1. Lunghezza focale di i sistemi ottici
A lunghezza focale hè un indicatore assai impurtante di u sistema otticu, per u cuncettu di lunghezza focale, avemu più o menu una capiscitura, rivedemu quì.
A lunghezza focale di un sistema otticu, definita cum'è a distanza da u centru otticu di u sistema otticu à u focu di u fasciu quandu a luce incidente hè parallela, hè una misura di a cuncentrazione o di a divergenza di a luce in un sistema otticu. Usemu u diagrama seguente per illustrà stu cuncettu.
In a figura sopra, u fasciu parallelu incidente da l'estremità sinistra, dopu avè passatu per u sistema otticu, converge versu u focu di l'immagine F', a linea di estensione inversa di u raghju convergente interseca cù a linea di estensione currispondente di u raghju parallelu incidente in un puntu, è a superficia chì passa questu puntu è hè perpendiculare à l'asse otticu hè chjamata pianu principale posteriore, u pianu principale posteriore interseca cù l'asse otticu in u puntu P2, chì hè chjamatu puntu principale (o puntu cintrali otticu), a distanza trà u puntu principale è u focu di l'immagine, hè ciò chì di solitu chjamemu a lunghezza focale, u nome cumpletu hè a lunghezza focale effettiva di l'immagine.
Si pò ancu vede da a figura chì a distanza da l'ultima superficia di u sistema otticu à u puntu focale F' di l'imagine hè chjamata lunghezza focale posteriore (BFL). Currispundentementi, se u fasciu parallelu hè incidente da u latu drittu, ci sò ancu cuncetti di lunghezza focale effettiva è lunghezza focale anteriore (FFL).
2. Metodi di prova di lunghezza focale
In pratica, ci sò parechji metudi chì ponu esse aduprati per pruvà a lunghezza focale di i sistemi ottici. Basati annantu à diversi principii, i metudi di prova di a lunghezza focale ponu esse divisi in trè categurie. A prima categuria hè basata annantu à a pusizione di u pianu di l'imagine, a seconda categuria usa a relazione trà l'ingrandimentu è a lunghezza focale per ottene u valore di a lunghezza focale, è a terza categuria usa a curvatura di u fronte d'onda di u fasciu di luce convergente per ottene u valore di a lunghezza focale.
In questa sezione, presenteremu i metudi cumunimenti usati per pruvà a lunghezza focale di i sistemi ottici:：
2.1CMetudu di l'ollimatore
U principiu di l'usu di un collimatore per pruvà a lunghezza focale di un sistema otticu hè cum'è mostratu in u diagrama quì sottu:
In a figura, u mudellu di prova hè piazzatu à u focu di u collimatore. L'altezza y di u mudellu di prova è a lunghezza focale fc' di u collimatore sò cunnisciuti. Dopu chì u fasciu parallelu emessu da u collimatore hè cunvergitu da u sistema otticu testatu è imaginatu nantu à u pianu di l'imagine, a lunghezza focale di u sistema otticu pò esse calculata basendu si nantu à l'altezza y' di u mudellu di prova nantu à u pianu di l'imagine. A lunghezza focale di u sistema otticu testatu pò aduprà a seguente formula:
2.2 GaussianuMmetudu
A figura schematica di u metudu gaussianu per testà a lunghezza focale di un sistema otticu hè mostrata quì sottu:
In a figura, i piani principali anteriori è posteriori di u sistema otticu sottu prova sò rapprisentati rispettivamente cum'è P è P', è a distanza trà i dui piani principali hè dPIn questu metudu, u valore di dPhè cunsideratu cum'è cunnisciutu, o u so valore hè chjucu è pò esse trascuratu. Un ughjettu è un schermu ricevente sò piazzati à l'estremità sinistra è diritta, è a distanza trà elli hè registrata cum'è L, induve L deve esse più grande di 4 volte a lunghezza focale di u sistema sottu prova. U sistema sottu prova pò esse piazzatu in duie pusizioni, indicate rispettivamente cum'è pusizione 1 è pusizione 2. L'ughjettu à manca pò esse chjaramente visualizatu nantu à u schermu ricevente. A distanza trà queste duie pusizioni (indicata cum'è D) pò esse misurata. Sicondu a relazione coniugata, pudemu ottene:
À queste duie pusizioni, e distanze di l'ughjettu sò registrate cum'è s1 è s2 rispettivamente, tandu s2 - s1 = D. Attraversu a derivazione di a formula, pudemu ottene a lunghezza focale di u sistema otticu cum'è quì sottu:
2.3Lensometru
U Lensometru hè assai adattatu per pruvà sistemi ottici à longa lunghezza focale. A so figura schematica hè a seguente:
Prima, a lente sottu prova ùn hè micca piazzata in u percorsu otticu. U bersagliu osservatu à manca passa per a lente collimante è diventa luce parallela. A luce parallela hè cunverta da una lente convergente cù una lunghezza focale di f2è forma una maghjina chjara à u pianu di l'imagine di riferimentu. Dopu chì u percorsu otticu hè calibratu, a lente sottu prova hè piazzata in u percorsu otticu, è a distanza trà a lente sottu prova è a lente convergente hè f2In cunsequenza, per via di l'azione di a lente sottu prova, u fasciu di luce serà rifocalizatu, pruvucendu un cambiamentu in a pusizione di u pianu di l'imagine, risultendu in una maghjina chjara à a pusizione di u novu pianu di l'imagine in u diagrama. A distanza trà u novu pianu di l'imagine è a lente convergente hè indicata cum'è x. Basatu annantu à a relazione ughjettu-imagine, a lunghezza focale di a lente sottu prova pò esse dedotta cum'è:
In pratica, u lensometru hè statu largamente utilizatu in a misurazione focale superiore di lenti di occhiali, è hà i vantaghji di un funziunamentu simplice è di una precisione affidabile.
2.4 AbbeRefrattometru
U rifrattometru Abbe hè un altru metudu per pruvà a lunghezza focale di i sistemi ottici. A so figura schematica hè a seguente:
Pone duie righe cù altezze diverse à u latu di a superficia di l'ughjettu di a lente in prova, vale à dì a piastra di scala 1 è a piastra di scala 2. L'altezza currispundente di e piastre di scala hè y1 è y2. A distanza trà e duie piastre di scala hè e, è l'angulu trà a linea superiore di a righella è l'asse otticu hè u. A piastra di scala hè ripresa da a lente testata cù una lunghezza focale di f. Un microscopiu hè stallatu à l'estremità di a superficia di l'imagine. Muvendu a pusizione di u microscopiu, si trovanu l'imagine superiori di e duie piastre di scala. In questu mumentu, a distanza trà u microscopiu è l'asse otticu hè indicata cum'è y. Sicondu a relazione ughjettu-imagine, pudemu ottene a lunghezza focale cum'è:
Deflettometria Moiré 2.5Metudu
U metudu di deflettometria Moiré aduprerà dui insemi di linee di Ronchi in fasci di luce paralleli. A linea di Ronchi hè un mudellu in forma di griglia di film di cromu metallicu depositatu nantu à un substratu di vetru, cumunemente adupratu per testà e prestazioni di i sistemi ottici. U metudu utilizza u cambiamentu di e frange Moiré furmate da i dui reticoli per testà a lunghezza focale di u sistema otticu. U diagramma schematicu di u principiu hè u seguente:
In a figura sopra, l'ughjettu osservatu, dopu esse passatu per u collimatore, diventa un fasciu parallelu. In u percorsu otticu, senza aghjunghje prima a lente testata, u fasciu parallelu passa per duie reticoli cù un angulu di spostamentu di θ è una spaziatura di reticoli di d, furmendu un inseme di frange Moiré nantu à u pianu di l'imagine. Dopu, a lente testata hè piazzata in u percorsu otticu. A luce collimata originale, dopu a rifrazione da a lente, pruducerà una certa lunghezza focale. U raghju di curvatura di u fasciu di luce pò esse ottenutu da a seguente formula:
Di solitu, a lente sottu prova hè piazzata assai vicinu à a prima reticola, dunque u valore R in a formula sopra currisponde à a lunghezza focale di a lente. U vantaghju di stu metudu hè chì pò testà a lunghezza focale di sistemi di lunghezza focale pusitiva è negativa.
2.6 OtticuFiberuAutocollimazioneMmetudu
U principiu di l'usu di u metudu d'autocollimazione di a fibra ottica per pruvà a lunghezza focale di a lente hè mostratu in a figura sottu. Utilizza a fibra ottica per emette un fasciu divergente chì passa per a lente chì hè stata pruvata è dopu nantu à un specchiu pianu. I trè percorsi ottici in a figura rapprisentanu e cundizioni di a fibra ottica in u focu, in u focu è fora di u focu rispettivamente. Muvendu a pusizione di a lente sottu prova avanti è indietro, pudete truvà a pusizione di a testa di a fibra à u focu. In questu mumentu, u fasciu hè autocollimatu, è dopu a riflessione da u specchiu pianu, a maiò parte di l'energia tornerà à a pusizione di a testa di a fibra. U metudu hè simplice in principiu è faciule da implementà.
3. Cunclusione
A lunghezza focale hè un parametru impurtante di un sistema otticu. In questu articulu, detallemu u cuncettu di lunghezza focale di u sistema otticu è i so metudi di prova. Cumbinatu cù u diagramma schematicu, spieghemu a definizione di lunghezza focale, cumpresi i cuncetti di lunghezza focale di u latu di l'imagine, lunghezza focale di u latu di l'ughjettu è lunghezza focale da fronte à daretu. In pratica, ci sò parechji metudi per pruvà a lunghezza focale di un sistema otticu. Questu articulu introduce i principii di prova di u metudu di u collimatore, u metudu gaussianu, u metudu di misurazione di a lunghezza focale, u metudu di misurazione di a lunghezza focale di Abbe, u metudu di deflessione Moiré è u metudu di autocollimazione di fibra ottica. Credu chì leghjendu questu articulu, averete una megliu comprensione di i parametri di lunghezza focale in i sistemi ottici.
Data di publicazione: 9 d'aostu 2024
