OPTYKA

W INSTRUMENTACH

GEODEZYJNYCH

Prawa Euklidesa:

1. Promień padający i odbity znajdują się w jednej płaszczyźnie przechodzącej
przez prostopadłą wystawioną do powierzchni zwierciadła w punkcie odbicia.
2. Kąt padania jest równy kątowi odbicia.

α

=

β

Prawa załamania:

Promienie świetlne przechodząc z jednego ośrodka przezroczystego do drugiego
ulegają załamaniu wg prawa Snelliusa:

1. Promień padający i załamany znajdują w jednej płaszczyźnie przechodzącej przez
prostopadłą wystawioną do powierzchni granicznej w punkcie padania.
2. Przy przejściu z ośrodka rzadszego do gęstszego promień załamuje się i zbliża do
prostopadłej i odwrotnie przy przejściu z gęstszego do rzadszego odchyla się od
prostopadłej.
3. Stosunek sinusa kąta padania α do sinusa kąta załamania β jest wartością stałą to tzw.
współczynnik załamania światła drugiego ośrodka względem pierwszego,

n = sin α / sin β .

Kąty padania i załamania są liczone od

normalnej do powierzchni, a nie od samej

powierzchni.

Podstawowe elementy i urządzenia optyczne:

Pryzmaty

Soczewki

Lupa

Mikroskop

Luneta geodezyjna

Pryzmaty

- ośrodki optyczne wykonane ze szkła optycznego i ograniczone

płaszczyznami załamującymi, pozwalają na kierowanie wiązki promieni
świetlnych w żądanym kierunku i obracanie obrazów.

Zjawiska optyczne w pryzmatach:
- załamanie,
- odbicie od srebrzonej powierzchni pryzmatu,
- zjawisko całkowitego odbicia.
Warianty przedstawiające zastosowanie pryzmatu achromatycznego, czyli
takiego, który pozbawiony jest zjawisk:
częściowego odbicia, rozszczepienia, w którym kąt padania promieni równoległych
jest równy kątowi wyjścia tej wiązki.

układy pryzmatów, pryzmaty przesuwane, pryzmaty obrotowe

Klin optyczny

- to pryzmat o małym kącie wierzchołkowym

γ

, następuje w nim

dwukrotne załamanie promienia.
Kąt pomiędzy kierunkiem padania i kierunkiem wyjścia

δ

nazywa się kątem

odchylenia. Kąt ten jest wprost proporcjonalny do kąta wierzchołkowego,
łamiącego

γ

.

Zastosowanie klinów optycznych:

w mikrometrach optycznych

i dalmierzach dwuobrazowych.

Płytka płaskorównolegla

- szczególny przypadek klina optycznego, kąt

łamiący

γ

równa się zero.

To płytka szklana o dwu przeciwległych ścianach równoległych. Promień świetlny
po przejściu przez płytkę nie zmienia kierunku, lecz tylko ulega równoległemu
przesunięciu o pewną wielkość x. To przesunięcie wykorzystywane jest do
pomiarów niewielkich odstępów liniowych i kątowych. Przy obrocie takiej płytki
wartość przesunięcia zmienia się.

Zastosowanie:

w mikrometrach

optycznych (dokładne

teodolity i niwelatory

precyzyjne),

w dalmierzach

dwuobrazowych.



tg

n

n

h

x









1

Wzór przybliżony

Soczewka

- to bryła z materiału przezroczystego (zwykle szkła) ograniczona

dwoma powierzchniami najczęściej kulistymi lub jedną kulistą a drugą płaską.
Powierzchnie kuliste mogą mieć różną krzywiznę jednak oś obrotowa je tworząca
jest wspólna.
Podział ze względu na kształt: wypukłe (skupiające), wklęsłe (rozpraszające).
Soczewkę można też rozpatrywać jako zbiór pryzmatów.

skupiające: a – dwuwypukła, b – płasko-wypukła, c- wklęsło-wypukła, d - zerowa

rozpraszające: a – dwu-wklęsła, b – płasko-wklęsła, c – wypukło-wklęsła

a

a

b

c

b

c

d

Konstrukcja obrazów wytwarzanych przez soczewkę dodatnią

opiera się na 3 promieniach głównych.

Wady soczewek- aberracje optyczne:

•

aberracja optyczna,

•

aberracja sferyczna,

•

aberracja chromatyczna,

•

wada koma,

•

dystorsja,

•

astygmatyzm,

•

krzywizna pola.

Lupa - to najczęściej soczewka skupiająca ustawiona tuż przed
okiem. Otrzymujemy obraz pozorny, prosty, powiększony.

Lupa: powstawanie obrazu pozornego

Mikroskop:

obiektyw to soczewka skupiająca lub
układ soczewek, który skupia, okular
pełni rolę lupy.

Otrzymujemy obraz pozorny,
odwrócony, powiększony.

Zasada powstawania obrazu w lunecie

Luneta geodezyjna

Obiektyw tworzy obraz rzeczywisty, pomniejszony, odwrócony
natomiast ten oglądany przez okular (działanie lupy) tworzy się jako
pozorny, prosty, powiększony.

Przekrój lunety z soczewką ogniskującą

Lunetę charakteryzują 3 parametry podstawowe:

1. powiększenie,

2. pole widzenia,

3. jasność.

Siatki celownicze w lunetach:

Metody celowania:

1. symetrii,

2. koincydencji,

3. bisekcji.

Literatura

Tatarczyk J., Wybrane zagadnienia z instrumentoznawstwa geodezyjnego, Wyd. AGH, Kraków, 1994.

Wanic A., Instrumentoznawstwo geodezyjne i elementy technik pomiarowych, Wyd. UWM, Olsztyn, 2007.

Szymoński J.: Instrumentoznawstwo geodezyjne, cz. 2. PPWK, Warszawa 1971.


http://www.fizykon.org/optyka/ (dostęp dn. 28.10.2012)