„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Jan Lewandowski
Sprawdzanie kompletnego sprzętu optycznego
i optoelektronicznego 731[04].Z3.03
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
1
Recenzenci:
inŜ. Teresa Piotrowska
inŜ. Zbigniew Łuniewski
Opracowanie redakcyjne:
mgr Jan Lewandowski
Konsultacja:
dr inŜ. Anna Kordowicz-Sot
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 731[04].Z3.03
„Sprawdzanie kompletnego sprzętu optycznego i optoelektronicznego”, zawartego
w modułowym programie nauczania dla zawodu optyk-mechanik.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
2
SPIS TREŚCI
1.
Wprowadzenie
3
2.
Wymagania wstępne
4
3.
Cele kształcenia
5
4.
Materiał nauczania
6
4.1.
Pomiary zdolności rozdzielczej
6
4.1.1.
Materiał nauczania
6
4.1.2. Pytania sprawdzające
7
4.1.3. Ćwiczenia
7
4.1.4. Sprawdzian postępów
8
4.2.
Pomiary powiększenia
9
4.2.1.
Materiał nauczania
9
4.2.2. Pytania sprawdzające
12
4.2.3. Ćwiczenia
12
4.2.4. Sprawdzian postępów
16
4.3.
Pomiary pola widzenia
17
4.3.1.
Materiał nauczania
17
4.3.2. Pytania sprawdzające
19
4.3.3. Ćwiczenia
20
4.3.4. Sprawdzian postępów
23
4.4.
Pomiary równoległości wiązek i skręcenia obrazu
24
4.4.1.
Materiał nauczania
24
4.4.2. Pytania sprawdzające
25
4.4.3. Ćwiczenia
25
4.4.4. Sprawdzian postępów
26
4.5.
Pomiary średnic źrenic
27
4.5.1.
Materiał nauczania
27
4.5.2. Pytania sprawdzające
28
4.5.3. Ćwiczenia
29
4.5.4. Sprawdzian postępów
30
5.
Sprawdzian osiągnięć
31
6. Literatura
37
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
3
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o podstawowych pomiarach sprzętu
optycznego i optoelektronicznego, ich zasadach oraz ocenie jakości wykonanego sprzętu.
W poradniku zamieszczono:
−
wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć juŜ ukształtowane,
abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,
−
cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,
−
materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki
modułowej,
−
zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy juŜ opanowałeś określone treści,
−
ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
umiejętności praktyczne,
−
sprawdzian postępów,
−
sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie materiału całej jednostki modułowej,
−
literaturę uzupełniającą.
Schemat układu jednostek modułowych
731[04].Z3.01
Dokonywanie pomiarów elementów
optycznych
731[04].Z3.02
Dokonywanie pomiarów zespołów
optycznych
731[04].Z3
Ocena jakości wyrobów
optycznych
731[04].Z3.03
Sprawdzanie kompletnego sprzętu
optycznego i optoelektronicznego
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
4
2. WYMAGANIA WSTĘPNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
–
stosować jednostki układu SI,
–
posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu fizyki, stosować prawa optyki
geometrycznej i falowej,
–
stosować zasady budowy elementów optycznych,
–
stosować zasady budowy elementów optoelektronicznych,
–
stosować zasady optyki falowej,
–
stosować zasady budowy przyrządów optycznych,
–
czytać rysunki wykonawcze,
–
wykonywać pomiary warsztatowe,
–
korzystać z róŜnych źródeł informacji,
–
obsługiwać komputer,
–
współpracować w grupie.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
5
3. CELE KSZTAŁCENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
−
zorganizować stanowisko do dokonywania pomiarów kompletnego sprzętu optycznego
i optoelektronicznego,
−
określić parametry sprzętu optycznego i optoelektronicznego,
−
posłuŜyć się optycznymi przyrządami pomiarowymi i kontrolnymi,
−
posłuŜyć się ławą optyczną,
−
sprawdzić zdolność rozdzielczą sprzętu optycznego,
−
sprawdzić powiększenie sprzętu optycznego,
−
dokonać pomiarów pola widzenia,
−
sprawdzić równoległość wiązek wychodzących z okularów,
−
sprawdzić wzajemne skręcenie obrazu,
−
zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpoŜarowej
i ochrony środowiska podczas dokonywania pomiarów.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
6
4. MATERIAŁ NAUCZANIA
4.1. Pomiary zdolności rozdzielczej
4.1.1. Materiał nauczania
Parametry zespołów optycznych
Przyrządy optyczne posiadają parametry mające istotny wpływ na jakość działania.
Parametry te naleŜy sprawdzać po zakończeniu montaŜu. Podstawowymi parametrami sprzętu
optycznego są:
−
pole widzenia,
−
powiększenie,
−
zdolność rozdzielcza.
W przyrządach dwuocznych dodatkowo sprawdza się:
−
równoległość wiązek wychodzących z okularów,
−
wzajemne skręcenie obrazów w obu gałęziach przyrządu,
−
róŜnicę powiększeń w obu gałęziach przyrządu.
Sposoby pomiaru tych parametrów omówimy na przykładzie mikroskopów, lunet, lornet.
Zdolność rozdzielcza – jest to najmniejsza odległość dwóch punktów które przez
przyrząd widzimy jako oddzielne.
Do badania zdolności rozdzielczej lunet uŜywa się kolimatora (rys. 1), na którego płytce
ogniskowej znajduje się test kreskowy.
Rys. 1. Obliczanie testu zdolności rozdzielczej [10, s. 340]
KaŜdy test elementarny oznacza się kątem (w sekundach), pod jakim widać od strony
obiektywu kolimatora dwie sąsiednie – czarne lub białe – kreski. Jeśli obiektyw kolimatora
ma ogniskową f
k
, a odległość między sąsiednimi kreskami testu wynosi α, to kątową wartość
tych kresek obliczamy wg wzoru
k
f
a
=
α
gdzie: α – kat zdolności rozdzielczej w radianach.
W mikroskopach i aparatach fotograficznych zdolność rozdzielczą sprawdzamy
w obiektywach. Temat ten został omówiony w poradniku jednostki modułowej
731[04].Z3.02.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
7
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1.
Jakie parametry mierzymy w gotowych urządzeniach optycznych?
2.
W jaki sposób mierzymy zdolność rozdzielczą lunet?
3.
W jaki sposób mierzymy zdolność rozdzielczą mikroskopów?
4.
W jaki sposób mierzymy zdolność rozdzielczą aparatów fotograficznych?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj pomiaru zdolności rozdzielczej wskazanej lunety.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje parametrów lunet,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące sposobów pomiaru
zdolności rozdzielczej w lunetach,
3)
przygotować stanowisko do sprawdzenia zdolności rozdzielczej lunet,
4)
dobrać przyrządy do sprawdzania zdolności rozdzielczej lunet,
5)
sprawdzić zdolność rozdzielczą wskazanej lunety,
6)
zanotować wyniki z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik,
−
ława optyczna,
−
instrukcja stanowiskowa,
−
kolimator z testem zdolności rozdzielczej,
−
badana lunetka,
−
arkusz spostrzeŜeń.
Ćwiczenie 2
Dokonaj pomiaru zdolności rozdzielczej wskazanego mikroskopu szkolnego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje parametrów mikroskopów,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące sposobów pomiaru
zdolności rozdzielczej w mikroskopach,
3)
przygotować stanowisko do sprawdzenia zdolności rozdzielczej mikroskopów,
4)
dobrać preparaty do sprawdzania zdolności rozdzielczej mikroskopów,
5)
sprawdzić zdolność rozdzielczą wskazanego mikroskopu,
6)
zanotować wyniki z przeprowadzonych pomiarów.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
8
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik,
−
instrukcja stanowiskowa,
−
preparaty do sprawdzania zdolności rozdzielczej mikroskopów,
−
badany mikroskop,
−
arkusz spostrzeŜeń.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1)
zdefiniować sposób pomiaru zdolności rozdzielczej lunet?
2)
zdefiniować sposób pomiaru zdolności rozdzielczej mikroskopów?
3)
zdefiniować sposób pomiaru zdolności rozdzielczej aparatów
fotograficznych?
4)
dobrać przyrządy kontrolne do pomiaru zdolności rozdzielczej lunet?
5)
dobrać preparaty do badania zdolności rozdzielczej mikroskopów?
6)
dokonać pomiaru zdolności rozdzielczej lunet?
7)
dokonać pomiaru zdolności rozdzielczej mikroskopów?
8)
dokonać pomiaru zdolności rozdzielczej aparatów fotograficznych?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
9
4.2. Pomiary powiększenia
4.2.1. Materiał nauczania
Powiększenie lupy jest to stosunek tangensa kąta pod jakim widzimy przedmiot przez
lupę, gdy przedmiot ten znajduje się w płaszczyźnie ogniskowej przedmiotowej lupy do
tangensa kąta, pod jakim widzimy przedmiot okiem nieuzbrojonym z odległości 250 mm.
WyraŜa się wzorem
f
G
′
=
250
gdzie f’ jest ogniskową lupy.
W celu pomiaru powiększenia, naleŜy zmierzyć ogniskową lupy i wyliczyć ze wzoru.
Pomiar ogniskowych został o mówiony w pakiecie jednostki modułowej 731[04].Z3.02.
Rys. 2. Obliczanie testu zdolności rozdzielczej [2, s. 328]
Powiększenie lupy moŜemy równieŜ zmierzyć w inny sposób (rys. 2). Przez lupę L
oglądamy podziałkę przedmiotową y. Między lupą a okiem ustawiamy płytkę szklaną pod
kątem 45° w stosunku do osi lupy. W tak zestawionym układzie moŜemy jednocześnie
patrzeć na obraz podziałki przedmiotowej y i podziałkę obrazową y'. Oko staramy się ustawić
w płaszczyźnie ogniskowej lupy, zaś suma odcinków MO i OB powinna wynosić 250 mm. Na
podziałce obrazowej
określamy wielkość obrazu y' podziałki przedmiotowej y.
Jako podziałki
y i y' moŜe słuŜyć papier milimetrowy. Przy pomiarze liczymy ilość kratek przedmiotowych
pokrywających długość jednej (lub więcej) „kratki obrazowej”.
Wartość powiększenia wyznaczamy ze wzoru:
y
y
G
′
=
NaleŜy zwrócić uwagę na fakt, Ŝe przy tej metodzie pomiaru przedmiot nie znajduje się
w płaszczyźnie ogniskowej przedmiotowej lupy, gdyŜ oko akomoduje na skończoną odległość
MOB.
Chcąc zapewnić prawidłowe ustawienie lupy naleŜałoby ustawić poniŜej płytki szklanej
nie samą podziałkę milimetrową, obrazową, lecz kolimator o ogniskowej obiektywu 250 mm.
W płaszczyźnie ogniskowej kolimatora powinna znajdować się podziałka milimetrowa.
W tym przypadku zapewniamy prawidłową pracę oka przy wyłączonej akomodacji.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
10
Powiększenie mikroskopu wyraŜa się wzorem
ok
ob
M
G
G
⋅
=
β
. Okular w mikroskopie
spełnia rolę lupy, w związku z tym powiększenie okulara wyznaczamy jak powiększenie lupy.
Powiększenie obiektywu wyznaczamy za pomocą płytki mikrometrycznej (1 mm jest
podzielony na 100 części) i okulara mikrometrycznego. Obraz podziałki płytki
mikrometrycznej oglądamy przez mikroskop. Znając długość y przedmiotu i zmierzoną
okularem mikrometrycznym długość y’ obrazu utworzonego przez badany obiektyw
określamy powiększenie obiektywu wg wzoru
y
y
ob
′
−
=
β
.
Bezpośredni pomiar całego mikroskopu moŜemy wyznaczyć za pomocą nasadki do
rysowania typu Abbego.
Rys. 3. Pomiar powiększenia mikroskopu za pomocą nasadki do rysowania [10, s. 344]
Obserwując przez mikroskop podziałkę mikrometryczną leŜącą na stoliku mikroskopu,
moŜemy narysować wymiar jej obrazu y’ na papierze milimetrowym, leŜącym na stole
w odległości l mm od oka (
CO
BC
AB
l
+
+
=
). NaleŜy przy pomiarze uwaŜać, aby oś AB była
prostopadła do płaszczyzny rysunku. Teraz naleŜy zmierzyć odległość m połoŜenia dwóch
dowolnych kresek, które są obrazem podziałki mikrometrycznej. Odległość ta odpowiada n
działkom podziałki mikrometrycznej. Powiększenie mikroskopu obliczamy ze wzoru
250
l
a
n
m
G
mikr
⋅
⋅
=
gdzie: a – wartość działki elementarnej
Pomiar powiększenia mikroskopu za pomocą lunety
Rys. 4. Pomiar powiększenia mikroskopu za pomocą lunety [2, s. 332]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
11
Mikroskop moŜemy traktować jako lupę o ujemnej ogniskowej obrazowej f
m
. Za
mikroskopem M (rys. 4) ustawiamy lunetkę L. W płaszczyźnie ogniskowej obiektywu posiada
ona podziałkę naniesioną na płytce lub okular mikrometryczny, którym mierzymy wielkość y'
obrazu odcinka y podziałki przedmiotowej, utworzonego przez mikroskop i obiektyw lunetki.
Mikroskop jest zogniskowany na podziałkę przedmiotową. Powiększenie mikroskopu
wyznaczamy ze wzoru:
l
m
f
y
y
f
′
⋅
′
=
′
gdzie:
f´
l
– ogniskowa obrazowa obiektywu lunetki
Znając wielkość y, f´
l
oraz mając zmierzone y´ moŜemy określić długość ogniskowej
mikroskopu, a następnie powiększenie mikroskopu.
Powiększenie lunet wyznaczamy ze wzoru
d
d
f
f
ok
ob
′
−
=
−
=
γ
gdzie:
f
ob
i f
ok
– ogniskowe obiektywu i okulara
d i d’ – średnice źrenic wejściowej i wyjściowej lunety
Powiększenie wyznacza się pośrednio przez pomiar ogniskowych f
ob
i f
ok
lub
bezpośrednio przez pomiar (druga część wzoru) źrenic wejściowej i wyjściowej. Źrenicę
wejściową (średnicę czynną obiektywu) mierzymy za pomocą suwmiarki. Źrenicę wyjściową
mierzymy za pomocą dynametru Ramsdena lub dnanametru Czapskiego (omówione
w pakiecie jednostki modułowej 731[04].Z1.02. Dynametr zbliŜamy do okulara lunety tak,
aby płaszczyzna skali znalazła się w płaszczyźnie źrenicy wyjściowej przez porównanie jej
z podziałką skali.
Pomiar powiększenia lunety pomocą kolimatora i lunety
Rys. 5. Pomiar powiększenia lunety za pomocą kolimatora i lunety [2, s. 334]
Na płytce ogniskowej kolimatora K nacięte są 2 kreski znajdujące się od siebie
w odległości y (rys. 5). Kreski te połoŜone są symetrycznie względem ogniska
przedmiotowego obiektywu kolimatora.
Znając wielkości y, f k' , f l; moŜemy po zmierzeniu y' obliczyć powiększenie G badanej
lunety.
l
k
f
y
f
y
G
′
⋅
′
⋅′
=
Wielkość y' odczytujemy na podziałce płytki ogniskowej lunety pomocniczej lub
zmierzyć okularem mikrometrycznym. Mogą one być teŜ naniesione w postaci stałych kresek
tolerancyjnych.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
12
Praktycznie pomiar przeprowadzamy w następujący sposób. Na płytce ogniskowej lunetki
pomocniczej nanosi się podziałkę a na płytce kolimatora oprócz krzyŜa – dwie, symetrycznie
połoŜone kreski (rys. 6a). Lunetę pomocniczą L celujemy na środek krzyŜa kolimatora K
i obserwujemy, na ilu podziałkach skali płytki ogniskowej lunety umieści się obraz y´
1
kresek
poziomych kolimatora. Następnie między kolimator i lunetkę pomocnicza wstawiamy badaną
lunetę L
B
(rys. 6b) i znowu obserwujemy, na ilu podziałkach skali płytki ogniskowej lunety
umieści się obraz y´
2
kresek poziomych kolimatora.
Rys. 6. Pomiar powiększenia mikroskopu za pomocą lunety [2, s. 334]
Powiększenie wyznaczamy ze wzoru
1
2
y
y
G
′
′
=
4.2.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1.
W jaki sposób mierzymy powiększenie lupy?
2.
W jaki sposób mierzymy powiększenie mikroskopu?
3.
W jaki sposób mierzymy powiększenie lunety?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj pomiaru powiększenia wskazanej lupy.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące powiększenia przyrządów
optycznych,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru powiększeń
przyrządów optycznych,
3)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru ogniskowych
elementów optycznych przyrządów optycznych,
4)
przygotować stanowisko do pomiaru powiększenia lupy,
5)
dokonać pomiaru ogniskowej badanej lupy za pomocą kolimatora i mikroskopu
pomiarowego,
6)
obliczyć powiększenie lupy,
7)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
13
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik,
−
mikroskop pomiarowy,
−
kolimator,
−
ława optyczna,
−
lupa do pomiaru,
−
arkusz spostrzeŜeń.
Ćwiczenie 2
Dokonaj pomiaru powiększenia wskazanej lunety za pomocą dynametru Czapskiego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące powiększenia przyrządów
optycznych,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru powiększeń
przyrządów optycznych,
3)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące lunetki dioptryjnej
i dynametru Czapskiego,
4)
przygotować stanowisko do pomiaru powiększenia lunety,
5)
dokonać pomiaru źrenicy wejściowej lunety (średnicy obiektywu) za pomocą suwmiarki,
6)
dokonać pomiaru źrenicy wyjściowej lunety za pomocą dynametru Czapskiego,
7)
obliczyć powiększenie lunety,
8)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik,
−
suwmiarka,
−
dynametr Czapskiego,
−
ława optyczna,
−
badana luneta,
−
arkusz spostrzeŜeń.
Ćwiczenie 3
Dokonaj pomiaru powiększenia wskazanej lupy za pomocą papieru milimetrowego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące powiększenia przyrządów
optycznych,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru powiększeń
przyrządów optycznych,
3)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru ogniskowych
elementów optycznych przyrządów optycznych,
4)
przygotować stanowisko do pomiaru powiększenia lupy,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
14
5)
dokonać pomiaru wielkości przedmiotu i obrazu dla badanej lupy za pomocą płytki
płaskorównoległej i papieru milimetrowego,
6)
obliczyć powiększenie lupy,
7)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik,
−
płytka płaskorównoległa,
−
papier milimetrowy,
−
ława optyczna,
−
lupa do pomiaru,
−
arkusz spostrzeŜeń.
Ćwiczenie 4
Dokonaj pomiaru powiększenia wskazanej lunety za pomocą kolimatora i lunety
pomocniczej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące powiększenia przyrządów
optycznych,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru powiększeń
przyrządów optycznych,
3)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące kolimatorów i lunet
pomiarowych,
4)
przygotować stanowisko do pomiaru powiększenia lunety,
5)
dobrać pomiarowe przyrządy optyczne,
6)
dokonać pomiaru y´
2
i y´
1
,
7)
obliczyć powiększenie lunety,
8)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik,
−
kolimator,
−
lunetka pomocnicza,
−
ława optyczna,
−
badana luneta,
−
arkusz spostrzeŜeń.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
15
Ćwiczenie 5
Dokonaj pomiaru powiększenia wskazanego mikroskopu za pomocą płytki
mikrometryczne i okulara mikrometrycznego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące powiększenia przyrządów
optycznych,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru powiększeń
przyrządów optycznych,
3)
przygotować stanowisko do pomiaru powiększenia mikroskopu,
4)
dobrać pomiarowe przyrządy optyczne,
5)
dokonać pomiaru widzianej podziałki przez mikroskop za pomocą okulara
mikrometrycznego,
6)
obliczyć powiększenie mikroskopu,
7)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik,
−
płytka mikrometryczna,
−
okular mikrometryczny,
−
badany mikroskop,
−
arkusz spostrzeŜeń.
Ćwiczenie 6
Dokonaj pomiaru powiększenia wskazanego mikroskopu za pomocą nasadki do
rysowania.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące powiększenia przyrządów
optycznych,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru powiększeń
przyrządów optycznych,
3)
przygotować stanowisko do pomiaru powiększenia mikroskopu,
4)
przygotować nasadkę mikroskopową do rysowania,
5)
dokonać pomiaru widzianej podziałki mikrometrycznej przez mikroskop za pomocą
nasadki do rysowania na papierze milimetrycznym,
6)
obliczyć powiększenie mikroskopu,
7)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik,
−
płytka mikrometryczna,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
16
−
nasadka do rysowania,
−
papier milimetrowy,
−
badany mikroskop,
−
arkusz spostrzeŜeń.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1)
zdefiniować sposoby pomiaru powiększenia lup?
2)
zdefiniować sposoby pomiaru powiększenia mikroskopów?
3)
zdefiniować sposoby pomiaru powiększenia lunet?
4)
dobrać przyrządy pomiarowe do wyznaczania powiększeń?
5)
dokonać pomiaru powiększenia lupy?
6)
dokonać pomiaru powiększenia mikroskopu?
7)
dokonać pomiaru powiększenia lunety?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
17
4.3. Pomiary pola widzenia
4.3.1. Materiał nauczania
Pomiar pola widzenia
Pole widzenia D lupy jest przewaŜnie ograniczone jej średnicą d. Wyliczamy go ze
wzoru
G
d
D
10
=
gdzie: G powiększenie lupy. NaleŜy więc zmierzyć ogniskową i średnicę lupy
a następnie wyliczyć pole widzenia.
Rys. 6. Pomiar pola widzenia lupy [2, s. 341]
Pole widzenia mikroskopu i lupy mierzymy obserwując przezeń podziałkę
mikrometryczną (rys. 6). Jeśli w polu widzenia mikroskopu widzimy n działek mikrometru, to
pole widzenia D wynosi
a
n
D
⋅
=
gdzie:
a to wartość działki elementarnej podziałki mikrometrycznej
Pole widzenia lunety wyraŜa się katem, pod jakim widzimy obraz diafragmy pola lunety
ze środka źrenicy wejściowej. Mierzymy go za pomocą kolimatora szerokokątnego (rys. 3)
Rys. 7. Pomiar pola widzenia lunety za pomocą kolimatora szerokokątnego [10, s. 347]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
18
Podziałkę kolimatora obliczamy ze wzoru
tgw
f
y
k
w
⋅
=
gdzie:
y
w
– odległość kreski od środka skali odpowiadająca kątowi w
f
ok
– ogniskowa kolimatora
Wielkość pola widzenia lunety określamy, obserwując przez nią podziałkę płytki
ogniskowej kolimatora.
Rys. 8. Pomiar pola widzenia lunety z pomocą lunetki pomocniczej [2, s. 344]
W celu pomiaru obrazowego pola widzenia stosuje się jeszcze inną metodę. Przed
okularem badanej lunety naleŜy ustawić w dość duŜej odległości L podziałkę i obserwować jej
obraz od strony obiektywu przez lunetkę pomocniczą (rys. 8). Wielkość obrazowego pola
widzenia obliczymy z zaleŜności:
L
y
tg
2
=
ω
przy czym y stanowi długość zaobserwowanego odcinka podziałki.
Rys. 9. Pomiar pola widzenia lunety za pomocą dwóch pryzmatów [2, s. 344]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
19
W prosty sposób moŜemy określić wielkość obrazowego pola widzenia przyrządu
posługując się sklejonym z dwóch trójkątnych pryzmatów zwanych sześcianem (rys. 9). Na
jednej z powierzchni sklejonych nanosi się cienką „półprzezroczystą” warstwę srebra.
Sześcian taki umieszcza się między ostatnią powierzchnią okulara Ok i okiem. Oko
obserwatora znajdujące się w punkcie A widzie obraz podziałki T, utworzony przez
posrebrzoną ścianę przeciwprostokątną pryzmatu. Podziałkę T umieszczamy w odległości
„dobrego widzenia” (250 mm) od źrenicy wyjściowej badanego przyrządu. Obserwując
jednocześnie przez częściowo przezroczysty sześcian podziałkę T i diafragmę pola D
p
zauwaŜymy jak długi odcinek y podziałki T pokryje obraz diafragmy pola.
Obrazowe pole widzenia, określone tą metodą, obliczamy ze wzoru
podanego na str. 18
Sześcian wykonujemy i ustawiamy w ten sposób, aby źrenica wyjściowa przyrządu
leŜała, jeśli to moŜliwe, w odległośai około 10 mm od ostatniej powierzchni pryzmatu.
W celu pomiaru obrazowego pola widzenia lunet typu Galileusza sześcian umieszczamy
jak najbliŜej ostatniej powierzchni okulara. Oko powinno znajdować się w odległości nie
większej niŜ 10 = 15 mm od ostatniej powierzchni okulara.
Pomiary pola widzenia obiektywów fotograficznych
Pole widzenia obiektywu fotograficznego stanowi kąt obejmujący tę część przestrzeni
przedmiotowej, której obraz utworzony w płaszczyźnie materiału światłoczułego
charakteryzuje się załoŜoną zdolnością rozdzielczą i dopuszczalnym spadkiem oświetlenia.
Wierzchołek tego kąta znajduje się w środku źrenicy wejściowej obiektywu. Zwykle
przesłona pola aparatu fotograficznego ma kształt prostokąta lub kwadratu. Stosunek połowy
przekątnej kadru do ogniskowej obiektywu daje wartość tangensa połowy kąta pola widzenia
aparatu fotograficznego.
Wielkość pola widzenia kamery fotograficznej moŜna zmierzyć kątomierzem celując
przez obiektyw kamery (ustawiony na „nieskończoność”) raz na jeden, a następnie na
przeciwległy brzeg przesłony pola widzenia.
Chcąc określić pole widzenia obiektywu fotograficznego naleŜy w określonych
warunkach (oświetlenie testu, czas naświetlania, jakość materiału światłoczułego, warunki
wywoływania i utrwalania) i na wzorcowej kamerze wykonać zdjęcie testu. Obszar zdjęcia,
w którym spełnione są załoŜone wymagania, dotyczące zdolności rozdzielczej i spadku
oświetlenia (stopień poczernienia kliszy) określa wielkość obrazowego pola widzenia.
4.3.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1.
W jaki sposób dokonujemy pomiarów pola widzenia lup?
2.
W jaki sposób dokonujemy pomiarów pola widzenia lunet?
3.
W jaki sposób dokonujemy pomiarów pola widzenia mikroskopów?
4.
W jaki sposób dokonujemy pomiarów pola widzenia aparatów fotograficznych?
5.
W jaki sposób dokonujemy pomiarów pola widzenia kamery?
6.
W jaki sposób dokonujemy pomiarów pola widzenia obiektywów fotograficznych?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
20
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj pomiaru pola widzenia mikroskopu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pola widzenia przyrządów
optycznych,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru pola widzenia
przyrządów optycznych,
3)
przygotować stanowisko do pomiaru pola widzenia mikroskopu,
4)
policzyć ilość działek mikrometru widzianych w polu widzenia mikroskopu,
5)
obliczyć pole widzenia mikroskopu,
6)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik dla ucznia,
−
podziałka mikrometryczna,
−
instrukcja stanowiskowa,
−
badany mikroskop,
−
arkusz spostrzeŜeń.
Ćwiczenie 2
Dokonaj pomiaru pola widzenia lupy.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pola widzenia przyrządów
optycznych,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru pola widzenia
przyrządów optycznych,
3)
przygotować stanowisko do pomiaru pola widzenia lupy,
4)
policzyć ilość działek mikrometru widzianych w polu widzenia lupy,
5)
obliczyć pole widzenia lupy,
6)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik dla ucznia,
−
podziałka mikrometryczna,
−
instrukcja stanowiskowa,
−
badana lupa,
−
arkusz spostrzeŜeń.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
21
Ćwiczenie 3
Dokonaj pomiaru pola widzenia wskazanej lunety za pomocą kolimatora szerokokątnego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pola widzenia przyrządów
optycznych,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru pola widzenia
lunet,
3)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące budowy kolimatorów,
4)
przygotować stanowisko do pomiaru pola widzenia lunety,
5)
dokonać pomiaru pola widzenia lunety,
6)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik dla ucznia,
−
kolimator szerokokątny,
−
ława optyczna,
−
instrukcja stanowiskowa,
−
badana luneta,
−
arkusz spostrzeŜeń.
Ćwiczenie 4
Dokonaj pomiaru pola widzenia wskazanej lunety za pomocą lunetki.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pola widzenia przyrządów
optycznych,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru pola widzenia
lunet,
3)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące budowy lunetek
pomiarowych,
4)
przygotować stanowisko do pomiaru pola widzenia lunety,
5)
dokonać pomiaru pola widzenia lunety,
6)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik dla ucznia,
−
lunetka pomiarowa,
−
ława optyczna,
−
instrukcja stanowiskowa,
−
badana luneta,
−
arkusz spostrzeŜeń.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
22
Ćwiczenie 5
Dokonaj pomiaru pola widzenia wskazanej lunety za pomocą pryzmatów.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pola widzenia przyrządów
optycznych,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru pola widzenia
lunet,
3)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące sprawdzania pola widzenia
za pomocą pryzmatów,
4)
przygotować stanowisko do pomiaru pola widzenia lunety,
5)
dokonać pomiaru pola widzenia lunety,
6)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik dla ucznia,
−
pryzmaty,
−
podziałka lub papier milimetrowy,
−
ława optyczna,
−
instrukcja stanowiskowa,
−
badana luneta,
−
arkusz spostrzeŜeń.
Ćwiczenie 6
Dokonaj pomiaru pola widzenia aparatu fotograficznego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pola widzenia przyrządów
optycznych,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru pola widzenia
aparatów fotograficznych,
3)
przygotować stanowisko do pomiaru pola widzenia aparatów fotograficznych,
4)
dokonać pomiaru pola widzenia aparatu fotograficznego,
5)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik dla ucznia,
−
przyrządy do pomiarów liniowych,
−
statyw do aparatu fotograficznego,
−
instrukcja stanowiskowa,
−
badana luneta,
−
arkusz spostrzeŜeń.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
23
Ćwiczenie 7
Dokonaj pomiaru pola widzenia obiektywu fotograficznego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pola widzenia przyrządów
optycznych,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru pola widzenia
obiektywów fotograficznych,
3)
przygotować stanowisko do pomiaru pola widzenia obiektywów fotograficznych,
4)
dokonać pomiaru pola widzenia aparatu fotograficznego,
5)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik dla ucznia,
−
statyw do aparatu fotograficznego,
−
kontrolna kamera aparatu fotograficznego,
−
test do badania pola widzenia obiektywów fotograficznych,
−
instrukcja stanowiskowa,
−
badany obiektyw fotograficzny,
−
arkusz spostrzeŜeń.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1)
scharakteryzować sposób pomiaru pola widzenia lunet?
2)
scharakteryzować sposób pomiaru pola widzenia lup?
3)
scharakteryzować sposób pomiaru pola widzenia mikroskopów?
4)
scharakteryzować sposób pomiaru pola aparatów fotograficznych?
5)
dobrać sprzęt pomiarowy do pomiaru pola widzenia sprzętu
optycznego?
6)
dokonać pomiaru pola widzenia lup?
7)
dokonać pomiaru pola widzenia lunet?
8)
dokonać pomiaru pola widzenia mikroskopów?
9)
dokonać pomiaru pola widzenia aparatów fotograficznych?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
24
4.4. Pomiary równoległości wiązek i skręcenia obrazu
4.4.1. Materiał nauczania
Pomiar równoległości wiązek wychodzących z okularów przyrządów dwuocznych
W przyrządach dwuocznych wiązki promieni wychodzące z okularów muszą być do
siebie równoległe. Dopuszczalne odchyłki nierównoległości wiązek podano w pakiecie
jednostki modułowej 731[04].Z1.02 w temacie lornety. Sprawdzenia odchyłek równoległości
wiązek sprawdzamy za pomocą lornetki podwójnej.
Rys. 12. Lunetka podwójna do sprawdzania równoległości osi przyrządów dwuocznych: 1 – okular, 2 – płytka
ogniskowa, 3 – oprawa płytki, 4 – rurki, 5 – obiektyw, 6 – prostokąt tolerancji [10, s. 348]
.
W jednej z lunetek znajduje się krzyŜ, w drugiej zaś – krzyŜ i pole tolerancji
nierównoległości (rys. 12). Sprawdzany przyrząd kierujemy: w przypadku lunety na daleki
punkt, w przypadku mikroskopu na preparat leŜący na stoliku i ustawiamy jego obraz
w środku pola widzenia. Za okularami ustawiamy lunetkę podwójną tak, aby obraz wybranego
punktu przedmiotowego znalazł się w punkcie przecięcia ramion krzyŜa jednej lunetki
i patrząc w drugą sprawdzamy, czy obraz tego samego punktu przedmiotowego nie wyszedł
z pola tolerancji.
Pomiar wzajemnego skręcenia obrazów i róŜnicy powiększeń w przyrządach
dwuocznych
Do pomiaru tych parametrów uŜywamy lunetki podwójnej jak przy poprzednim
pomiarze. Sprawdzany przyrząd kierujemy na dowolną prostą płaszczyzny przedmiotowej
i sprowadzamy jej obraz na środek pola widzenia (rys. 13). Za okularami ustawiamy lunetkę
podwójną. W jednej z lunetek uzgadniamy kierunek obrazu prostej z kierunkiem ramienia
krzyŜ i patrząc w drugą lunetkę sprawdzamy kąt zawarty między obrazem tej samej prostej
i odpowiednim
ramieniem
krzyŜa.
Dopuszczalne
skręcenie
zaznaczono
kreskami
tolerancyjnymi w lunetce podwójnej. Powiększenie obu gałęzi mierzymy metodami
opisanymi przy pomiarze powiększeń.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
25
Rys. 13. Pomiar skręcenia obrazu: a) schemat układu pomiarowego, b i c) siatka płytki ogniskowej [2, s. 363]
4.4.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1.
W jaki sposób dokonujemy pomiaru równoległości wiązek wychodzących z okularów
przyrządów dwuocznych?
2.
W jaki sposób dokonujemy pomiaru skręcenia obrazu w przyrządach dwuocznych?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj sprawdzenia równoległości wiązek wychodzących z okularów lornetki
pryzmatycznej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące przyrządów dwuocznych,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące dopuszczalnych tolerancji
nierównoległości osi występujących w przyrządach optycznych,
3)
przygotować stanowisko do sprawdzenia nierównoległości osi lornety,
4)
dokonać sprawdzenia nierównoległości osi,
5)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik dla ucznia,
−
lunetka podwójna,
−
ława optyczna,
−
instrukcja stanowiskowa,
−
badana lornetka pryzmatyczna,
−
arkusz spostrzeŜeń.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
26
Ćwiczenie 2
Dokonaj sprawdzenia skręcenia obrazu w lornetce pryzmatycznej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące przyrządów dwuocznych,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące dopuszczalnych tolerancji
nierównoległości osi występujących w przyrządach optycznych,
3)
przygotować stanowisko do sprawdzenia skręcenia obrazu,
4)
przygotować przyrządy kontrolno justierskie do sprawdzania skręcenia obrazu,
5)
dokonać sprawdzenia skręcenia obrazu,
6)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik dla ucznia,
−
lunetka podwójna,
−
płytka ogniskowa do sprawdzania skręcenia obrazu,
−
ława optyczna,
−
instrukcja stanowiskowa,
−
badana lornetka pryzmatyczna,
−
arkusz spostrzeŜeń.
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1)
scharakteryzować sposób sprawdzenia równoległości osi wiązek
przyrządów dwuocznych?
2)
scharakteryzować
sposób
sprawdzenia
skręcenia
obrazu
w przyrządach dwuocznych?
3)
dobrać przyrządy justerskie do sprawdzania równoległości osi wiązek
przyrządów dwuocznych?
4)
dobrać przyrządy justerskie do sprawdzania skręcenia obrazu
w przyrządach dwuocznych?
5)
sprawdzić równoległość osi wiązek przyrządów dwuocznych?
6)
sprawdzić skręcenia obrazu w przyrządach dwuocznych?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
27
4.5. Pomiary średnic źrenic
4.5.1. Materiał nauczania
Jeśli źrenicę wejściową przyrządu stanowi oprawa obiektywu (np. lunety typu Keplera),
to jej średnicę mierzymy suwmiarką.
W przypadku gdy diafragma aperturowa znajduje się wewnątrz przyrządu optycznego,
wówczas średnicę jej obrazu w przestrzeni przedmiotowej moŜemy zmierzyć na mikroskopie
pomiarowym (np.: duŜy mikroskop warsztatowy). Wielkość przesunięcia stołu, konieczna do
naprowadzenia krzyŜa mikroskopu raz na jeden, drugi raz na drugi brzeg obrazu diafragmy
aperturowej, daje średnicę źrenicy wejściowej lunety. Oś przyrządu powinna być prostopadła
do płaszczyzny przesuwu stołu, gdyŜ w przeciwnym przypadku zmierzymy rzut średnicy
źrenicy na tę płaszczyznę.
5
5
0
Luneta mierzona
Dynametr Czapskiego
Rys. 14. Pomiar średnic źrenic [opracowanie własne]
Średnicę źrenicy wyjściowej przyrządów optycznych mierzymy najczęściej dynametrem
Ramsdena lub Czapskiego. NaleŜy zwracać uwagę na moŜliwie dokładne ustawienie obrazu
źrenicy wyjściowej (dynametru Czapskiego) lub samej źrenicy (dynametr Ramsdena)
w płaszczyźnie podziałki dynametru.
Gdy zaleŜy nam na dokładnym zmierzeniu średnicy źrenicy wyjściowej, wówczas pomiar
naleŜy wykonać na mikroskopie warsztatowym lub komparatorze. NaleŜy zwrócić uwagę, aby
płaszczyzna źrenicy była równoległa do płaszczyzny przesuwu stołu mikroskopu lub
komparatora. Zachodzi to wtedy, gdy jeden i drugi brzeg obrazu źrenicy jest jednakowo ostro
widziany w płaszczyźnie płytki ogniskowej mikroskopu.
Jeśli okular przyrządu ma regulację dioptryjną, to naleŜy ja ustawić na 0 dioptrii.
Na ogół warunki techniczne dla przyrządów wizualnych przewidują sprawdzanie odległości
źrenicy wyjściowej od ostatniej powierzchni okulara. Sprawdzenie to najłatwiej wykonać
dynametrem Czapskiego. Na tubusie dynametru jest nacięta milimetrowa podziałka rys. 14
Dynametr przesuwamy w rurce zewnętrznej 0p do chwili pojawienia się w płaszczyźnie
krzyŜa płytki ogniskowej obrazu pyłków, znajdujących się na ostatniej powierzchni okulara.
Następnie odsuwamy dynametr tak, aby w płaszczyźnie siatki płytki ogniskowej znalazł
się obraz źrenicy wyjściowej lunety. Za kaŜdym razem odczytujemy wskazania na podziałce
tubusa dynametru. Wskaźnikiem jest brzeg rurki zewnętrznej. Z róŜnicy odczytów
otrzymujemy odległość źrenicy wyjściowej lunety od ostatniej powierzchni okulara.
Pomiary źrenic obiektywów fotograficznych
Oświetlenie obrazu utworzonego przez obiektyw fotograficzny w środku pola jest
proporcjonalne do jego „siły światła”, czyli do wielkości
f
D
′
, gdzie f' – ogniskowa, a D –
średnica źrenicy wejściowej obiektywu. Pomiar moŜemy wykonać na mikroskopie
warsztatowym (metoda opisana wcześniej).
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
28
Sprawdzenie regulacji dioptryjnej pęków promieni wychodzących z okularów
przyrządów obserwacyjnych
PoniewaŜ okulary przyrządów optycznych posiadają regulację dioptryjną przewaŜnie
w zakresie ± 5 dioptrii, więc przy sprawdzaniu ich czwartej i piątej podziałki pierścienia
dioptryjnego musimy uciec się do pomocy wzorcowych szkieł okularowych o odpowiedniej,
znanej mocy. Szkło okularowe ustawiamy w płaszczyźnie źrenicy wyjściowej badanego
przyrządu, przy czym jego moc (co do bezwzględnej wartości) równa jest wskazaniu na
pierścieniu dioptryjnym okulara tego przyrządu, lecz przeciwnego znaku.
Gdy ustawienie dioptryjne okulara równe jest co do bezwzględnej wartości mocy uŜytego
szkła okularowego, wówczas z takiego układu wychodzą pęki promieni równoległych
i ustawiona bezpośrednio przy szkle okularowym lunetka dioptryjna powinna dać zerowe
wskazanie. Jeśli podziałka dioptryjna okulara badanego przyrządu jest nieprawidłowa, to
odchyłkę odczytujemy tak, jak poprzednio na skali lunetki dioptryjnej.
W przypadku lunet nie posiadających płytki ogniskowej pomiar zestawiamy jak pokazano
schematycznie na rys. 15. Przed badaną lunetą B ustawiamy kolimator K z krzyŜem
w płaszczyźnie ogniskowej jego obiektywu. Bezpośrednio do muszli okularowej lunety B
przystawiamy płaszczyznę oporową lunetki dioptryjnej L. Uchwyciki G połączone z rurką
obiektywu lunetki dioptryjnej L słuŜą do przesuwania jej obiektywu w rurce zewnętrznej.
Rys. 15. Sprawdzenie podziałki dioptryjnej [2, s. 363]
Sprawdzenie zera dioptrii okulara lunety badanej B wykonuje się w sposób opisany
poprzednio z tą tylko róŜnicą, Ŝe zamiast obrazu siatki obserwujemy obraz krzyŜa płytki
ogniskowej kolimatora K.
W praktyce przy sprawdzaniu punktu zera dioptrii za pomocą lunetki dioptryjnej nie
popełniamy błędu większego niŜ 0,02 = 0,05 dioptrii. Wielkość tego błędu zaleŜy głównie od
średnicy źrenicy wyjściowej badanego przyrządu.
Standardowe lunetki dioptryjne wykonuje się z obiektywem o ogniskowej f´
ob
= 80 mm
i okularem f´
ok
= 20 mm. Wykonuje się takŜe lunetki - dynametry typu Czapskiego, które na
płytce ogniskowej mają podziałkę naciętą co 0,1 mm. Lunetkę taką zmienia się na dynametr
przez nakręcenie symetrycznie drugiego obiektywu o tej samej ogniskowej. Powiększenie
obiektywu otrzymanego w ten sposób mikroskopu wynosi β = -1.
4.5.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1.
W jaki sposób mierzymy średnice źrenic przyrządów optycznych?
2.
W jaki sposób sprawdzamy dioptryjność pęków promieni wychodzących z okularów
przyrządów obserwacyjnych?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
29
4.5.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj pomiaru średnicy źrenicy wyjściowej lunety.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące lunet,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje pomiarów źrenic,
3)
przygotować stanowisko do pomiaru średnic źrenic przyrządów optycznych,
4)
zapoznać się z instrukcją stanowiskową,
5)
zmierzyć średnicę wejściową lunety,
6)
zmierzyć średnicę wyjściową lunety za pomocą dynametru Czapskiego,
7)
zmierzyć średnicę wyjściową lunety za pomocą dynametru Ramsdena,
8)
zmierzyć średnicę wyjściową lunety za pomocą mikroskopu warsztatowego,
9)
porównać wyniki pomiarów,
10)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik dla ucznia,
−
dynametr Czapskiego,
−
dynametr Ramsdena,
−
mikroskop warsztatowy,
−
ława optyczna,
−
suwmiarka,
−
instrukcja stanowiskowa,
−
badana luneta,
−
arkusz spostrzeŜeń.
Ćwiczenie 2
Przeprowadź sprawdzenie ustawienia zera dioptrii i podziałkę dioptryjną w lornetce
pryzmatycznej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące przyrządów dwuocznych,
2)
wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje regulacji dioptryjnej w przyrządach
optycznych,
3)
przygotować stanowisko do sprawdzenia regulacji dioptryjnej,
4)
zapoznać się z instrukcją stanowiskową,
5)
sprawdzić zero dioptrii w okularach lornetki,
6)
sprawdzić wskazania regulacji dioptryjnej w okularach lornetki,
7)
zanotować spostrzeŜenia z przeprowadzonych pomiarów.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
−
poradnik dla ucznia,
−
soczewki okularowe o mocy +5 i -5 dptr,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
30
−
soczewki okularowe o mocy +3 i -3 dptr,
−
soczewki okularowe o mocy +1 i -1 dptr,
−
ława optyczna,
−
instrukcja stanowiskowa,
−
badana lornetka pryzmatyczna,
−
arkusz spostrzeŜeń.
4.5.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1)
scharakteryzować sposób sprawdzania dioptryjności pęków promieni
wychodzących z okularów przyrządów obserwacyjnych?
2)
dobrać przyrządy do sprawdzania dioptryjności pęków promieni
wychodzących z okularów przyrządów obserwacyjnych?
3)
obsłuŜyć lunetkę dioptryjną?
4)
obsłuŜyć dynametr Ramsdena i Czapskiego?
5)
sprawdzić dioptryjność pęków promieni wychodzących z okularów
przyrządów obserwacyjnych?
6)
sprawdzić zero dioptrii w okularach przyrządów obserwacyjnych?
7)
dokonać pomiaru średnicy źrenicy wyjściowej?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
31
5.
SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1.
Przeczytaj uwaŜnie instrukcję.
2.
Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.
Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4.
Test zawiera 25 zadania. Do kaŜdego zadania dołączone są 4 moŜliwe odpowiedzi. Tylko
jedna jest prawidłowa.
5.
Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki naleŜy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.
6.
Zadania wymagają stosunkowo prostych obliczeń, które powinieneś wykonać przed
wskazaniem poprawnego wyniku.
7.
Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
8.
Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóŜ jego rozwiązanie
na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.
9.
Na rozwiązanie testu masz 45 min.
Powodzenia
ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH
1. Przedstawiony rysunek pokazuje sposób obliczania
a)
testu zdolności rozdzielczej.
b)
zdolności rozdzielczej lup.
c)
zdolności rozdzielczej lunet.
d)
zdolności rozdzielczej mikroskopów.
2.
Do badania zdolności rozdzielczej lunety uŜywamy
a)
preparatu pleurosigmy angulatum.
b)
preparatu amphipleura pellucida.
c)
kolimatora z testem kreskowym.
d)
kolimatora z testem promienistym.
3.
Do pomiaru powiększenia lupy stosujemy metodę pomiaru
a)
promienia krzywizny.
b)
ogniskowych.
c)
wielkości przedmiotu i obrazu.
d)
ogniskowych czołowych.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
32
4.
Do pomiaru powiększenia mikroskopu stosujemy
a)
apertometr.
b)
płytkę mikrometryczną.
c)
preparat amphipleura pellucida.
d)
płytkę Abbego.
5.
Nasadka do rysowania typu Abbego słuŜy do pomiaru powiększenia
a)
lup.
b)
lunet.
c)
mikroskopów.
d)
lornet.
6.
Dynametr Czapskiego słuŜy do pomiaru powiększenia
a)
lup.
b)
lunet.
c)
mikroskopów.
d)
lornet.
7.
Do pomiaru pola widzenia lupy wystarczy zmierzyć
a)
ogniskową i średnicę.
b)
ogniskową i promień.
c)
średnicę i promień.
d)
ogniskową i grubość.
8.
Podziałkę mikrometryczną stosujemy do pomiaru pola widzenia
a)
lupy.
b)
lunety.
c)
aparatu fotograficznego.
d)
lornet.
9.
Pokazany schemat słuŜy do pomiaru pola widzenia
a)
lupy.
b)
lunety.
c)
mikroskopu.
d)
lornet.
10.
Kolimator szerokokątny słuŜy do pomiaru pola widzenia
a)
lupy.
b)
lunety.
c)
mikroskopu.
d)
lornet.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
33
11.
Lunetka podwójna słuŜy do sprawdzania
a)
zdolności rozdzielczej lornet.
b)
równoległości osi lornet.
c)
pola widzenia lornet.
d)
powiększenia lornet.
12.
Odległość l jest to odległość potrzebna przy pomiarze powiększenia
a)
mikroskopu.
b)
lunety.
c)
lupy.
d)
lornety.
13.
Parametr którego nie sprawdzamy lupie to
a)
zdolność rozdzielcza.
b)
powiększenie.
c)
pole widzenia.
d)
równoległość osi.
14.
Przy pomiarze powiększenia lunet korzystamy ze wzoru
a)
f
G
250
=
.
b)
.
d
d
′
−
=
γ
c)
.
250
l
a
n
m
G
⋅
⋅
=
d)
.
y
y
′
−
=
β
15.
Przy pomiarze powiększenia lupy korzystamy ze wzoru
a)
f
G
250
=
.
b)
.
d
d
′
−
=
γ
c)
.
250
l
a
n
m
G
⋅
⋅
=
d)
.
y
y
′
−
=
β
16.
Wzór
250
l
a
n
m
G
⋅
⋅
=
słu
Ŝ
y do pomiaru powi
ę
kszenia
a)
lunety.
b)
mikroskopu.
c)
lupy.
d)
lornety.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
34
17.
Wzór
G
d
D
10
=
słu
Ŝ
y do pomiaru
a)
pola widzenia lunety.
b)
pola widzenia mikroskopu.
c)
pola widzenia lupy.
d)
pola widzenia lornety.
18.
Przedstawiony na rysunku przyrz
ą
d słu
Ŝ
y do pomiaru
ś
rednicy
5
5
0
Luneta mierzona
a)
ź
renicy wyj
ś
ciowej.
b)
ź
renicy wej
ś
ciowej.
c)
okulara.
d)
obiektywu.
19.
Przedstawiony na rysunku schemat słu
Ŝ
y do
a)
sprawdzania równoległo
ś
ci osi.
b)
pomiaru
ś
rednicy
ź
renicy wyj
ś
ciowej.
c)
sprawdzania zera dioptrii.
d)
pomiaru
ś
rednicy obiektywu.
20.
Do sprawdzania regulacji dioptryjnej u
Ŝ
ywamy soczewek okularowych o mocy
a)
+ 5 i – 5 dioptrii.
b)
+ 2 i – 6 dioptrii.
c)
+ 7 i – 1 dioptrii.
d)
+ 8 i – 8 dioptrii,
21.
Ś
rednic
ę
ź
renicy wyj
ś
ciowej obiektywu mo
Ŝ
emy zmierzy
ć
za pomoc
ą
a)
mikroskopu laboratoryjnego.
b)
mikroskopu warsztatowego.
c)
lunety autokolimacyjnej.
d)
lunety wychylnej.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
35
22.
Przedstawiony na rysunku schemat słuŜy do
a)
równoległości osi w lornetkach.
b)
skręcenia obrazu w lornetkach.
c)
ustawienia płytki ogniskowej.
d)
sprawdzenia zera dioptrii w okularze.
23.
Wielkość pola widzenia kamery moŜemy zmierzyć
a)
suwmiarką.
b)
linijką.
c)
kątomierzem.
d)
lupą.
24.
W celu dokonania pomiaru powiększenia lunety naleŜy zmierzyć średnicę
a)
obiektywu.
b)
okulara.
c)
obudowy.
d)
płytki ogniskowej.
25.
Sześcianu składającego się z dwóch pryzmatów prostokątnych uŜywamy do pomiaru
a)
pola widzenia.
b)
powiększenia.
c)
zdolności rozdzielczej.
d)
apertury.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
36
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko..........................................................................................
Sprawdzanie kompletnego sprzętu optycznego i optoelektronicznego
Zakreśl poprawną odpowiedź
Nr
zadania
Odpowiedź
Punkty
1
a
b
c
d
2
a
b
c
d
3
a
b
c
d
4
a
b
c
d
5
a
b
c
d
6
a
b
c
d
7
a
b
c
d
8
a
b
c
d
9
a
b
c
d
10
a
b
c
d
11
a
b
c
d
12
a
b
c
d
13
a
b
c
d
14
a
b
c
d
15
a
b
c
d
16
a
b
c
d
17
a
b
c
d
18
a
b
c
d
19
a
b
c
d
20
a
b
c
d
21
a
b
c
d
22
a
b
c
d
23
a
b
c
d
24
a
b
c
d
25
a
b
c
d
Razem:
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
37
6.
LITERATURA
1.
Chalecki J.: Przyrządy optyczne. WNT, Warszawa 1979
2.
Hanc T.: Pomiary optyczne. WNT, Warszawa 1964
3.
Hein A., Sidorowicz A., Wagnerowski T.: Oko i okulary. Wydawnictwo Przemysłu
Lekkiego i SpoŜywczego, Warszawa 1966
4.
Jóźwicki R.: Optyka Instrumentalna. WNT, Warszawa 1970
5.
Krawcow J. A., Orłow J. I.: Optyka geometryczna ośrodków jednorodnych. WNT,
Warszawa 1993
6.
Meyer – Arendt J. R.: Wstęp do optyki. PWN, Warszawa 1977
7.
Nowak J., Zając M.: Optyka – kurs elementarny. Oficyna Wydawnicza Politechniki
Wrocławskiej, Wrocław 1998
8.
Pluta M.: Mikroskopia optyczna. PWN, Warszawa 1982
9.
Sojecki A.: Optyka. WSiP, Warszawa 1997
10.
Tryliński W. (red.): Konstrukcja przyrządów i urządzeń precyzyjnych. WNT, Warszawa
1996