Линза часы

редактировать

Часы на объективе

A Часы на объективе - это механический циферблатный индикатор, который используется для измерения диоптрийности мощность объектива . Это специализированная версия сферометра . Линзовые часы измеряют кривизну поверхности, но дают результат в виде оптической силы в диоптриях, если предположить, что линза сделана из материала с определенным показатель преломления.

Содержание

1 Как это работает
2 Радиус кривизны
- 2.1 Пример - поправка на показатель преломления
3 Оценка толщины
4 См. Также
5 Ссылки

Как это работает

Часы объектива имеют три заостренных зонда, которые соприкасаются с поверхностью объектива. Два внешних датчика фиксируются, а центральный перемещается, убираясь, когда инструмент прижимается к поверхности линзы. Когда зонд втягивается, стрелка на циферблате поворачивается на величину, пропорциональную расстоянию.

Использование и измерения с использованием калиброванных часов объектива

Оптическая сила $ϕ {\ displaystyle \ phi}$ $\ phi$ поверхности определяется как

ϕ = 2 (n - 1) s (D / 2) 2, {\ displaystyle \ phi = {2 (n-1) s \ over (D / 2) ^ {2}},}

\ phi = {2 (n-1) s \ over (D / 2) ^ {2}},

где $n {\ displaystyle n}$ $n$ - показатель преломления стекла, $s {\ displaystyle s}$ $s$ - вертикальное расстояние (sagitta ) между центральным и внешним зондами, и $D {\ displaystyle D}$ $D$ - горизонтальное разделение внешних датчиков. Чтобы вычислить $ϕ {\ displaystyle \ phi}$ $\ phi$ в диоптриях, оба $s {\ displaystyle s}$ $s$ и $D {\ displaystyle D}$ $D$ должен быть указан в метрах.

Типичные часы объектива откалиброваны для отображения силы поверхности стекла короны с показателем преломления 1,523. Если линза изготовлена из другого материала, показания должны быть скорректированы с учетом разницы в показателе преломления.

Измерение обеих сторон линзы и сложение поверхностных сил вместе дает приблизительную оптическую силу всей линзы. (Это приближение основано на предположении, что линза относительно тонкая.)

Радиус кривизны

Радиус кривизны $R {\ displaystyle R}$ $R$ поверхности можно получить из оптической силы, определяемой часами объектива, по формуле

R = (n - 1) ϕ, {\ displaystyle R = {(n- 1) \ over \ phi},}

R = {(n-1) \ over \ phi},

где $n {\ displaystyle n}$ $n$ - это показатель преломления, для которого откалиброваны часы объектива, независимо от фактического индекса объектива. измеряется. Если линза сделана из стекла с другим индексом $n 2 {\ displaystyle n_ {2}}$ $n_ {2}$ , истинную оптическую силу поверхности можно получить, используя

ϕ = (n 2 - 1) Р. {\ displaystyle \ phi = {(n_ {2} -1) \ over R}.}

\ phi = {(n_ {2} -1) \ over R}.

Пример - коррекция показателя преломления

A двояковогнутая линза из бесцветного стекла с Индекс 1,7 измеряется часами с линзами, откалиброванными для стекла заводной головки с индексом 1,523. Для этого конкретного объектива часы объектива дают поверхностную силу от -3,0 до -7,0 диоптрий (дптр). Поскольку часы откалиброваны для другого показателя преломления, оптическая сила линзы не является суммой поверхностных сил, определяемых часами. Вместо этого оптическая сила линзы получается следующим образом:

Сначала получают радиусы кривизны:

R 1 = (1,523 - 1) - 3,0 dpt = - 0,174 м {\ displaystyle R_ { 1} = {(1.523-1) \ over -3.0 \ \ mathrm {dpt}} = - 0.174 \ \ mathrm {m}}

R_ {1} = {(1.523-1) \ over -3.0 \ {\ mathrm {dpt}}} = - 0.174 \ {\ mathrm {m}}

R 2 = (1.523 - 1) - 7.0 dpt = - 0.0747 м {\ displaystyle R_ {2} = {(1.523-1) \ over -7.0 \ \ mathrm {dpt}} = - 0.0747 \ \ mathrm {m}}

R_ {2} = {(1.523-1) \ over -7.0 \ {\ mathrm {dpt}}} = - 0,0747 \ {\ mathrm {m}}

Затем получают оптические силы каждой поверхности:

ϕ 1 знак равно (1,7 - 1) - 0,174 м = - 4,02 dpt {\ displaystyle \ phi _ {1} = {(1,7-1) \ over -0,174 \ \ mathrm {m}} = - 4,02 \ \ mathrm {dpt }}

\ phi _ {1} = {(1.7-1) \ over -0.174 \ {\ mathrm {m}}} = - 4.02 \ {\ mathrm {dpt}}

ϕ 2 = (1,7 - 1) - 0,0747 м = - 9,37 dpt {\ displaystyle \ phi _ {2} = {(1,7-1) \ over -0.0747 \ \ mathrm {m}} = - 9,37 \ \ mathrm {dpt}}

\ phi _ {2} = {(1.7-1) \ over -0.0747 \ {\ mathrm {m}}} = - 9.37 \ {\ mathrm {dpt}}

Наконец, если линза тонкая, можно добавить силы каждой поверхности, чтобы получить приблизительную оптическую силу всей линзы: -13,4 диоптрии. Фактическая мощность, измеренная с помощью вертометра или линзометра, может отличаться на 0,1 диоптрии.

Оценка толщины

Линзовые часы также можно использовать для оценки толщины тонких объектов, таких как жесткие или газопроницаемые контактные линзы. В идеале для этого следует использовать контактную линзу, но можно использовать часы с линзой, если измеритель толщины с круговой шкалой недоступен. Для этого контактную линзу кладут вогнутой стороной вверх на стол или другую твердую поверхность. Затем на него опускают часы объектива, так что центральный зубец контактирует с линзой как можно ближе к ее центру, а внешние выступы опираются на стол. Толщина линзы тогда равна sagitta $s {\ displaystyle s}$ $s$ в приведенной выше формуле и может быть рассчитана по показаниям оптической силы, если известно расстояние между внешними выступами.

См. Также

Ссылки

Хит, Роберт С. (1887). Трактат по геометрической оптике. Издательство Кембриджского университета. Хит: Трактат по геометрической оптике.
Холл, М.Б. (1975). Роль Королевского общества в распространении информации в семнадцатом веке. Примечания и отчеты Лондонского королевского общества. Лондонское королевское общество.
Холл, М. (1991). Содействие экспериментальному обучению: эксперимент и Королевское общество 1660–1727. Кембридж, Англия: Cambridge University Press.
Heilbron, J. L. (1983). Физика в Королевском обществе во время президентства Ньютона. Лос-Анджелес: Мемориальная библиотека Уильяма Эндрюса Кларка.
Томас, Т. (1812). История Королевского общества от его учреждения до конца восемнадцатого века. Лондон: Королевское общество.
Сеппер, Деннис Л. (1994). Оптические сочинения Ньютона: управляемое исследование. Нью-Брансуик, Нью-Джерси: Университетское издательство Рутгера.