Часть 5. Проектирование телескопа Ньютона
Задание:спроектировать оптическую систему по схеме Ньютона с фокусным расстоянием F = 800 мм, апертурой А = F/5 = 160 мм, и радиусом кривизны зеркала R = 1600 мм.
Сначала задаются параметры диапазона излучения System->Wavelengths, выбирается видимый диапазон и выставляется значение апертуры System->General. Затем создается зеркало, заданного радиуса кривизны и фокусного расстояния и заполняется таблица LDE, как показано на Рис. 5.1:
Рис. 5.1. Данные в редакторе LDE.
Рис. 5.2. Оптическая система со сферическим зеркалом.
Выводим на экран диаграмму пятна рассеяния – Рис. 5.3 (Analysis->Spot Diagrams->Standard)
Рис. 5.3. Диаграмма пятна рассеяния системы со сферическим зеркалом.
Геометрический радиус пятна рассеяния примерно на 2 порядка превышает диаметр Эйри диска, значит, система не имеет дифракционного качества. Чтобы придать ей это качество в колонке Conic вводим -1, что соответствует замене сферического зеркала на параболическое. Схема 4 иллюстрирует дифракционное качество идеализированного зеркала.
Рис. 5.4. Диаграмма пятна рассеяния после замены сферического зеркала на параболическое.
На построенной оптической системе легко показать, что лучи от изображения, полученного с использованием зеркала, совпадают с лучами, идущими от источника. Поэтому возникает необходимость вывести изображение за пределы телескопической трубки. Соответственно, необходимо поставить поворотное зеркало так, чтобы фокус изображения оказался за пределами телескопа, что можно было установить окуляр для просмотра. После чего меняем значение фокусного расстояния на меньшее так, чтобы разница между заданным фокусным расстоянием и выбранным значением была больше радиуса параболического зеркала. После этого устанавливаем поворотное зеркало и выбираем значение угла поворота изображения 90˚ (схема 5) Tools->Fold Mirrors->Add Fold Mirror.
|
|
|
Рис. 5.5. Добавление поворотного зеркала и установка его параметров
Рис. 5.6. Система с поворотным зеркалом.
После этого увеличиваем длину телескопа за счет добавления свободного пространства и экрана (выставляем расстояние от зеркала до экрана 900 мм). И регулируем параметры этого экрана (двойной клик мыши по строчке, которую только что добавили, в графе Standard) как показано на схеме 7. Это необходимо, чтобы избежать дополнительного отражения лучей от оборотной поверхности поворотного зеркала.
Рис. 5.7. Выставление параметров экрана
В итоге получаем оптическую систему с параметрами, указанными в схеме 8.
Рис. 5.8. Таблица данных LDE.
Выводим на экран полученную оптическую систему – схема 9.
Рис. 5.9. Оптическая система с поворотным зеркалом и экраном.
|
|
|
Вывод: В ходе выполнения работы спроектирован телескоп Ньютона с использованием следующих оптических элементов:
1) параболического зеркала, которое использовано для создания увеличенного изображения и достижения высокого качества изображения предмета;
2) поворотного зеркала, которое необходимо для отклонения плоскости изображения в плоскость, перпендикулярную плоскости предмета и не пересекающуюся с осью телескопа;
3) экрана, перекрывающие лучи, падающие на поворотное зеркало.
В этой работе впервые были рассмотрены функции работы с зеркалами (установление параболического и поворотного зеркал, регулировка угла поворота зеркала) и установка заградительных экранов (использовался круглый экран).
Проектирование телескопа Ньютона можно так же выполнить с использованием макроса. Данные для ввода:
FOCUS LENGTH = 800.0000
SYSTEM TYPE F/ 5.0000
DIAMETER = 160.0000
DISTANT TO MIRROR = 160.0000
ANGLE = 45.0000
Макрос:
NUMWAVE 1
WAVL 1 = 0.6328
INPUT "Длина фокуса в мм",F
PRINT "FOCUS LENGTH = ",F
INPUT "Тип системы F/" ,N
PRINT "SYSTEM TYPE F/ ",N
D=F/N
PRINT "DIAMETER = ",D
ATYP = 0
AVAL = D
INSERT 2
THIC 1 = -F
RADI 1 = -F*2
GLAS 1 = -1
CONI 1 = -1
INPUT "Расстояние до поворотного зеркала, мм",L
|
|
|
PRINT "DISTANT TO MIRROR = ",L
THIC 2 = L
THIC 1 = -(F-L)
GLAS 2 = -1
INSERT 2
SURFTYPE 2, 11
INSERT 4
SURFTYPE 4, 11
SOLVETYPE 4,P3,2,1
INPUT "Угол наклона зеркала",Q
PRINT "ANGLE = ",Q
PARM 3, 2, Q
INPUT "Расстояние от экрана до поворотного зеркала",L2
INSERT 1
UPDATE
THIC 1 = (F-L)+L2
APTP(1) = 2
P = SDIA (4)
APMN(1) = 0
APMX(1) = INTE(P)+2
THIC 4 = 0
THIC 5 = L
Комментарии к командам:
NUMWAVE – задает номер используемой длины волны, например, первая: NUMWAVE 1
WAVL – задает длину волны, например, длина волны под номером 1: WAVL 1 = 0.6328
INPUT – выводит на экран фразу: INPUT "Расстояние до поворотного зеркала, мм",L
PRINT – задает значение определенного параметра, например, L – расстояние до зеркала: PRINT "DISTANT TO MIRROR = ",L
ATYP – задает тип апертуры, например: ATYP = 0
AVAL – задает значение апертуры, например: AVAL = D
THIC – задает толщину определенной поверхности, например, толщина поверхности 2: THIC 2 = L
RADI – задает радиус определенной поверхности, например, радиус первой поверхности: RADI 1 = -F*2
GLAS – задает тип определенного зеркала, например, стекло первой поверхности является зеркальным: GLAS 1 = -1
CONI – задает индекс коничности определенной поверхности, например, первая поверхность – параболическая: CONI 1 = -1
|
|
|
INSERT – добавляет поверхность, например, нужно добавить вторую поверхность: INSERT 2
SURFTYPE – задает тип поверхности, например, тип четвертой поверхности позволяет менять угол ее наклона: SURFTYPE 4, 11
PARM – задает параметр, например, угол наклона между третьей и второй поверхностями: PARM 3, 2, Q
UPDATE – обновляет лист
APTP – задает для определенной поверхности тип апертуры, например, для первой поверхности задается второй тип апертуры: APTP(1) = 2
P = SDIA – задает переменный параметр для определенной поверхности, например, радиус четвертой поверхности является переменным: P = SDIA (4)
APMN – задает минимальное значение апертуры определенной поверхности, например, минимальное значение апертуры первой поверхности – нулевое: APMN(1) = 0
APMX(1) = INTE(P)+2 – задание большего радиуса апертуры, то есть апертура первой поверхности должна быть на 2 мм больше, чем радиус четвертой поверхности.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 475; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!