OPTYKA
W INSTRUMENTACH
GEODEZYJNYCH
Prawa Euklidesa:
1. Promień padający i odbity znajdują się w jednej płaszczyz
nie przechodzÄ…cej
przez prostopadłą wystawioną do powierzchni zwierciadła w punkcie odbicia.
2. Kąt padania jest równy kątowi odbicia.
Ä… = ²
Prawa załamania:
Promienie świetlne przechodząc z jednego ośrodka przezroczystego do drugiego
ulegają załamaniu wg prawa Snelliusa:
1. Promień padający i załamany znajdują w jednej płaszczyz
nie przechodzÄ…cej 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 kÄ…ta padania Ä… do sinusa kÄ…ta zaÅ‚amania ² jest wartoÅ›ciÄ… staÅ‚Ä… to tzw.
współczynnik zaÅ‚amania Å›wiatÅ‚a drugiego oÅ›rodka wzglÄ™dem pierwszego, n = sin Ä… / sin ² .
Kąty padania i załamania są liczone od
normalnej do powierzchni, a nie od samej
powierzchni.
Podstawowe elementy i urzÄ…dzenia 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 przedstawiajÄ…ce 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 ł , następuje w nim
dwukrotne załamanie promienia.
KÄ…t pomiÄ™dzy kierunkiem padania i kierunkiem wyjÅ›cia ´ nazywa siÄ™ kÄ…tem
odchylenia. Kąt ten jest wprost proporcjonalny do kąta wierzchołkowego,
Å‚amiÄ…cego Å‚.
Zastosowanie klinów optycznych:
w mikrometrach optycznych
i dalmierzach dwuobrazowych.
Płytka płaskorównolegla - szczególny przypadek klina optycznego, kąt
łamiący ł 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.
Wzór przybliżony
n -ð1
x =ð h ×ð ×ðtgað
n
Zastosowanie:
w mikrometrach
optycznych (dokładne
teodolity i niwelatory
precyzyjne),
w dalmierzach
dwuobrazowych.
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.
a b c d
skupiające: a  dwuwypukła, b  płasko-wypukła, c- wklęsło-wypukła, d - zerowa
b c
a
rozpraszające: a  dwu-wklęsła, b  płasko-wklęsła, c  wypukło-wklęsła
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 skupiajÄ…ca 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
LunetÄ™ charakteryzujÄ… 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)