत तत्त्वतः सोपी आणि अंमलात आणण्यास सोपी आहे.

3. निष्कर्ष

फोकल लांबी हे ऑप्टिकल प्रणालीचे महत्त्वाचे पॅरामीटर आहे. या लेखात, आम्ही ऑप्टिकल सिस्टीम फोकल लेंथची संकल्पना आणि त्याच्या चाचणी पद्धतींचे तपशीलवार वर्णन करतो. योजनाबद्ध आकृतीसह एकत्रित करून, आम्ही फोकल लांबीची व्याख्या स्पष्ट करतो, ज्यामध्ये इमेज-साइड फोकल लेंथ, ऑब्जेक्ट-साइड फोकल लेंथ आणि फ्रंट-टू- बॅक फोकल लांबी या संकल्पनांचा समावेश होतो. सराव मध्ये, ऑप्टिकल सिस्टमच्या फोकल लांबीची चाचणी करण्यासाठी अनेक पद्धती आहेत. हा लेख कोलिमेटर पद्धत, गॉसियन पद्धत, फोकल लांबी मापन पद्धत, अब्बे फोकल लांबी मापन पद्धत, मोइरे डिफ्लेक्शन पद्धत आणि ऑप्टिकल फायबर ऑटोकॉलिमेशन पद्धतीची चाचणी तत्त्वे सादर करतो. मला विश्वास आहे की हा लेख वाचून, तुम्हाला ऑप्टिकल सिस्टीममधील फोकल लेंथ पॅरामीटर्सची चांगली समज असेल.