„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Jan Lewandowski

Dokonywanie pomiarów zespołów optycznych
731[04].Z3.02

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1

Recenzenci:
inż. Teresa Piotrowska
inż. Zbigniew Łuniewski



Opracowanie redakcyjne:
mgr Jan Lewandowski



Konsultacja:
dr inż. Anna Kordowicz-Sot

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 731[04].Z3.02
„Dokonywanie pomiarów zespołów optycznych”, 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 parametrów obiektywów mikroskopowych

6

4.1.1.

Materiał nauczania

6

4.1.2. Pytania sprawdzające

10

4.1.3. Ćwiczenia

10

4.1.4. Sprawdzian postępów

12

4.2.

Pomiary parametrów obiektywów lunetowych

13

4.2.1.

Materiał nauczania

13

4.2.2. Pytania sprawdzające

15

4.2.3. Ćwiczenia

15

4.2.4. Sprawdzian postępów

16

4.3.

Pomiary parametrów obiektywów fotograficznych

17

4.3.1. Materiał nauczania

17

4.3.2. Pytania sprawdzające

18

4.3.3. Ćwiczenia

18

4.3.4. Sprawdzian postępów

20

5.

Sprawdzian osiągnięć

21

6. Literatura

27

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o podstawowych metodach

pomiarów elementów optycznych oraz interpretowaniu wyników.

W poradniku zamieszczono:

–

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już 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 już opanowałeś określone treści,

–

ć

wiczenia, 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:

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

stosować jednostki układu SI,

−

przeliczać jednostki,

−

posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu: fizyki, charakteryzowania elementów
optycznych, dobieranie przyrządów optycznych, pomiarów elementów optycznych,

−

posługiwać się podstawowymi przyrządami pomiarowymi,

−

posługiwać się podstawowymi przyrządami justerskimi,

−

czytać schematy optyczne,

−

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 zespołów optycznych,

−

określić parametry zespołów optycznych,

−

posłużyć się optycznymi przyrządami pomiarowymi i kontrolnymi,

−

posłużyć się ławą optyczną,

−

sprawdzić paracentryczność i parafokalność obiektywów mikroskopowych,

−

sprawdzić aperturę obiektywu,

−

określić aberracje układów optycznych,

−

zbadać aberracje obiektywów,

−

określić właściwości obiektywów fotograficznych,

−

skontrolować obiektywy fotograficzne,

−

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej
i ochrony środowiska podczas dokonywania pomiarów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Pomiary parametrów obiektywów mikroskopowych

4.1.1. Materiał nauczania

Parametry zespołów optycznych

Zespoły optyczne wchodzące w skład przyrządów optycznych posiadają parametry

mające istotny wpływ na jakość urządzenia. Parametry te należy sprawdzać przed
zamontowanie zespołu. Takimi zespołami są:
–

obiektywy mikroskopowe,

–

obiektywy lunetowe,

–

obiektywy aparatów fotograficznych.

Obiektywy mikroskopowe

W zespołach tych sprawdzamy:

–

paracentryczność,

–

parafokalność,

–

aperturę numeryczną,

–

zdolność rozdzielczą,

–

aberracje.
Jeśli jeden z obiektywów wchodzących w skompletowanie danego mikroskopu jest

optymalnie zogniskowany, to po włączeniu pozostałych obiektywów obraz obserwowanego
preparatu powinien być tak samo wyraźny. Jeśli nie zachodzi potrzeba przeogniskowania
mikroskopu, to cecha ta nosi nazwę parafokalność. Jej spełnienie zależy od długości
obiektywów, określonej jako odległość płaszczyzny oporowej obiektywu do jego płaszczyzny
przedmiotowej. Obecnie długość ta dla większości obiektywów wynosi 45 mm.
W specjalnych obiektywach do mikroskopów odbiciowych, zwłaszcza polaryzacyjnych
długość obiektywu wynosi 14 mm. Fokalność zależy również od gniazda obrotowego
uchwytu (rewolweru) w który jest wkręcany obiektyw mikroskopowy.

Jeśli po uzyskaniu przez dany obiektyw ostrości oglądanego preparatu oglądamy

określony szczegół, to ten szczegół powinien być w tym samym miejscu pola widzenia przy
obserwacji pozostałych obiektywów. Własność tą nazywamy paracentrycznością
obiektywów. Zależy ona od :
–

zgrania osi gwintu osadczego i osi optycznej obiektywu,

–

prostopadłości płaszczyzny oporowej w stosunku do osi optycznej.
Paracentryczność i parafokalność sprawdzamy na specjalnym mikroskopie przez

obserwację obrazu jednorodnego pola.

Oświetlenie utworzonego obrazu przez mikroskop zależy od wielkości apertury

numerycznej obiektywu. Od wielkości apertury zależy również zdolność rozdzielcza
mikroskopu. Określenie apertury obiektywu możemy wykonać ogniskując mikroskop
z badanym obiektywem na diafragmę z małym otworkiem O przez którą w znacznej
odległości L znajduje się podziałka AB (rys. 1). Obraz rzeczywisty A’B’ zostanie utworzony
przez obiektyw w niewielkiej odległości od płaszczyzny ogniskowej obrazowej obiektywu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7

Rys. 1. Pomiar apertury obiektywu mikroskopowego [2, s. 353]

W przypadku obiektywów długoogniskowych obraz oglądamy okiem nieuzbrojonym,

a w przypadku obiektywów krótkoogniskowych należy użyć pomocniczego mikroskopu
o niewielkim powiększeniu. Do obserwacji oko ustawiamy naprzeciw otworka diafragmy.
Widzimy wtedy na tle jasnego krążka obiektywu obraz skali AB i obserwujemy jakie kreski
podziałki są widoczne na brzegu jasnego krążka źrenicy wyjściowej obiektywu. Kąt
aperturowy znajdujemy ze wzoru

L

AB

tgu

2

=

Gdzie: AB – odległo

ść

mi

ę

dzy wska

ź

nikami w poło

ż

eniu, w którym obrazy ich widzimy na

brzegach jasnego kr

ąż

ka obiektywu.

Wygodniej jest dokona

ć

pomiaru apertury obiektywów

apertometrem Abbego

.

Rys. 2. Pomiar apertury obiektywu mikroskopowego za pomocą apertometru Abbego [2, s. 354]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8

Zasada pomiaru apertometrem jest taka sama jak w poprzedniej metodzie. Różnica

polega na tym, że na drodze promieni między punktem 0 i podziałką AB ustawia się pod
kątem 45° płaskie zwierciadło. Do pomiaru apertometr kładzimy na stoliku mikroskopu tak,
aby nachylona, zwierciadlana powierzchnia apertometru była zwrócona do obserwatora.
Mikroskop z badanym obiektywem ogniskujemy na otworek, wycięty na srebrze płytki
nakrywkowej apertometru. Przesuwając apertometr ustawiamy obraz otworka w środek pola
widzenia. Po wyjęciu okulara i włożeniu diafragmy z otworkiem w tubus zobaczymy obraz
krzyża na jasnym tle obiektywu. Ramkę apertometru przesuwamy do chwili, gdy obraz krzyża
znajdzie się na brzegu diafragmy aperturowej obiektywu. Odczyty na podziałce wykonujemy
za pomocą kreski naniesionej na szklanej płytce, wstawionej w górną część przesuwnej ramki.
Odczyty wykonujemy w dwóch położeniach ramki, przy których obraz krzyża obserwujemy
na przeciwległych brzegach diafragmy aperturowej obiektywu mikroskopu. Odczyt
odpowiada wartości kąta u. Apetrurę obliczamy ze wzoru

u

n

A

sin

⋅

=

Dokładno

ść

pomiaru wynosi ±0,001.

Zdolność rozdzielczą obiektywów

mikroskopowych okre

ś

laj

ą

nieskorygowane

aberracje, wielko

ść

apertury oraz jako

ść

monta

ż

u. Do badania zdolno

ś

ci rozdzielczej

obiektywów o małym powi

ę

kszeniu (5

x

i 10

x

) u

ż

ywa si

ę

przewa

ż

nie preparatów sztucznych,

np.

siatek dyfrakcyjnych

. Do badania obiektywów o powi

ę

kszeniu wi

ę

kszym (40

x

i 100

x

)u

ż

ywa si

ę

preparatów naturalnych o dostatecznie drobnej strukturze. Do badania

obiektywów achromatycznych 40

x

mo

ż

na u

ż

y

ć

np. preparatu

pleurosigma angulatum

, a do

100

x

– preparatu

amphipleura pellucida

.

Rys. 3. Fragment preparatu pleurosigma angulatum [9, s. 345]

Do sprawdzania

jakości obrazu utworzonego przez obiektyw mikroskopowy

u

ż

ywa

si

ę

płytki Abbego. Jest klinowe szkiełko nakrywkowe na którym naniesione s

ą

ró

ż

ne znaki

(rys. 4) i grubo

ś

ci płytki w danym miejscu za pomoc

ą

podziałki.

Rys. 4. Płytka Abbego [9, s. 346]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9

Do obserwacji używamy oświetlacza Abbego z przesuwną irysową diafragmą

aperturową. Oświetlacz ten daje możliwość obserwacji w świetle prostym i skośnym.
Diafragmę przymykamy tak, aby tylko część czynnego tworu obiektywu brała udział
w tworzeniu obrazu (powinna wynosić około 2/3 średnicy wyjściowej obiektywu). Po
ustawieniu oświetlenia na stolik mikroskopu kładziemy płytkę Abbego tak aby jej grubość
w miejscu obserwacji wynosiła grubość szkiełka nakrywkowego dla danego obiektywu (na
ogół 0,16÷0,17 mm).

Aberrację sferyczną badany używając przejścia z oświetlenia prostego na oświetlenie

skośne. Jeśli brzeg obrazu jest rozmyty, to obiektyw obarczony jest aberracją sferyczną. Jeśli
podczas obserwacji pojawi się zabarwienie na brzegach obrazu to znaczy, że obiektyw
posiada aberrację chromatyczną.

Stan aberracji sferycznej można również sprawdzić obserwując obraz dyfrakcyjny punktu

w ciemnym polu. Obserwację prowadzimy z kondensorem ciemnego tła, a jako preparatu
używamy nieprzezroczystej cząsteczki np. cząsteczkę srebra. Dyfrakcyjny obraz tej cząsteczki
obserwujemy przez silny okular (G = 25

x

). Jeśli obiektyw skorygowany jest poprawnie to

obraz wygląda następująco: środkowy jasny krążek (około 80% energii) jest otoczony coraz
mniej jasnymi koncentrycznymi kołowymi prążkami.

Aberrację chromatyczną możemy rozpoznać przez zabarwienie prążków dyfrakcyjnych,

przeprowadzając obserwację w świetle białym.

Rys. 5. Przykładowe obrazy dyfrakcyjne punktu [8, s. 289]

Jakość obiektywu możemy również sprawdzić obserwując interferencyjne obrazy źrenicy

wyjściowej. Do tego celu używamy interferometru, do którego wkręcamy badany obiektyw.
Kształt uzyskanych prążków interferencyjnych określa nam jakość badanego obiektywu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

10

Rys. 6. Przykładowe obrazy interferencyjne aberracji w obiektywach mikroskopowych:

a i b) aberracja sferyczna, c) aberracja komatyczna [8, s. 296, 297, 298]

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.

Jakie parametry sprawdzamy w obiektywach mikroskopowych?

2.

Co oznacza paracentryczność i parafokalność obiektywu mikroskopowego?

3.

Jak sprawdzamy zdolność rozdzielczą obiektywów mikroskopowych?

4.

W jaki sposób możemy zmierzyć aperturę obiektywu mikroskopowego?

5.

Co sprawdzamy w obiektywie mikroskopowym za pomocą płytki Abbego?

6.

Jak sprawdzamy zdolność rozdzielczą obiektywu lunetowego?

7.

Co możemy ocenić obserwując dyfrakcyjny obraz punktu utworzony przez obiektyw
lunetowy?

8.

Jak sprawdzamy zdolność rozdzielczą obiektywu fotograficznego?

9.

W jaki sposób sprawdzamy jakość obiektywu fotograficznego?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Sprawdź paracentryczność i parafokalność obiektywu mikroskopowego o powiększeniu

10

x

.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

wyszukać

w

materiałach

dydaktycznych

informacje

dotyczące

obiektywów

mikroskopowych,

2)

wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące paracentryczności
i parafokalności obiektywów mikroskopowych,

3)

przygotować do pracy mikroskop kontrolny,

4)

zamontować badany obiektyw w mikroskopie kontrolnym,

5)

dokonać sprawdzenia paracentryczności,

6)

dokonać sprawdzenia parafokalności,

7)

zanotować spostrzeżenia z przeprowadzonej obserwaci.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

mikroskop kontrolny,

−

preparaty do obserwacji,

−

obiektyw 10

x

do sprawdzenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

11

Ćwiczenie 2

Sprawdź aperturę obiektywu mikroskopowego o powiększeniu 10

x

.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

wyszukać

w

materiałach

dydaktycznych

informacje

dotyczące

obiektywów

mikroskopowych,

2)

wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru apertury
obiektywów mikroskopowych,

3)

przygotować do pracy apertometr Abbego,

4)

przygotować do pracy mikroskop kontrolny,

5)

zamontować badany obiektyw w mikroskopie kontrolnym,

6)

zogniskować mikroskop na diafragmie z otworkiem,

7)

zamontować na stoliku mikroskopu apertometr Abbego,

8)

przeprowadzić pomiar apertury zgonie z opisem,

9)

zanotować wyniki pomiaru i swoje spostrzeżenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

mikroskop kontrolny,

−

apertometr Abbego,

−

obiektyw 10

x

do sprawdzenia,

−

instrukcja obsługi apertometru Abbego.

Ćwiczenie 3

Sprawdź zdolność rozdzielczą obiektywu mikroskopowego o powiększeniu 10

x

, 40

x

i 60

x

.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

wyszukać

w

materiałach

dydaktycznych

informacje

dotyczące

obiektywów

mikroskopowych,

2)

wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące pomiaru zdolności
rozdzielczej obiektywów mikroskopowych,

3)

przygotować do pracy preparaty mikroskopowe do badania zdolności rozdzielczej,

4)

przygotować do pracy siatkę dyfrakcyjną,

5)

zamontować badany obiektyw w mikroskopie kontrolnym,

6)

zamontować na stoliku mikroskopu preparat naturalny dla obiektywu 40 i 60

x

, a dla

obiektywu 10

x

siatkę dyfrakcyjną,

7)

zogniskować mikroskop na preparacie lub siatce dyfrakcyjnej,

8)

przeprowadzić pomiar zdolności rozdzielczej zgodnie z opisem,

9)

zanotować wyniki pomiaru i swoje spostrzeżenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

mikroskop kontrolny,

−

siatka dyfrakcyjna,

−

preparaty naturalne do badania zdolności rozdzielczej obiektywów mikroskopowych,

−

obiektyw 10

x

, 40

x

i 60

x

do sprawdzenia,

−

arkusz spostrzeżeń.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12

Ćwiczenie 4

Sprawdź jakość obiektywu mikroskopowego o powiększeniu 10

x

, 40

x

i 100

x

.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

wyszukać

w

materiałach

dydaktycznych

informacje

dotyczące

obiektywów

mikroskopowych,

2)

wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące sprawdzania jakości
obiektywów mikroskopowych,

3)

przygotować do pracy płytkę Abbego,

4)

przygotować do pracy kondensor ciemnego tła,

5)

przygotować do pracy mikroskop kontrolny,

6)

zamontować badany obiektyw w mikroskopie kontrolnym,

7)

zogniskować mikroskop na diafragmie z otworkiem,

8)

zamontować na stoliku mikroskopu płytkę Abbego,

9)

obejrzeć dyfrakcyjny obraz punktu uzyskany przez obiektyw w ciemnym polu oraz przy
oświetleniu skośnym,

10)

zanotować obraz aberracyjny punktu,

11)

określić aberracje,

12)

zanotować swoje spostrzeżenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

mikroskop kontrolny,

−

kondensor ciemnego tła,

−

okular 20

x

,

−

płytka Abbego,

−

obiektyw 10

x

, 40

x

i 100

x

do sprawdzenia,

−

instrukcja wykonania sprawdzenia jakości obrazu.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1)

zdefiniować pojęcia paracentryczności i parafokalnośći obiektywów
mikroskopowych?

2)

opisać zastosowanie apertometru Abbego?

3)

opisać

sposób

pomiaru

zdolności

rozdzielczej

obiektywu

mikroskopowego?

4)

opisać sposób oceny jakości obiektywu mikroskopowego?

5)

sprawdzić paracentryczność i parafokalność?

6)

dokonać

pomiaru

zdolności

rozdzielczej

obiektywu

mikroskopowego?

7)

ocenić jakość obiektywu mikroskopowego

8)

dokonać pomiaru apertury obiektywu mikroskopowego?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13

4.2. Pomiary parametrów obiektywów lunetowych

4.2.1. Materiał nauczania

Obiektywy lunetowe

W zespołach tych sprawdzamy:

−

zdolność rozdzielczą,

−

aberracje.

Do badania zdolności rozdzielczej lunet używa się długoogniskowego kolimatora K

z testem zdolności rozdzielczej. Pomiaru dokonujemy w układzie jak na rys 7.

Rys. 7. Schemat do badania zdolności rozdzielczej obiektywu lunetowego [2, s. 379]

Obraz tego testu utworzony przez sprawdzany obiektyw OB w jego płaszczyźnie

ogniskowej, obserwujemy przez mikroskop M. Jeśli obiektyw jest dobrze skorygowany
i wykonany to utworzone przez niego obrazy kresek testu będą ostre i kontrastowe.
Jakość obrazu oceniamy najczęściej przez obserwacją gwiazdy (małego otworka
przewierconego w płytce metalowej i silne oświetlenie od tyłu) ustawionej w odległości
30÷40 m.

Można też stosować metody autokolimacji.

Rys. 8. Układ do badania aberracji w obiektywach lunetowych. [2, s. 380].

Dyfrakcyjny obraz punku osiowego, utworzony przez dobrze skorygowany obiektyw,

przedstawia jasny krążek otoczony jednym lub dwoma słabo widocznymi prążkami.
Zniekształcenie takiego obrazu wskazuje na wady obiektywu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14

Rys. 9. Dyfrakcyjne obrazy punktu [2, s. 381]

Grupa A:

obiektyw dobrze skorygowany,

Grupa B:

obiektyw niedokorygowany i przkorygowany,

Grupa C:

obiektyw posiada aberrację sferyczną,

Grupa D:

obiektyw źle wycentrowany z występującą komą,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

15

Grupa E:

występuje w obiektywie astygmatyzm,

Grupa F:

występuje w obiektywie smużystość szkła,

Grupa G:

występują w obiektywie naprężenia w szkle soczewek,

Grupa H:

występują w obiektywie naprężenia w wyniku montażu,

Grupa I:

występuje nieprawidłowe trzypunktowe podparcie soczewek,

Grupa K:

występuje wygięcie zbyt cienkiego obiektywu.

Aberrację chromatyczną obiektywu oceniamy obserwując barwny dyfrakcyjny obraz punku
przy odsuwaniu i przysuwaniu mikroskopu.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.

Jak sprawdzamy zdolność rozdzielczą obiektywu lunetowego?

2.

Co możemy ocenić obserwując dyfrakcyjny obraz punktu utworzony przez obiektyw
lunetowy?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Sprawdź aberracje w obiektywie lunetowym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące obiektywów lunetowych,

2)

wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące lunet autokolimacyjnych,

3)

wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące sprawdzania aberracji
w obiektywach lunetowych,

4)

przygotować stanowisko do sprawdzania aberracji w obiektywie lunetowym według
rysunku,

5)

dokonać obserwacji dyfrakcyjnego obrazu punktu uzyskanego przez badany obiektyw,

6)

naszkicować uzyskane obrazy,

7)

na podstawie uzyskanego obrazu określić jakie aberracje posiada badany obiektyw,

8)

zanotować wyniki pomiaru i swoje spostrzeżenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

mikroskop kontrolny,

−

płytka płaskorównoległa,

−

stanowisko do badania aberracji w obiektywach lunetowych,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

16

−

obiektyw lunetowy,

−

instrukcja obsługi stanowiska pomiarowego.

Ćwiczenie 2

Sprawdź zdolność rozdzielczą obiektywu lunetowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące obiektywów lunetowych,

2)

wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące kolimatorów,

3)

wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące sprawdzania zdolności
rozdzielczej w obiektywach lunetowych,

4)

przygotować stanowisko do sprawdzania zdolności rozdzielczej w obiektywie lunetowym
według rysunku,

5)

sprawdzić zdolność rozdzielczą badanego obiektywu,

6)

zanotować wyniki pomiaru i swoje spostrzeżenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kolimator z testem zdolności rozdzielczej,

−

stanowisko do badania zdolności rozdzielczej w obiektywach lunetowych,

−

obiektyw lunetowy,

−

instrukcja obsługi stanowiska pomiarowego,

−

arkusz spostrzeżeń.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1)

opisać

sposób

pomiaru

zdolności

rozdzielczej

obiektywu

lunetowego?

2)

opisać sposób oceny jakości obiektywu lunetowego?

3)

dokonać pomiaru zdolności rozdzielczej obiektywu lunetowego?

4)

dokonać oceny jakości obiektywu lunetowego?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17

4.3.

Pomiary parametrów obiektywów fotograficznych

4.3.1. Materiał nauczania

Obiektywy fotograficzne.

W zespołach tych sprawdzamy:

−

zdolność rozdzielczą,

−

centralność układu,

−

aberracje,

−

naprężenia.

Zdolność rozdzielczą obiektywów fotograficznych określa się liczbą rozdzielonych linii

w płaszczyźnie filmu, przypadających na 1 mm. Testy kreskowe (rys. 10) umieszcza się
w odległości co najmniej dwudziestu ogniskowych obiektywu.

Rys. 10. Testy do badania zdolności rozdzielczej obiektywów fotograficznych:

a) kreskowy, b) gwiaździsty [2, s. 384, 385]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

18

Badany obiektyw montuje się w próbnej kamerze i fotografuje się dużą tablicę testową

obejmującą całe pole widzenia badanego obiektywu. Fotografię testu sprawdzamy przez lupę.
Zdolność rozdzielczą określa test elementarny, którego wszystkie kierunki dają się jeszcze
zaobserwować.

Przy ocenie zdolności rozdzielczej należy uwzględnić kontrastowość rozdzielonych

testów, co sprawdzamy przez porównanie z wzorcowymi układami.

Dobra jakość obrazu obiektywu fotograficznego zależy od jakości korekcji układu oraz

od dokładności wykonania, przede wszystkim od centralności, dokładności powierzchni,
grubości i zachowania współczynnika załamania szkła elementów optycznych, jak również od
zachowania odległości między elementami optycznymi.

Jakość centrowania możemy ocenić przez obserwację obrazu punktu świecącego,

utworzonego przez badany obiektyw w środku pola. Punkt ten realizujemy przez wykonanie
okrągłego otworka w nieprzezroczystym ekranie i oświetlenie silnym światłem. Dyfrakcyjny
obraz punktu rozpatrujemy przez lupę lub mikroskop. Jego kształt i rozkład oświetlenia
pozwala określić jakość obiektywu podobnie jak w lunetach.

Naprężenia sprawdzać będziemy za pomocą urządzeń polaryzacyjnych omówionych

w poradniku modułu 731[04].Z1.02 Dobieranie przyrządów optycznych.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.

Jak sprawdzamy zdolność rozdzielczą obiektywu fotograficznego?

2.

W jaki sposób sprawdzamy jakość obiektywu fotograficznego?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Sprawdź jakość obiektywu fotograficznego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

wyszukać

w

materiałach

dydaktycznych

informacje

dotyczące

obiektywów

fotograficznych,

2)

wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące sprawdzania aberracji
w obiektywach fotograficznych,

3)

przygotować stanowisko do sprawdzania aberracji w obiektywie fotograficznym,

4)

dokonać obserwacji dyfrakcyjnego obrazu punktu uzyskanego przez badany obiektyw,

5)

naszkicować uzyskane obrazy,

6)

na podstawie uzyskanego obrazu określić jakość badanego obiektywu,

7)

zanotować wyniki pomiaru i swoje spostrzeżenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

lupa,

−

mikroskop kontrolny,

−

płytka płaskorównoległa,

−

stanowisko do badania aberracji w obiektywach fotograficznych,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19

−

obiektyw fotograficzny,

−

ekran z otworkiem,

−

silne źródło światła,

−

instrukcja obsługi stanowiska pomiarowego,

−

arkusz spostrzeżeń.

Ćwiczenie 2

Sprawdź zdolność rozdzielczą obiektywu fotograficznego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące obiektywów lunetowych,

2)

wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące kolimatorów,

3)

wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące sprawdzania zdolności
rozdzielczej w obiektywach lunetowych,

4)

przygotować stanowisko do sprawdzania zdolności rozdzielczej w obiektywie lunetowym
według rysunku,

5)

sprawdzić zdolność rozdzielczą badanego obiektywu,

6)

zanotować wyniki pomiaru i swoje spostrzeżenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

test zdolności rozdzielczej,

−

lupa,

−

próbna kamera aparatu fotograficznego,

−

stanowisko do badania zdolności rozdzielczej w obiektywach fotograficznych,

−

obiektyw fotograficzny,

−

instrukcja obsługi stanowiska pomiarowego,

−

arkusz spostrzeżeń.

Ćwiczenie 3

Sprawdź naprężenia w obiektywie fotograficznym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

wyszukać

w

materiałach

dydaktycznych

informacje

dotyczące

obiektywów

fotograficznych,

2)

wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące polaryskopów,

3)

wyszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące sprawdzania naprężeń
w obiektywach lunetowych,

4)

przygotować stanowisko do sprawdzania naprężeń w obiektywie fotograficznym,

5)

sprawdzić naprężenia badanego obiektywu,

6)

zanotować wyniki pomiaru i swoje spostrzeżenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

polaryskop

−

stanowisko do badania naprężeń w obiektywach fotograficznych,

−

obiektyw fotograficzny,

−

instrukcja obsługi stanowiska pomiarowego,

−

arkusz spostrzeżeń.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1)

opisać

sposób

pomiaru

zdolności

rozdzielczej

obiektywu

fotograficznego?

2)

opisać sposób oceny jakości obiektywu fotograficznego?

3)

dokonać pomiaru zdolności rozdzielczej obiektywu fotograficznego?

4)

dokonać oceny jakości obiektywu fotograficznego?

5)

określić jakość obiektywu fotograficznego?

6)

sprawdzić centralność obiektywu fotograficznego?

7)

sprawdzić naprężenia w obiektywie fotograficznym?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

21

5.

SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1.

Przeczytaj uważnie instrukcję.

2.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

3.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

4.

Test zawiera 24 zadania. Do każdego zadania dołączone są 4 możliwe odpowiedzi. Tylko
jedna jest prawidłowa.

5.

Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki należy 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 odłóż jego rozwiązanie
na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

9.

Na rozwiązanie testu masz 45 min.

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. W obiektywach mikroskopowych sprawdzamy

a)

parafokalność.

b)

współczynnik załamania.

c)

kąt odchylenia promienia.

d)

zabarwienie.

2.

Paracentryczność zależy od
a)

ustawienia stolika w mikroskopie.

b)

czystości obiektywu.

c)

zgrania osi gwintu obiektywu z osią optyczną mikroskopu.

d)

rodzaju obiektywu.

3.

Paracentryczność i parafokalność sprawdzamy

a)

za pomocą lunety autokolimacyjnej.

b)

za pomocą kolimatora.

c)

za pomocą apertometru Abbego.

d)

na specjalnym mikroskopie.

4.

Aperturę mierzymy w obiektywach

a)

lunetowych.

b)

fotograficznych.

c)

projekcyjnych.

d)

mikroskopowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

22

5.

Apertoometr Abbego do pomiaru apertury obiektywu umieszczamy

a)

obok mikroskopu.

b)

na stoliku mikroskopu.

c)

pomiędzy obiektywem i okularem.

d)

pod stolikiem mikroskopu.

6.

Aperturę obiektywu mikroskopowego obliczamy ze wzoru
a)

α

α

′

⋅′

=

⋅

sin

sin

n

n

.

b)

d

d

′

−

=

γ

.

c)

u

n

A

sin

⋅

=

.

d)

A

a

o

λ

=

.

7.

Zdolno

ść

rozdzielc

ą

obiektywów mikroskopowych okre

ś

la

a)

jako

ść

monta

ż

u.

b)

rodzaje soczewek.

c)

rodzaj szkła.

d)

sposób mocowania soczewek.

8.

Do badania zdolno

ś

ci rozdzielczej obiektywów mikroskopowych o małym powi

ę

kszeniu

u

ż

ywamy preparatu

a)

pleurosigma angulatum.

b)

amphipleura pellucida.

c)

j

ą

dra szczura.

d)

siatki dyfrakcyjnej.

9.

Do badania zdolno

ś

ci rozdzielczej obiektywów mikroskopowych o powi

ę

kszeniu 100

x

u

ż

ywamy preparatu

a)

pleurosigma angulatum.

b)

amphipleura pellucida.

c)

j

ą

dra szczura.

d)

siatki dyfrakcyjnej.

10.

Do badania zdolno

ś

ci rozdzielczej obiektywów mikroskopowych o powi

ę

kszeniu 40

x

u

ż

ywamy preparatu

a)

pleurosigma angulatum.

b)

amphipleura pellucida.

c)

j

ą

dra szczura.

d)

siatki dyfrakcyjnej.

11.

Płytka Abbego słu

ż

y do

a)

pomiaru apertury.

b)

badania zdolno

ś

ci rozdzielczej.

c)

badania jako

ś

ci obrazu.

d)

parafokalno

ś

ci.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

23

12.

Zabarwienie na brzegach obrazu świadczy o istnieniu aberracji

a)

sferycznej.

b)

astygmatyzmu.

c)

komy.

d)

chromatycznej.

13.

Równe koncentryczne jasne pierścienie w obrazie dyfrakcyjnym punktu świadczą o

a)

istnieniu aberracji sferycznej.

b)

braku aberracji w układzie.

c)

istnieniu komy.

d)

istnieniu dystorsji.

14.

Do badania zdolności rozdzielczej lunet używamy

a)

długoogniskowego kolimatora.

b)

lunety.

c)

lunety autokolimacyjnej.

d)

lupy.

15.

Do badania jakości obrazu obiektywów lunetowych gwiazdę ustawiamy w odległości

a)

10÷30 m.

b)

20÷40 m.

c)

30÷50 m.

d)

40÷60 m.

16.

Do badania zdolności rozdzielczej obiektywów fotograficznych test ustawiamy
w odległości

a)

10 ogniskowych obiektywu.

b)

20 ogniskowych obiektywu.

c)

30 ogniskowych obiektywu.

d)

40 ogniskowych obiektywu.

17.

Badanie naprężeń w obiektywach fotograficznych przeprowadzamy za pomocą urządzeń

a)

interferencyjnych.

b)

dyfrakcyjnych.

c)

polaryzacyjnych.

d)

autokolimacyjnych.

18.

Jakość centrowania obiektywów fotograficznych oceniamy przez obserwację obrazu

a)

punktu świecącego.

b)

testu kreskowego.

c)

testu gwieździstego.

d)

punktu nieskończenie odległego.

19.

Jakość obiektywu fotograficznego oceniamy poprzez obserwację

a)

punktu świecącego.

b)

testu kreskowego.

c)

dyfrakcyjnego obrazu punktu.

d)

nieskończenie odległego punktu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

24

20.

Dyfrakcyjny obraz punktu przy ocenie obiektywu fotograficznego rozpatrujemy przez

a)

lupę.

b)

lunetę.

c)

gołym okiem.

d)

okulary.

21.

Pokazany schemat przedstawia sposób pomiaru

a)

zdolności rozdzielczej obiektywów lunetowych.

b)

zdolności rozdzielczej obiektywów mikroskopowych.

c)

zdolności rozdzielczej obiektywów fotograficznych.

d)

zdolność rozdzielczą okularów lunetowych.

22.

Podany niżej rysunek przedstawia

a)

siatkę dyfrakcyjną.

b)

płytkę Abbego.

c)

apertometr Abbego.

d)

siatkę milimetrową.

23.

Rysunek przedstawia obraz dyfrakcyjny punktu utworzonego przez obiektyw
mikroskopowy obarczony aberracją

a)

sferyczną.

b)

chromatyczną.

c)

astygmatyzm.

d)

komę.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

25

24.

Pokazany test służy do badania zdolności rozdzielczej

a)

obiektywów mikroskopowych.

b)

obiektywów lunetowych.

c)

obiektywów fotograficznych.

d)

obiektywów teleskopów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

26

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko..........................................................................................

Dokonywanie pomiarów zespołów optycznych

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

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

27

6.

LITERATURA

1.

Chalecki J.: Przyrządy optyczne. WNT, Warszawa 1979

2.

Hanc T.: Pomiary Optyczne. WNT, Warszawa 1964

3.

Jóźwicki R: Optyka Instrumentalna. WNT, Warszawa 1970

4.

Krawcow J. A., Orłow J. I.: Optyka geometryczna ośrodków jednorodnych. WNT,
Warszawa 1993

5.

Legun Z.: Technologia elementów optycznych. WNT, Warszawa 1982

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