Что такое оптическая деталь

Виды оптических деталей

Оптическими называются детали, действие которых основано на использовании световой энергии. Они предназначены для формирования световых пучков, построения оптических изображений. Основными видами оптических деталей являются: линзы, призмы, светофильтры, сетки, зеркала, световоды и др.

Оптические детали ограничены тремя видами поверхностей: исполнительными, вспомогательными, свободными.

Исполнительные поверхности пропускают, отражают или изменяют направление световых лучей. Они могут быть сферическими, несферическими и плоскими.

Основным материалом для изготовления оптических деталей является оптическое стекло, в меньшей мере применяется техническое стекло, оптические кристаллы, ситаллы, прозрачные пластмассы и др.

Оптические детали, входящие в прибор, образуют его оптическую систему.

Очковые линзы

Исполнительные поверхности линз могут иметь сферическую и несферическую форму. В большинстве случаев эти поверхности обладают общей осью симметрии.

Наибольшее распространение имеют линзы со сферической формой поверхности:

По действию линзы разделяются на положительные и отрицательные (рис. 16). Положительные линзы собирают световые лучи и называются собирающими, (рис. 16, а), а отpицательные рассеивают световые лучи и называются рассеивающими (рис. 16, б). У положительных линз толщина по оси больше толщины по краю, и, наоборот, у отрицательных линз толщина по краю больше толщины по оси.

Источник

Что такое оптическая деталь

Оптическая система – это совокупность оптических сред, разделенных оптическими поверхностями, которые ограничиваются диафрагмами. Оптическая система предназначена для формирования изображения путем перераспределения в пространстве электромагнитного поля, исходящего из предмета (преобразования световых пучков).

Преобразование световых пучков в оптической системе происходит за счет преломления и отражения света поверхностями, а также за счет ограничения пучков диафрагмой. Кроме того, пучки света могут преобразовываться за счет дифракции.

Оптические среды

Оптические среды – это прозрачные однородные среды с точным значением показателя преломления (с точностью до 4-6 знаков после запятой).

Оптические системы используются в широком интервале длин волн (от УФ до ИК), поэтому важно знать показатели преломления стекол и кристаллов для разных длин волн. Дисперсия оптических материалов – это зависимость показателя преломления от длины волны. Она описывается дисперсионными формулами, называемыми формулами Зельмейера :

(5.1.1)

(5.1.2)

Все стекла отличаются друг от друга характером зависимости показателя преломления от длины волны. Можно описывать оптические материалы либо значениями коэффициентов дисперсионной формулы, либо непосредственно значениями показателя преломления для различных длин волн.

– 365 нм	– 587 нм
– 404 нм	– 589 нм
– 434 нм	– 643 нм
– 436 нм	– 656 нм
– 480 нм	– 706 нм
– 486 нм	– 768 нм
– 546 нм

Основными характеристиками стекол являются показатель преломления для основной длины волны и общая дисперсия , где , – наибольшая и наименьшая длины волн, которые пропускает стекло.

В качестве опорных или основных длин волн для видимой области сейчас используются: центральная длина волны , крайние длины волн , . Ранее в качестве основных длин волн использовались: .

Оптическое стекло характеризуется показателем преломления для основной длины волны (или ), а также общей дисперсией (или ).

Еще одной важной характеристикой стекла является число Аббе (коэффициент относительной дисперсии):

(5.1.3)

или

Эрнст Аббе (Ernst Abbe) – немецкий ученый, основатель современной прикладной оптики, научный руководитель фирм Carl Zeiss и Schott (конец XIX века).

Комбинация стекол, принадлежащим различным группам, дает возможность создавать высококачественные оптические системы. Кроны и флинты – это основные группы оптических стекол. Их названия сформировались в Англии в XVIII веке, когда впервые было основано промышленное производство оптических стекол.

Оптические поверхности

Оптическая поверхность – это гладкая регулярная поверхность точно известной формы.

Чаще всего в оптике применятся плоские поверхности и сферические поверхности. Для сферических поверхностей задается один параметр поверхности – радиус кривизны . Плоской поверхностью можно считать сферическую поверхность с радиусом кривизны равным бесконечности. Для плоскости , но условно принято считать, что .

При компьютерных расчетах удобно использовать не радиус кривизны, а кривизну поверхности :

(5.1.4)

Форма оптических поверхностей должна выдерживаться с точностью меньше длины волны. В идеальных оптических системах отклонения от идеальной формы поверхности не должны превышать , при этом допуск не зависит от размера поверхности.

Плоские и сферические поверхности изготавливаются достаточно просто (методом притирки), и поэтому именно их чаще всего используют в оптических системах. Асферические поверхности используются редко из-за сложности их изготовления и контроля, так как у них различная величина радиуса кривизны по различным направлениям. В настоящее время существуют технологии изготовления асферических поверхностей на станках с программным управлением. Получение точного профиля асферической поверхности возможно только методом ретуши.

Диафрагмы

Диафрагма – это металлический экран с круглым отверстием. На оптических схемах диафрагмы могут быть заданы явно – диафрагма является самостоятельным элементом оптической системы (рис.5.1.1.а), или неявно – роль диафрагмы играет край или оправа линзы (рис.5.1.1.б).

Рис.5.1.1. Диафрагмы.

5.1.2. Взаимное расположение элементов в оптической системе

Центрированная оптическая система

Центрированная оптическая система – это оптическая система, которая имеет ось симметрии (оптическую ось) и сохраняет все свои свойства при вращении вокруг этой оси.

Центрированные оптические системы могут включать в себя плоские зеркала и отражающие призмы, ломающие оптическую ось, но по сути не влияющие на симметрию системы (рис.5.1.2).

Рис.5.1.2. Центрированная оптическая система с изломом оптической оси.

Нумерация элементов оптической системы ведется по ходу луча (рис.5.1.3). Все расстояния между поверхностями (толщины линз или воздушные промежутки) откладываются по оси.

Рис.5.1.3. Нумерация элементов оптической системы.

Для удобства чтения оптических схем и компьютерных расчетов в оптике приняты единые правила знаков.

Положительным направлением света считается распространение слева направо.

Осевые расстояния между преломляющими поверхностями считаются положительными, если они измеряются по направлению распространения света (слева направо) (рис.5.1.4).

Радиус кривизны поверхности считается положительным, если центр кривизны находится справа от поверхности (поверхность обращена выпуклостью влево) (рис.5.1.4).

Угол между лучом и оптической осью считается положительным, если для совмещения оси с лучом ось нужно вращать по часовой стрелке (рис.5.1.4).

Отрезки, перпендикулярные оптической оси считаются положительными, если они располагаются над осью (рис.5.1.4).

Рис.5.1.4. Правила знаков.

На чертежах и рисунках всегда указывают знак отрезков и углов. При оптических расчетах считается, что после каждой отражающей поверхности показатель преломления, осевое расстояние и угол отражения меняют знак на противоположный.

Луч может пройти одну и ту же поверхность несколько раз, поэтому физическое и расчетное число поверхностей может различаться. Например, на рис.5.1.5 показаны 8 физических и 12 расчетных поверхностей.

Рис.5.1.5. Физические и расчетные поверхности.

Примеры описания конструктивных параметров оптических систем с учетом правила знаков рассматриваются в практическом занятии «Правило знаков в оптике. Основные законы распространения света», в пункте «2.1. Правила знаков и записи конструктивных параметров».

Меридиональная и сагиттальная плоскости

При анализе оптической системы используются понятия меридиональной и сагиттальной плоскости. Меридиональная плоскость – это плоскость, проходящая через оптическую ось (например плоскость рисунка 5.1.5).

Сагиттальная плоскость – это плоскость, которая содержит луч, перпендикулярна меридиональной плоскости и не проходит через ось (может быть ломаной и рассматривается по частям). Ее название произошло от слова “сагитта” (лат.) – стрела. Примером такой плоскости может служить воображаемая ломаная плоскость, содержащая луч на рис. 5.1.5 и перпендикулярная плоскости этого рисунка.

5.1.3. Предмет и изображение в оптической системе

Основные положения

Оптические системы в основном предназначены для формирования изображения (изображающие оптические системы). Для таких систем вводится понятие предмета и изображения. Для оптических систем, не строящих изображение, понятие предмета и изображения вводится условно.

В геометрической оптике предмет – это совокупность точек, из которых выходят лучи, попадающие в оптическую систему.

Плоскость предметов и плоскость изображений – это плоскости, перпендикулярные оптической оси и проходящие через предмет и изображение.

Сопряженные точки

Сопряженные линии – это линии, для которых каждая точка линии в пространстве предметов сопряжена с каждой соответствующей точкой линии в пространстве изображений (для идеальных оптических систем).

В реальных оптических системах лучи, выходящие из точки , только приближенно сходятся в точке . Для идеальных оптических систем каждой точке пространства предметов обязательно соответствует идеально сопряженная ей точка в пространстве изображений.

Типы предмета и изображения

Существуют два типа предмета и изображения:

Ближний тип – предмет (изображение) расположены на конечном расстоянии, поперечные размеры измеряются в единицах длины.

Дальний тип – предмет (изображение) расположены в бесконечности, поперечные размеры выражены в угловой мере.

Термины “конечное расстояние” и “бесконечность” достаточно условны и просто соответствуют более или менее близкому расположению предмета (изображения) по отношению к оптической системе.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Оптическая деталь

Оптические детали разделяются на следующие виды: линзы, зеркала, призмы и клинья, дифракционные решетки, сетки, экраны, светофильтры, защитные стекла, поляризационные призмы, поляфильтры и компенсаторы, светопроводы. [1]

Оптические детали монтируют на массивном литом основании, так что весь спектральный аппарат является единым жестко связанным прибором. Только в редких случаях, когда камера и коллиматор смонтированы в виде отдельных блоков, его конструктивно можно разделить на несколько частей. [5]

Оптические детали : линзы, призмы, зеркала, шкалы, сетки применяют в приборах для пропускания и изменения направления пучков света. Конструктивные формы, размеры и допуски на изготовление оптических деталей определяют расчетом оптической системы прибора в зависимости от их местоположения, назначения и диаметра проходящего светового пучка. [6]

Оптические детали и узлы, состоящие из деталей, соединенных между собой склеиванием или оптическим контактом, следует изображать на чертеже по ходу луча, идущего слева направо. Узлы следует оформлять в виде сборочных чертежей. [7]

Оптические детали разделяются на следующие виды: линзы; зеркала; призмы и клинья; сетки; светофильтры; защитные стекла; поляризаторы ( призмы, поляфильтры, компенсаторы) и светопроводы. [8]

Оптические детали и уалы. [9]

Оптические детали и узлы. [10]

Оптические детали должны быть хорошо вычищены. [15]

Источник

Наука

This wiki’s URL has been migrated to the primary fandom.com domain.Read more here

Оптические устройства

Оптические устройства обычно представляют собой функционально-законченные технические комплексы, состоящие из отдельных модулей (оптических систем, механических систем, злектронных систем управления, и др.).

Содержание

Общие сведения

Все источники световой энергии света — излучатели не зависимо от природы получения светового луча (от нагрева излучателя, лазерных источников излучения, термоядерных излучений и других источников, преобразующие в свет другие формы или виды движения материи (тепловые, химические, электрические и т. п.) не являются элементами рассматриваемых оптических систем. Источник света является самостоятельным материальным объектом, который попав в оптическую систему преобразуется, трансформируется этой оптической системой.

Источники света могут быть образованы в свою очередь другими оптическими системами, которые независимые и не связаны с рассматриваемыми ОС. (Например, Осветительные приборы — ОС являются источниками света для других ОС — фото\видеоаппаратуры, киноаппаратуры и др.).

Виды оптических систем

Оптические натуральные (биологические) системы

Глаз, Оптические элементы:1- деформируемый хрусталик, 2-управляемая диафрагма глаза, 3-сетчатка глаза, 4-изображение в глазу

Переход от большего к меньшему

Т.е. идти по вектору сверху-вниз. Когда стремишься создать меньшие устройства при использовании больших, чтобы их использовать в нужных решениях.

Много технологий начиная от обычных методов применения, например, кремния как твердого тела в настоящее время при изготовлении микропроцессоров теперь способны выполнять функции, присущие элементам меньших чем 100нанометров, благодаря новым нанотехнологиям. Гигантские накопители на жестких дисках на основе магнитосопротивления уже заменяются мологабиритными устройствами и при изготовлении и работе используются нанотехнологии от большего к меньшему с использованием метода смещение атомного слоя (ALD). Питер Грзаджк 0кснберг и Альберт Ферт получили Нобелевскую премию по Физике за открытия Гигантского магнитосопротивления и вкладов в область спинтронники в 2007 году.

‎Разрешение современных атомных силовых микроскопов позволяют внести химикат на поверхность в желательном образце в процессе, названном Субмикронная литография Ручки падения (ТВЕРДОСТЬ ПО ВИККЕРСУ)(т.е. техника литографии исследования просмотра, где используется атомный наконечник микроскопа силы, чтобы передать молекулы поверхности через растворитель мениск. Эта техника позволяет копирование поверхности с размерами в до 100 нм). Это сочетается с нарастаюшим большим внедрением субмикронной литографии. Например, сосредоточенные лучи иона могут непосредственно удалить материал, или внести материал, когда подходящий предшественник газ применен одновременно. Например, эта техника используется для создания 100 разновидностей нитрометана — материала для анализа в микроскопии взаимодейстаия электрона. [1]

Нанооптика

Наносреда из электромагнитно-двойных пар золотых точек

В наносозданной среде получен эффект взамодействия электромагнитных волн с сильным магнитным ответом в зоне видимого спектра электромагнитных волн («видимых-легких частот»), включая полосу с отрицательным магнетизмом. Среда сделана из электромагнитночувствительных двойных пар золотых точек с геометрией и симметрией, тщательно разработанной на нанометрическом уровне. Возникающий магнитный ответ получен в зоне частот 600-700 ТГц (10 12 Гц), в диапазоне зелёный — часть фиолетового цветов получается благодаря возбуждению антисимметричного плазменного резонанса. Высокочастотная проходимость проявляет себя качественно с новым эффектом оптического взаимодействия в данных условиях применения нанотехнологий. Это впервые показывает возможность применения электромагнетизма в зоне видимых частот и прокладывает путь в видимой оптике для получения оптических систем с лучшими показателями преломления, прозрачности к определённым лучам света. [2]

Оптические достижения (разработки)

К ОС также относится элементная база. Элементы оптических приборов называют оптическими деталями.

Оптические приборы (микроскопы, ультрамикроскопы и т. д.) предназначены для управления спектром видимых электромагнитных волн, световых лучей (фотонов) с целью полученмия нужного изображения для его рассмотрения или для анализа одного из множеств характерных свойств волны.

Распространённые оптические устройства

Протез сетчатки бионического глаза

Сложные устройства

Некоторые простейшие оптические системы

Оптические материалы

К Оптическим достижениям (разработкам) относятся:

Оптические детали

Элементы оптических приборов называют оптическими деталями.

Любые детали приборов могут взаимодействовать со светом, но далеко не все являются оптическими, предназначенными для его изменения (корпус, винты, оправы линз). С другой стороны, совокупность беспорядочно разбросанных оптических деталей также не образует оптические детали. (Такие оптические детали участвуют при изготовлении приборов или существуют как запчасти).

Структура оптических систем

Обычно в сложных оптических системах выделяют несколько подсистем, имеющих самостоятельное функциональное назначение: объектив и окуляр в микроскопе или зрительной трубе; коллиматор, диспергирующая система и камера в спектрографе. Подсистемы, в свою очередь, можно делить на меньшие подсистемы, вплоть до оптических деталей, которые неразложимы с функциональной точки зрения.

Близкие понятия

Следует различать понятия оптические системы, оптические схемы и оптические приборы (оборудование, принадлежности и др. устройства).

Источник

Оптические приборы

Они могут увеличивать, уменьшать, улучшать (в редких случаях ухудшать) качество изображения, дает возможность увидеть искомый предмет косвенно.

Термин «Оптические приборы» является частным случаем более общего понятия оптических систем, которое также включает в себя биологические органы, способные преобразовывать световые волны.

Лупа — это двояковыпуклая линза, которая увеличивает угол зрения предметов. Фокусные расстояния луп обычно составляют 1—10 см. Для лупы с фокусным расстоянием 25 см увеличение составляет 2×, то есть лупа увеличивает изображение предмета в 2 раза. Для лупы с фокусным расстоянием 10 см увеличение составляет 3,5×.

Фотоаппарат, Кинокамера, Видеокамера — оптические приборы, позволяющие записывать неподвижное и движущееся изображение на фотоматериалах, магнитной ленте или в цифровой памяти.

Все они состоят из объектива и светонепроницаемой камеры. Объектив строит в кадровом окне камеры действительное изображение A’B’ предмета АВ. При получении изображения расстояние между предметом и линзой больше двойного фокуса линзы.

Увеличение линзы камеры определяется по формуле K = f/d.

Сохранение изображения имеет очень важное значение. Для этого в кадровом окне камеры располагают светочувствительный фотоматериал или полупроводниковую матрицу.

Микроскоп — это оптический прибор, показывающий в увеличенном виде очень мелкие, не видимые глазу, близко расположенные объекты. Микроскоп используется для наблюдения за такими мельчайшими объектами, как бактерии и клетки.

С помощью первой линзы, находящейся в объективе, создается обратное действительное изображение А’B’ предмета АВ. Вторая линза во втором окуляре микроскопа увеличивает угол зрения подобно лупе. В объективе микроскопа изображение А’B’, созданное первой линзой, на расстоянии наилучшего зрение D0, можно увидеть в ещё более увеличенном виде А»В».

Телескоп (от др.-греч. τῆλε — далеко + σκοπέω — смотрю) — прибор, предназначенный для наблюдения небесных тел.

В частности, под телескопом понимается оптическая телескопическая система, применяемая не обязательно для астрономических целей.

Перископ (от др.-греч. περι- — «вокруг» и σκοπέω — «смотрю») — прибор, позволяющий выносить точку обозрения наблюдателя за пределы его тела, например, для наблюдения за объектами из укрытия.

Проектор, Кинопроектор, Диапроектор, Эпидиаскоп — оптические приборы, предназначенные для оптического воспроизведения небольшого по размеру изображения на большом экране.

Псевдоскоп (Pseudoscope, греч., от рseudos — ложный, и skopein — смотреть) — прибор, создающий обратную перспективу.

Связанные понятия

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

Асфери́ческими называют линзы, одна или обе поверхности которых не являются сферическими.

Источник