Начертить схему оптической системы измерительной ветви (в масштабе) с ходом лучей и сводкой конструктивных параметров

СОДЕРЖАНИЕ

		Стр.
	Общие указания по выполнению и оформлению домашнего задания
	Содержание задач
	Задача № 1
	Задача № 2
	Задача № 3
	Задача № 4
	Задача № 5
	Список рекомендуемых источников информации
	Приложения
	Приложение А. Форма титульного листа
	Приложение Б. Иллюстрации к задачам
	Приложение В. Исходные данные
	Приложение Г. Списки студентов и варианты задач

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

И ОФОРМЛЕНИЮ ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ

Домашнее задание направлено на изучение студентами компенсационного метода контроля асферических поверхностей. В процессе выполнения задания студент рассчитывает компенсационные системы, используя метод компенсации аберраций нормалей. Результаты расчетов конструктивных параметров компенсационных систем используются для расчета хода лучей с помощью компьютерных программ (например, “Призма”, “OPAL” и др).

Каждый студент решает задачи в соответствии с данными приложения Г, где сформирована таблица вариантов задания. Выполненное студентом задание должно быть оформлено на листах формата А4 на компьютере в каком-либо текстовом редакторе, причем высота букв текста должна быть не менее 1,8 мм. Отчет о выполнении домашнего задания должен содержать следующие структурные элементы:

1) титульный лист с обязательным указанием порядкового номера, закрепленного за каждым студентом, а также номеров задач и вариантов (см. приложение Г);

2) условия задач с исходными данными по предложенным задачам;

3) решение задач по формулам;

4) графические материалы по результатам расчетов;

4) список использованных источников информации;

5) приложения (распечатки расчетов по компьютерным программам).

При оформлении решения задач следует привести формулы, по которым выполняются расчеты, выделив эти формулы в отдельную строку. Все использованные в формуле символы, (если они ранее не присутствовали в отчете по данному домашнему заданию), следует пояснить в тексте, следующем за формулой.

Формулы полезно нумеровать порядковой нумерацией арабскими цифрами в круглых скобках. Номера формул занимают крайние правое положение в строке.

Если расчет выполняется по известным формулам, то следует дать ссылку на источник информации, где содержится теоретический материал. В том случае, когда для расчета требуется выполнить преобразования известных формул, следует изложить этот оригинальный материал подробно.

Пример 1

Расчет продольных аберраций нормалей к параболической поверхности проводим по известной формуле

Ds_n = r₀ tg² j / 2 , (2.6)

где r₀ -радиус кривизны при вершине параболической поверхности, j - угол наклона нормали к оптической оси.

Если расчет параметра выполняется единственный раз, то его желательно оформить в виде ряда последовательных равенств по схеме: вычисляемый параметр - формула - подстановка чисел в формулу - результат с указанием размерности.

Пример 2

Ds_n = r₀ tg² j / 2 = (-100) ´ 0,2²/ 2 =2 мм.

Когда требуется вычислить значения одного и того же параметра при различных исходных данных, то результаты вычислений предпочтительно свести в таблицу, в которой будут содержаться значения переменных исходных данных.

Пример 3

В таблице представлены результаты вычислений по формуле (2.6) значений продольных аберраций нормалей при различных значениях углов наклона нормалей.

Таблица - Поперечные аберрации плоскопараллельной пластинки

Значения тангенсов углов наклона нормалей(tg j)	0,05	0,1	0,15	0,2	0,25
Значения продольных аберраций нормалей (Dsn, мм)	0,125	0,5	1,125	2,0	3,125

Величины, которые необходимо вычислить по условию задачи, следует подчеркнуть, как это показано в примере 2. Промежуточные величины подчеркивать не следует.

Округления величин, предложенных в исходных данных, а также округление результатов промежуточных расчетов, не допускаются. При вычислениях следует пользоваться калькуляторами, а также компьютерами и известными компьютерными технологиями, направленными на решение математических задач.

Чертежи оптических элементов с ходом лучей следует выполнять в масштабе с использованием графических редакторов или вручную. На графиках следует показывать координатную сетку и размерность величин, откладываемых по осям.

Исходные к задачам представлены в приложении В. В всех задачах элементы измерительных систем расположены в воздушной среде.

Иллюстрации к задачам представлены в приложении Б.

СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАЧ

Задача № 1

Исходные данные в табл. 1; иллюстрация на рис. 1

Для контроля формы АП оптической детали со световым диаметром Dи толщинойdприменяется интерферометр, схема которого дана на рис. 1. Контролируемая поверхность описывается уравнением вида: x² + y² + a₁ z + a₂ z² = 0.

Источник в интерферометре – He-Ne лазер, излучающий на длине волны l =0,6328 мкм. В качестве эталон-компенсатора используется выпукло-плоская линза, плоская поверхность которой компенсирует аберрации нормалей контролируемой АП, а выпуклая поверхность выполняет функцию эталона.

Рассчитать параметры и характеристики измерительной ветви интерферометра в следующей последовательности:

1) для крайнего луча, идущего в сторону эталон-компенсатора, вычислить продольную аберрацию нормали Δs’_n, а также угол jнаклона нормали к оптической оси;

2) вычислить показатель преломления n стекла, из которого будет изготовлен эталон-компенсатор и выбрать по каталогу наиболее подходящее оптическое стекло;

3) вычислить толщину d_в воздушного промежутка между контролируемой АП и компенсирующей поверхностью эталон-компенсатора;

4) вычислить расстояние s – удаление вершины гомоцентрического пучка лучей, который падает на компенсирующую поверхность, а также необходимый световой диаметр D_к компенсирующей поверхности;

5) задав толщину эталон-компенсатора d_к » D_к /10,вычислить радиус кривизны r_э эталонной поверхности компенсатора;

6) вычислить остаточные аберрации компенсационной системы в автоколлимационном ходе лучей (для пяти лучей) и построить график зависимости остаточных волновых аберраций от тангенсов апертурных углов лучей, входящих в измерительную ветвь интерферометра.

Примечание: остаточные волновые аберрации вычислять с помощью компьютерной программы для расчета реальных лучей через оптическую систему.

Начертить схему оптической системы измерительной ветви (в масштабе) с ходом лучей и сводкой конструктивных параметров.