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
D sn = r0 tg 2 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
D sn = r0 tg 2 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 D и толщиной d применяется интерферометр, схема которого дана на рис. 1. Контролируемая поверхность описывается уравнением вида: x 2 + y 2 + a 1 z + a 2 z 2 = 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 j наклона 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 rэ 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.
