Ландсберг Г.С. - Оптика (1070727), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Эти инструменты носят название проекциоииьи", они получили особое распространение в последнее время (проекционный фонарь, киноаппарат). Назначение проекционной системы — давать увеличенное действительное изображение светящегося или освещенного предмета. Для этого его располагают около главной фокальной плоскости проекционного объектива, могущего перемещаться для резкой наводки. Наиболее распространена проекция диапозитива или чертежа, размеры которых обычно больше размеров проекционного объектива. Последний должен быть исправлен на сферическую и хроматическую аберрации, на астигматизм и кривизну поля.
Хороший проекционньпл объектив приближается по своим данным к фотографическому. При больших увеличениях очень важной задачей является хорошее использование идущего от объекта светового потока, ибо оп должен распределяться но большой поверхности увеличенного изображения. Так как размеры объекта значительны, то необходимо специальное осветительное устройство, позволяющее направить весь идущий от объекта свет в сравнительно небольшой проекционный объектив. Это достигается при помощи короткофокусного конденсора С значительного размера, расположенного, как показано на рис. 14.20, С 0 экрану Рис.
14.20. Схематическое изображение хода лучей в проекционном устройстве. Конденсор С проецирует источник света на входной зрачок объектива О; объектив О проецирует диапозитив В на удаленный экран с таким расчетом, чтобы свет от него сходился на входном зрачке проекционного об'ьектива О, Так как, с другой стороны, расстояние от объектива до предмета л'.' должно соответствовать резкой наводке, то конденсор и об'ьектив должны быть согласованы друг с другом. Современные светосильные объективы сделали возможным удобное проецирование и непрозрачных объектов (эпиироекцил). В этом случае обьект (чертеж) сильно освещается сбоку при помощи ламп и зеркал, и светосильный объектив проецирует освещенный предмет на экран.
Во многих приборах скомбинировано устройство для проецирования прозрачных (диа) и непрозрачных (эпи) объектов. Приборы этого типа носят название апидиаскоиов. Для проецирования микроскопических объектов применяют микроскоп, окуляр которого заменяют специальным проекционным устройством; впрочем, можно получить действительное изображение на экране и с обычным окуляром, смещенным соответствующим образом, или даже совсем без окуляра. гл. х!у.
Оптичвскив ииствуми1Гты Основная трудность при микропроецировании с большим увеличением состоит в недостатке освещенности изображения. Несмотря на ряд усовершенствований в осветительных устройствах, применение микропроекции в болыпих аудиториях до сих пор удается плохо. й 94. Спектральные аппараты Несколько особое место среди оптических инструментов занимают спектральные аппараты, предназначенные не для получения изображения светящегося объекта, а для исследования спектрального состава посылаемого им света. В соответствии с этим существенную часть спектрального аппарата составляет приспособление для разложения света по для~ам волн.
Такую роль исполняет ~риз~а, выполненная из материала со значительной дисперсией, дифракционная решетка или какой-либо интерференционный прибор. Последние служат для детального анализа света, довольно близкого к монохроматическому, ибо дисперсионная область этих приборов весьма ограничена. Поэтому их нередко употребляют в соединении с призматическими или дифракционными спектральными аппаратами, которые являются наиболее распространенными инструментами этого рода. Схематическое устройство призменного спектрографа показано на рис. 14.21..
Получение чистого спектра возможно, если аппарат обеспечивает изображение в спектральных цветах очень узкого светящегося об'ьекта, так что даже близкие по длине волны изображения не Рис. 14.21. Схематическое изображение хода лучей в спектрографе: Я— щель; Ь| — объектив коллиматора; Р— призма; Ье — объектив камеры; ЕŠ— фотопластинка налагаются друг на друга.
Поэтому существенной частью прибора является щель 5, состоящая из двух ножей, которые можно сближать и раздвигать при помощи винта. Рабочая ширина щели меняется от нескольких тысячных до нескольких десятых миллиметра; для специальных целей применяют и более широкие щели.
Система обьективов и призм обеспечивает резкое изображение щели в плоскости ЕЕ, где помещается фотографическая пластинка. Так как свет от щели должен проходить через призму, то для устранения астигматизма пучок падающих на нее лучей делается параллельным (см. ~ 84). Для этой цели служит передняя труба (коллиматор), где щель Я располагается в фокальной плоскости линзы Е~. Так как щель имеет малые размеры (несколько сотых миллиметра по ширине и 3-- 4 мм по высоте) и помещается на оси объектива Л~, то последний ГЕОМВТВИЧЕСКАЯ ОПТИКА должен быть исправлен главным образом на сферическую и хроматическую аберрации, чтобы обеспечить параллельность пучков для разных длин волн. Поэтому обычно объектив коллиматора изготовляется в виде склеенной ахроматической линзы.
Параллельные пучки, выходящие из призмы, имеют для разных длин волн различное направление, составляя несколько градусов между собой в зависимости от материала призм и их числа. Однако даже при значительной дисперсии различие направлений не превышает нескольких градусов. Поэтому объектив камеры может иметь небольшое поле зрения: зато в современных аппаратах нередко требуются объективы с большими относительными отверстиями ).
Они должны быть исправлены на сферическую аберрацию и кому. Коррекция на хроматическую аберрацию не обязательна, ибо лучи разных длин волн дают изображение в разных точках пластинки. Поэтому резкость изображения для разных длин волн достигается соответствующим наклоном пластинки. Желательно, однако, рассчитать систему так, чтобы получить спектр, лежащий в одной плоскости. В противном случае фотопластинку приходится соответствующим образом выгибать, что достигается при помощи кассеты специальной формы. Размеры об'ьективов выбираются в соответствии с размерами призмы так, чтобы не диафрагмировались пучки разных направлений, соогветствующие разным длинам волн. При увеличении размеров призмы не только увеличивается количество света, поступающего в прибор (светосила аппарата), но увеличивается и разрешающая способность его, т.е.
возможность различения близких длин волн (см. ~ 100). Параллельный пучок, исходящий из центра щели, лежащей на оптической оси коллиматора, имеет плоскостью падения главное сечение призмы; пучки, исходящие от других точек щели, падают под углом к главному сечению и преломляются тем сильнее, чем далыпе от центра отстоит соответству1ощая точка щели. Поэтому прямолинейная щель изображается в виде дуги, обращенной выпуклостью к красному концу спектра. Это искривление спектральных линий тем значительнее, чем вьппе щель и короче фокус объектива коллиматора. Материалом призм (и линз) в приборах, предназначенных для работы с видимым светом, служит стекло с большой дисперсией (флинт), в приборах для ультрафиолета — кварц или сильвии (для Л ) 200 нм) и флюорит (для Л ( 200 нм).
Инфракрасные спектрографы снабжаются оптикой из каменной соли или сильвина, а также из кварца, флюорита и других специальных материалов. Угол между направлением лучей различных длин волн (угловая дисперсия Ьр/.ЬЛ) определяется числом призм, их материалом и величиной преломляклцих углов. Некоторые из призм описаны в ~ 86. Дисперсия в призме зависит также от ее положения в параллельном пучке лучей. Дисперсия сильно возрастает, если угол падения лучей становится меньше угла, соответствующего положению минимального 1'~ ) Существуют спектрографы, объектив которых имеет относительное отверстие 1: 0,7 при диаметре около 15 см. гл.
хю. оптичвскин иисп умииты отклонения (см. ~ 86). Однако при таком положении ширина выходящего пучка становится значительно меныпе ширины падающего, и призма действует как телескопическая система, дающая увеличение (см. упражнение 111). Это обстоятельство невыгодно отзывается на светосиле спектрального аппарата. Впрочем, благодаря значительному увеличению угловой дисперсии при такой установке призм можно применять более короткофокусные и, следовательно., более светосильные камерные объективы. Поэтому такие системы иногда применяются (В.М.
Чулановский), хотя в болыпинстве спектрографов призму располагают в минимуме отклонения. Расстояние на пластинке между линиями разной длины волны (линейная дисперсия Ы~ЬЛ) зависит от фокусного расстояния ~' объектива камеры: ЬЛ ЬЛ (94.1) Величина изображения щели на фотопластинке зависит от фокусных расстояний объективов коллиматора ~ и камеры ~'. Пусть щель имеет ширину Ь и высоту 6, а ее изображение соогветственно Ь' и Ь'. Нетрудно видеть, что при положении призм в минимуме отклонения Ь~', Ь~' Ь= — и 6= —. У У Отношение площадей щели 5 и ее изображения У при установке на минимум отклонения и для монохроматического света равно (94.2) Это отношение имеет значение при расчете светосилы спектрографа, которая оказывается тем меныие, чем больше ~'2 (см, упражнение 135). Таким образом, увеличение фокусного расстояния камерного объектива (~'), понижая светосилу спектрографа, увеличивает его линейную дисперсию. Последнее обстоятельство может быть весьма полезным, ибо вследствие зернистой структуры фотоэмульсий близкое положение изображений двух линий на фотопластинке затрудняет их различение.
Для наилучшего использования света прибором нередко между щелью и источником света располагают вспомогательную линзу (конденсор), с тем чтобы свет ааполиил весь объектив коллиматора. Увеличение размера конденсора, при котором апертура выходящего из него пучка превысит апертуру коллиматора, бесполезно с точки зрения использования светового потока, однако некоторое перезаполнение коллиматора представляет известные преимущества, так как позволяет получить условия освещения, легче поддающиеся теоретическому анализу (уменьшение степени когерентности освещения, см. ~ 22).
При больших линейных размерах источника света, расположенного на соответствующем расстоянии от щели, необходимое заполнение коллиматора осуществляется чисто геометрически, без помощи конденсора. Однако и в этих случаях, равно как и при малых размерах источника, нередко применяют конденсоры даже более сложного 312 гномнтничнскля Оптикл устройства, с тем чтобы выделить ту или иную часть источника света и обеспечить равномерность освещения щели и равномерность освещенности изображения (устранение виньетирования, см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
