光學(xué)測(cè)量原理及技術(shù)

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1、第一章、對(duì)準(zhǔn)、調(diào)焦?對(duì)準(zhǔn)、調(diào)焦的定義、目的;1.對(duì)準(zhǔn)又稱橫向?qū)?zhǔn),是指一個(gè)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)與比較標(biāo)志在垂直瞄準(zhǔn)軸方向像的重合或置中。目的:瞄準(zhǔn)目標(biāo)(打靶);精確定位、測(cè)量某些物理量(長(zhǎng)度、角度度量)。2、調(diào)焦又稱縱向?qū)?zhǔn),是指一個(gè)目標(biāo)像與比較標(biāo)志在瞄準(zhǔn)軸方向的重合。目的:--使目標(biāo)與基準(zhǔn)標(biāo)志位于垂直于瞄準(zhǔn)軸方向的同一個(gè)面上,也就是使二者位于同一空間深度;--使物體(目標(biāo))成像清晰;--確定物面或其共軛像面的位置——定焦。人眼調(diào)焦的方法及其誤差構(gòu)成;清晰度法:以目標(biāo)和標(biāo)志同樣清晰為準(zhǔn)則;消視差法:眼睛在垂直視軸方向上左右擺動(dòng),以看不出目標(biāo)和標(biāo)志有

2、相對(duì)橫移為準(zhǔn)則??蓪⒖v向調(diào)焦轉(zhuǎn)變?yōu)闄M向?qū)?zhǔn)。清晰度法誤差源:幾何焦深、物理焦深;消視差法誤差源:人眼對(duì)準(zhǔn)誤差;幾何焦深:人眼觀察目標(biāo)時(shí),目標(biāo)像不一定能準(zhǔn)確落在視網(wǎng)膜上。但只要目標(biāo)上一點(diǎn)在視網(wǎng)膜上生成的彌散斑直徑小于眼睛的分辨極限,人眼仍會(huì)把該彌散斑認(rèn)為是一個(gè)點(diǎn),即認(rèn)為成像清晰。由此所帶來(lái)的調(diào)焦誤差,稱為幾何焦深。物理焦深:光波因眼瞳發(fā)生衍射,即使假定為理想成像,視網(wǎng)膜上的像點(diǎn)也不再是一個(gè)幾何點(diǎn),而是一個(gè)艾里斑。若物點(diǎn)沿軸向移動(dòng)Δl后,眼瞳面上產(chǎn)生的波像差小于λ/K(常取K=6),此時(shí)人眼仍分辨不出視網(wǎng)膜上的衍射圖像有什么變化。(清晰度)

3、人眼調(diào)焦擴(kuò)展不確定度:(消視差法)人眼調(diào)焦擴(kuò)展不確定度:人眼擺動(dòng)距離為b,所選對(duì)準(zhǔn)擴(kuò)展不確定度為δe,?對(duì)準(zhǔn)誤差、調(diào)焦誤差的表示方法;對(duì)準(zhǔn):人眼、望遠(yuǎn)系統(tǒng)用張角表示;顯微系統(tǒng)用物方垂軸偏離量表示;調(diào)焦:人眼、望遠(yuǎn)系統(tǒng)用視度表示;顯微系統(tǒng)用目標(biāo)與標(biāo)志軸向間距表示?常用的對(duì)準(zhǔn)方式;?光學(xué)系統(tǒng)在對(duì)準(zhǔn)、調(diào)焦中的作用;望遠(yuǎn)系統(tǒng):對(duì)準(zhǔn)擴(kuò)展不確定度調(diào)焦顯微系統(tǒng):對(duì)準(zhǔn)調(diào)焦借助光學(xué)系統(tǒng)提高對(duì)準(zhǔn)和調(diào)焦對(duì)準(zhǔn)度?提高對(duì)準(zhǔn)精度、調(diào)焦精度的途徑;書(shū)上沒(méi)有???補(bǔ)充:消視差法特點(diǎn):將縱向調(diào)焦轉(zhuǎn)變?yōu)闄M向?qū)?zhǔn);可通過(guò)選擇誤差小的對(duì)準(zhǔn)方式來(lái)提高調(diào)焦精確度;不受焦深影響第二

4、章自準(zhǔn)儀基本部件?光具座的主要構(gòu)造;?平行光管(準(zhǔn)直儀)?帶回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡(前置鏡)?透鏡夾持器?帶目鏡測(cè)微器的測(cè)量顯微鏡?底座?什么是平行光管;平行光管又稱自準(zhǔn)直儀,它的作用是提供無(wú)限遠(yuǎn)的目標(biāo)或給出一束平行光。主要由一個(gè)望遠(yuǎn)物鏡和一個(gè)安置在物鏡焦平面處的分劃板組成。?三種自準(zhǔn)直目鏡的光路簡(jiǎn)圖;1、高斯式自準(zhǔn)直目鏡特點(diǎn):亮視場(chǎng)暗刻線(透明分劃板上刻不透光刻線);視軸與平面鏡法線重合;對(duì)比度較差;有較強(qiáng)的雜散光。2、阿貝式特點(diǎn):目鏡結(jié)構(gòu)緊湊、焦距短易做成高倍率自準(zhǔn)目鏡;對(duì)比度較好;瞄準(zhǔn)視軸與自準(zhǔn)用平面鏡法線不重合;視場(chǎng)有部分遮擋

5、;可能出現(xiàn)光束切割。3、雙分劃板式特點(diǎn):亮視場(chǎng)暗刻線;對(duì)比度較好;視軸與平面鏡法線重合;結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性較難保證(要求兩塊分劃板都準(zhǔn)確位于物鏡焦面上,且二者刻線中心嚴(yán)格位于同一視軸上)?自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡、自準(zhǔn)直顯微鏡(構(gòu)成、光路簡(jiǎn)圖);自準(zhǔn)直目鏡+顯微物鏡=自準(zhǔn)直顯微鏡自準(zhǔn)直目鏡+望遠(yuǎn)物鏡=自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡自準(zhǔn)直顯微鏡補(bǔ)充:調(diào)節(jié)平行光管的目的是:是分劃刻線平面與物鏡焦平面精確重合第三章、焦距測(cè)量?放大率法的原理簡(jiǎn)圖及測(cè)量裝置;凸透鏡:凹透鏡:測(cè)量裝置:光具座(光源、波羅板、平行光管、測(cè)量顯微鏡)?放大率法焦距測(cè)量計(jì)算;見(jiàn)書(shū)33頁(yè)放大

6、率法焦距測(cè)量中的注意事項(xiàng)1.負(fù)透鏡(測(cè)量顯微鏡工作距離大于負(fù)透鏡焦距)2.光源光譜組成(色差)3.被測(cè)鏡頭像質(zhì)4.近軸焦距與全口徑焦距(球差)、測(cè)量顯微鏡NA習(xí)題P39題4、6第四章、準(zhǔn)直與自準(zhǔn)直技術(shù)?準(zhǔn)直、自準(zhǔn)直的概念;準(zhǔn)直:獲得平行光束。自準(zhǔn)直:利用光學(xué)成像原理,使物和像都在同一個(gè)平面上的方法。?實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直的方法;激光束:很好的方向性、很高的亮度,是直線性測(cè)量的理想光束進(jìn)一步提高激光束準(zhǔn)直性(平行性),可采用激光束的準(zhǔn)直技術(shù)準(zhǔn)直激光束,用來(lái)作為基準(zhǔn)直線利用倒裝望遠(yuǎn)鏡法,實(shí)現(xiàn)激光束的準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡Γ越大,激光束發(fā)散角的壓縮比越大!?自準(zhǔn)直儀

7、的類別;一般指自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡和自準(zhǔn)直顯微鏡。?實(shí)現(xiàn)自準(zhǔn)直的方法;利用光學(xué)成像原理,使物和像都在同一個(gè)平面上????自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡法測(cè)量平行差的原理;讀數(shù)減半?第一平行差、第二平行差;第一光學(xué)平行差θI:棱鏡展開(kāi)后的玻璃板在主截面內(nèi)的不平行度誤差,是由于棱鏡主截面內(nèi)的角度誤差引起的。第二光學(xué)平行差θII:棱鏡展開(kāi)后的玻璃板在垂直于主截面方向上的不平行度誤差,是由棱鏡的各個(gè)棱不平行而造成的,也稱棱差或塔差?直角棱鏡DI-90°光學(xué)平行差測(cè)量;?自準(zhǔn)直顯微鏡法測(cè)量球面曲率半徑的原理、簡(jiǎn)圖;凹面鏡凸面鏡要求顯微物鏡工作距離足夠大!?自準(zhǔn)直顯微鏡法測(cè)

8、量透鏡頂焦距的原理、簡(jiǎn)圖自準(zhǔn)直顯微鏡法一般不用于測(cè)負(fù)透鏡的焦距、頂焦距補(bǔ)充:測(cè)量焦距簡(jiǎn)圖和原理見(jiàn)課件或書(shū)上第五章、測(cè)角技術(shù)?精密測(cè)角儀的主要部件關(guān)鍵部件及其作用;精密測(cè)角儀是實(shí)現(xiàn)角度高精度測(cè)量的重要儀器;(

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