1.Panjang Fokus Sistem Optik
Panjang fokus merupakan salah satu indikator yang sangat penting dalam suatu sistem optik, untuk konsep panjang fokus kurang lebih kita sudah memahaminya, kita ulas disini.
Panjang fokus sistem optik, yang didefinisikan sebagai jarak dari pusat optik sistem optik ke fokus berkas ketika cahaya paralel datang, adalah ukuran konsentrasi atau divergensi cahaya dalam sistem optik. Kami menggunakan diagram berikut untuk mengilustrasikan konsep ini.
Pada gambar di atas, berkas datang sejajar dari ujung kiri, setelah melewati sistem optik, menyatu ke fokus bayangan F', garis perpanjangan terbalik dari sinar konvergen berpotongan dengan garis perpanjangan yang sesuai dari sinar datang sejajar di a titik, dan permukaan yang melewati titik ini dan tegak lurus sumbu optik disebut bidang belakang utama, bidang belakang utama berpotongan dengan sumbu optik di titik P2, yang disebut titik utama (atau titik pusat optik), jarak antara titik utama dan fokus bayangan, itulah yang biasa kita sebut dengan panjang fokus, nama lengkapnya adalah panjang fokus efektif bayangan.
Terlihat juga dari gambar bahwa jarak permukaan terakhir sistem optik ke titik fokus F' bayangan disebut panjang fokus belakang (BFL). Sejalan dengan itu, jika sinar sejajar datang dari sisi kanan, terdapat juga konsep panjang fokus efektif dan panjang fokus depan (FFL).
2. Metode Pengujian Panjang Fokus
Dalam prakteknya, ada banyak metode yang dapat digunakan untuk menguji panjang fokus sistem optik. Berdasarkan prinsip yang berbeda, metode pengujian panjang fokus dapat dibagi menjadi tiga kategori. Kategori pertama berdasarkan posisi bidang bayangan, kategori kedua menggunakan hubungan perbesaran dan panjang fokus untuk memperoleh nilai panjang fokus, dan kategori ketiga menggunakan kelengkungan muka gelombang berkas cahaya konvergen untuk memperoleh nilai panjang fokus. .
Pada bagian ini, kami akan memperkenalkan metode yang umum digunakan untuk menguji panjang fokus sistem optik:：
2.1CMetode olimator
Prinsip penggunaan kolimator untuk menguji panjang fokus suatu sistem optik adalah seperti terlihat pada diagram di bawah ini:
Pada gambar, pola uji ditempatkan pada fokus kolimator. Ketinggian y dari pola uji dan panjang fokus fc' dari kolimator diketahui. Setelah sinar paralel yang dipancarkan oleh kolimator dikonvergensi oleh sistem optik yang diuji dan dicitrakan pada bidang gambar, panjang fokus sistem optik dapat dihitung berdasarkan ketinggian y' dari pola uji pada bidang gambar. Panjang fokus sistem optik yang diuji dapat menggunakan rumus sebagai berikut:
2.2 GaussianMetode
Gambar skema metode Gaussian untuk menguji panjang fokus suatu sistem optik ditunjukkan seperti di bawah ini:
Pada gambar, bidang utama depan dan belakang sistem optik yang diuji direpresentasikan sebagai P dan P', dan jarak antara dua bidang utama adalah dP. Dalam metode ini, nilai dPdianggap diketahui, atau nilainya kecil dan dapat diabaikan. Sebuah benda dan layar penerima ditempatkan di ujung kiri dan kanan, dan jarak antara keduanya dicatat sebagai L, di mana L harus lebih besar dari 4 kali panjang fokus sistem yang diuji. Sistem yang diuji dapat ditempatkan pada dua posisi, masing-masing dinotasikan sebagai posisi 1 dan posisi 2. Objek di sebelah kiri dapat tergambar jelas di layar penerima. Jarak antara dua lokasi ini (dilambangkan dengan D) dapat diukur. Berdasarkan hubungan konjugasinya, kita peroleh:
Pada kedua posisi tersebut, jarak benda dicatat berturut-turut sebagai s1 dan s2, kemudian s2 - s1 = D. Melalui turunan rumus, kita dapat memperoleh panjang fokus sistem optik seperti di bawah ini:
2.3Lensometer
Lensometer sangat cocok untuk menguji sistem optik dengan panjang fokus panjang. Gambar skemanya adalah sebagai berikut:
Pertama, lensa yang diuji tidak ditempatkan pada jalur optik. Target yang diamati di sebelah kiri melewati lensa kolimasi dan menjadi cahaya paralel. Cahaya sejajar dikonvergensi oleh lensa cembung yang jarak fokusnya f2dan membentuk bayangan jelas pada bidang bayangan acuan. Setelah jalur optik dikalibrasi, lensa yang diuji ditempatkan pada jalur optik, dan jarak antara lensa yang diuji dan lensa konvergen adalah f2. Akibatnya, akibat aksi lensa yang diuji, berkas cahaya akan terfokus kembali sehingga menyebabkan pergeseran posisi bidang bayangan, sehingga menghasilkan bayangan yang jelas pada posisi bidang bayangan baru pada diagram. Jarak antara bidang bayangan baru dan lensa konvergen dilambangkan dengan x. Berdasarkan hubungan benda-bayangan, panjang fokus lensa yang diuji dapat disimpulkan sebagai:
Dalam praktiknya, lensometer telah banyak digunakan dalam pengukuran fokus atas lensa kacamata, dan memiliki keunggulan pengoperasian yang sederhana dan presisi yang andal.
2.4 AbbeRefraktometer
Refraktometer Abbe adalah metode lain untuk menguji panjang fokus sistem optik. Gambar skemanya adalah sebagai berikut:
Letakkan dua buah penggaris yang tingginya berbeda pada sisi permukaan benda lensa yang diuji, yaitu pelat skala 1 dan pelat skala 2. Tinggi pelat skala yang bersangkutan adalah y1 dan y2. Jarak antara dua pelat skala adalah e, dan sudut antara garis atas penggaris dan sumbu optik adalah u. Pelat skala dicitrakan oleh lensa yang diuji dengan panjang fokus f. Mikroskop dipasang pada ujung permukaan gambar. Dengan menggerakkan posisi mikroskop, ditemukan gambar teratas dari kedua pelat skala. Pada saat ini, jarak antara mikroskop dan sumbu optik dilambangkan dengan y. Berdasarkan hubungan objek-gambar, kita dapat memperoleh panjang fokus sebagai:
2.5 Deflektometri MoireMetode
Metode deflektometri Moiré akan menggunakan dua set aturan Ronchi dalam berkas cahaya paralel. Keputusan Ronchi adalah pola film kromium logam seperti kisi yang diendapkan pada substrat kaca, biasanya digunakan untuk menguji kinerja sistem optik. Metode ini memanfaatkan perubahan pinggiran Moiré yang dibentuk oleh dua kisi untuk menguji panjang fokus sistem optik. Diagram skema prinsipnya adalah sebagai berikut:
Pada gambar di atas, benda yang diamati setelah melewati kolimator menjadi berkas sejajar. Pada jalur optik, tanpa menambahkan lensa yang diuji terlebih dahulu, berkas paralel melewati dua kisi dengan sudut perpindahan θ dan jarak kisi d, membentuk sekumpulan pinggiran Moiré pada bidang gambar. Kemudian lensa yang diuji ditempatkan pada jalur optik. Cahaya asli yang terkolimasi, setelah dibiaskan oleh lensa, akan menghasilkan panjang fokus tertentu. Jari-jari kelengkungan berkas cahaya dapat diperoleh dengan rumus berikut：
Biasanya lensa yang diuji diletakkan sangat dekat dengan kisi pertama, sehingga nilai R pada rumus di atas sesuai dengan panjang fokus lensa. Kelebihan metode ini adalah dapat menguji panjang fokus sistem panjang fokus positif dan negatif.
2.6 OptikFiberAutokolimasiMetode
Prinsip penggunaan metode autokolimasi serat optik untuk menguji panjang fokus lensa ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Ia menggunakan serat optik untuk memancarkan sinar divergen yang melewati lensa yang diuji dan kemudian ke cermin datar. Tiga jalur optik pada gambar masing-masing mewakili kondisi serat optik di dalam fokus, di dalam fokus, dan di luar fokus. Dengan menggerakkan posisi lensa yang diuji maju mundur, Anda dapat mengetahui posisi kepala fiber pada fokus. Pada saat ini, berkas terkolimasi sendiri, dan setelah dipantulkan oleh cermin datar, sebagian besar energi akan kembali ke posisi kepala serat. Metodenya sederhana pada prinsipnya dan mudah diterapkan.
3.Kesimpulan
Panjang fokus merupakan parameter penting dari sistem optik. Pada artikel ini, kami merinci konsep panjang fokus sistem optik dan metode pengujiannya. Dikombinasikan dengan diagram skematik, kami menjelaskan definisi panjang fokus, termasuk konsep panjang fokus sisi gambar, panjang fokus sisi objek, dan panjang fokus depan ke belakang. Dalam praktiknya, ada banyak metode untuk menguji panjang fokus suatu sistem optik. Artikel ini memperkenalkan prinsip pengujian metode kolimator, metode Gaussian, metode pengukuran panjang fokus, metode pengukuran panjang fokus Abbe, metode defleksi Moiré, dan metode autokolimasi serat optik. Saya yakin dengan membaca artikel ini, Anda akan memiliki pemahaman yang lebih baik tentang parameter panjang fokus dalam sistem optik.
Waktu posting: 09 Agustus 2024
