Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3 Архитектура Биология География Другое Иностранные языки Информатика История Культура Литература Математика Медицина Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Программирование Психология Религия Социология Спорт Строительство Физика Философия Финансы Химия Экология Экономика Электроника

Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное общеобразовательное учреждение высшего

профессионального образования

«СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ

АКАДЕМИЯ» (ГОУ ВПО «СГГА»)

Институт Оптики и Оптических Технологий

Кафедра Наносистем и Оптотехники

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ

РАБОТА

ТАЛ-65

Выполнил: ст. гр. ОК-41 Журавлев А.С

Проверил: ст. пр. Парко И.В.

НОВОСИБИРСК

СОДЕРЖАНИЕ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ......................................................................... 4

1 Выбор оптической схемы и определение основных характеристик........... 5

2 Габаритный расчет оптической схемы......................................................... 6

2.1 Расчёт видоискателя............................................................................... 7

2.2 Расчёт и выбор объектива видоискателя.............................................. 8

2.3 Расчёт и выбор окуляра видоискателя................................................. 10

2.4 Компоновка оптической схемы видоискателя...................................... 14

3 Расчёт оптической системы основной трубы телескопа.............................. 11

3.1 Выбор и расчёт объектива телескопа....................................... 11

3.2 Выбор и расчет окуляра телескопа..............................................................12

3.3 Компоновка телескопа.............................................................. 13

4 Расчёт оптической системы основной трубы телескопа с линзой Барлоу

4.1 Расчёт и выбор линзы Барлоу……………………………………………..15

4.2 Расчёт телескопа с линзой Барлоу………………………………………...17

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДИАГОНАЛЬНОГО ЗЕРКАЛА........... 22

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

1.10

1.11

1.12

1.13

1.14

1.15

1.16

1.17

1.18

1.19

1.20

1.21

1.22

1.23

1.24

1.25

1.26

1.27

1.28

1.29

1.30

1.31

1.32

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

2.9

2.10

2.11

2.12

2.13

2.14

2.15

2.16

2.17

2.18

2.19

2.20

2.21

2.22

2.23

2.24

2.25

2.26

2.27

2.28

2.29

2.30

2.31

2.32

2.33

2.34

2.35

2.36

2.37

2.38

2.39

2.40

2.41

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

3.10

3.11

3.12

3.13

3.14

3.15

3.16

3.17

3.18

3.19

3.20

3.21

3.22

3.23

3.24

3.25

3.26

3.27

3.28

3.29

3.30

3.31

3.32

a.

b.

c.

d.

e.

f.

g.

h.

i.

j.

k.

l.

m.

n.

o.

p.

q.

r.

s.

t.

u.

v.

w.

x.

4.1 Определение коэффициента экранирования...................................... 20

4.2 Расчет диагонального зеркала........................................................... 20

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................................... 21

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................................................................... 22

Телескопом называется прибор, оптическая система которого представляет собой зрительную трубу. Телескоп предназначен для рассматривания бесконечно удалённых объектов.

Очень простой телескоп ТАЛ -65 разработан и выпускается в России. Он представляет собой рефлектор Ньютона с 65мм зеркалом. Все оптические элементы изготовлены из стекла высокого качества. С его помощью можно рассматривать наземные и астрономические объекты. Минимальное расстояние фокусировки - 25м. Экваториальная монтировка с механизмами тонких движений обеспечивает плавность и удобство ведения наблюдения за астрономическими объектами. Предельная звездная величина - 11m.

Телескоп ТАЛ-65 не предназначен для прямого наблюдения Солнца, так как из-за высокой излучающей энергии Солнца его изображение в фокусе главного зеркала имеет высокую температуру. Во избежание перегрева корректора избегайте прямого наблюдения солнечного диска. Следует помнить, что перегрев корректора от прямого солнечного света может привести к повреждению или создать турбулентные потоки воздуха в трубе телескопа, что ухудшает качество изображения. Телескоп может нормально работать при температуре окружающего воздуха от 30 до минус 30°С. Телескоп является тонким достаточно мощным любительским инструментом. Он требует не только бережного отношения к себе, но и определенных познаний в астрономии. Только в этом случае работа с ним принесет подлинную радость его владельцу.

65-мм рефлектор представляет собой добротный, простой в обращении телескоп для начинающих астрономов-любителей, которые с его помощью, благодаря хорошей оптике, смогут увидеть наиболее интересные небесные объекты.

Телескоп оснащен экваториальной монтировкой на треноге. Все оптические детали телескопа имеют многослойное просветляющее покрытие. Телескоп комплектуется окуляром f=1 2.5 мм, линзой Барлоу 2х (в сочетании со втулкой и линзой Барлоу увеличение составляет 150).

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Телескоп состоит из 3 основных частей: оптической трубы, экваториальной монтировки и треноги. Оптическая труба является основной частью телескопа, в которой смонтированы основные оптические узлы: объектив и окулярный узел. Телескоп имеет оптическую систему Ньютона. Параллельный пучок лучей входит в трубу телескопа и отразившись от главного зеркала попадает на диагональное зеркало,отразившись от него под углом 90° попадает в окуляр. Главное зеркало - сферическое, диагональное - плоское. Оба зеракла покрыты высокоотражающим слоем аллюминия. Для уменьшения внутреннего отражения внутри труба зачернена. При стандартной комплектации к телескопу прилагаются окуляр, линза Барлоу и втулка, позволяющие рассматривать небесные объекты с разными увеличениями. Все оптические поверхности покрыты многослойными просветляющими покрытиями. Окулярный узел включает в себя механизм фокусировки с окулярной трубкой. Механизм фокусировки фрикционного типа включает в себя ось с маховиками, с помощью которых перемещается окулярная трубка. Плавность хода окулярной трубки регулируется с помощью винта Винт служит для фиксации окулярной трубки в заданном положении. Тренога служит для установки экваториальной монтировки с оптической трубой телескопа. Тренога имеет возможность регулировки по высоте. Винт служит для фиксации заданной высоты. Экваториальная монтировка предназначена для наведения оптической трубы на небесные объекты и отслеживания их суточного движения. Монтировка состоит из оси склонений с противовесами и полярной оси. Грубая наводка трубы телескопа по обеим осям выполняется поворотом трубы при ослаблении рукояток. Тонкая наводка выполняется с помощью маховиков.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ВЫБОР СИСТЕМЫ.

Основанием для разработки оптической схемы прибора является техническое задание (ТЗ), которое содержит основные характеристики системы.

Исходные данные:

Диаметр объектива (D_ОБ): 65 (мм)

Фокусное расстояние объектива (): 500 (мм)

Относительное отверстие 1:7,7

Тип окуляра Кельнера f’=15 мм

Видимое увеличение и угловое поле 33,3^х ; 1⁰15’

С линзой Барлоу: угловое поле (2ω) 0⁰35^´

увеличение (Г_Т) 66,6^X (крат)

Диаметр объектива видоискателя (D_ОБ.В): 28 (мм)

увеличение (Г_Т) 4^X (крат)

2.1. Расчет видоискателя.

По условию нам известно, что видимое увеличение видоискателя Г_ВИД = 4^×, угловое поле 2ω = 5^°, диаметр объектива видоискателя D_ОБ.В = 28 (мм),

2.2 Расчёт и выбор объектива видоискателя.

Для того, чтобы из каталога выбрать объектив для видоискателя, необходимо для начала найти фокусное расстояние объектива

(1)

где – фокусное расстояние объектива видоискателя;

– фокусное расстояние окуляра видоискателя;

– видимое увеличение видоискателя.

Окуляр использую тот же, что и в основной трубе. Но с фокусным расстоянием 20 мм

f’_об=15*5=60мм

По этим данным выбираем из каталога объектив и окуляр видоискателя:

Рисунок 1 – Объектив видоискателя

Основные параметры объектива видоискателя

Рисунок 2. Основные характеристики объектива видоискателя.

Рисунок 3. Конструктивные характеристики объектива видоискателя

Рисунок 4. Данные по пучкам объектива видоискателя

Рисунок 5. Данные по лучам объектива видоискателя

Рисунок 6. Параксиальные характеристики объектива видоискателя

2.3 Расчёт и выбор окуляра видоискателя.

Окуляр выбираем из каталога по известному фокусному расстоянию .

Таблица 1 – Конструктивные параметры окуляра Кельнера

Рисунок 8. Основные характеристики окуляра.

Рисунок 9. Конструктивные параметры окуляра

Рисунок 10. Параксиальные характеристики симметричного окуляра

Рисунок 11. Параметры компонентов окуляра

Для того чтобы собрать телескопическую систему, необходимо совместить задний фокус объектива и передний фокус окуляра. Для этого воспользуемся результатами расчётов объектива и окуляра для видоискателя:

Рисунок 12. Основные характеристики трубы видоискателя

Рисунок 13. Конструктивные параметры

Рисунок 14. Данные по пучкам для видоискателя

Рисунок 15. Координаты лучей

Рисунок 16. Параксиальные характеристика видоискателя

3.РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОСНОВНОЙ ТРУБЫ ТЕЛЕСКОВА.

3.1 Расчёт объектива телескопа.

Из технического задания известно, что D_об=65 мм

f’_об=500 мм

Рассчитываем радиус объектива: R_об = f’_об*2 (2)

R_об = 500*2=1000 мм

R_вх.зр.=65/2=32,5

Зная эти данные вводим в программу «ОPTIC»:

Рисунок 19. Основные характеристики.

Рисунок 20. Конструктивные параметры объектива

Рисунок 21 –. Данные по пучкам лучей.

Рисунок 22 – Окно программы OPTIC. Координаты лучей.

Рисунок 23. Параксиальные характеристики объектива

Рисунок 24. Параметры компонентов объектива

3.2. Расчет и выбор окуляра телескопа.

f’=15 мм.

R_{вх зр} =D_об/Г (3)

Где D_об – диаметр объектива

Г – увеличение системы без линзы Борлоу.

R_{вх зр} =65/33 = 1,95

Конструктивные параметры:

Таблица 2 – Конструктивные параметры окуляра Кельнера

Вводим в программу «ОPTIC» конструктивные параметры окуляра:

Рисунок 25. Основные характеристики.

Рисунок 26. Конструктивные параметры окуляра основной трубы

3.3. Компоновка телескопа.

Скомпонуем телескоп, используя ранее полученные данные:

Рисунок 27. Основные характеристики телескопа

Рисунок 28. Конструктивные параметры телескопа

Рисунок 29. Данные по пучкам лучей.

Рисунок 30. Координаты лучей телескопа.

Рисунок 31. Параксиальные характеристики телескопа.

Из расчётов видно, что мы получили высокую телескопичность и необходимое видимое увеличение.

4.1 Расчёт и выбор линзы Барлоу.

Линза Барлоу – отрицательная линза, которая предназначена для увеличения эквивалентного фокуса системы:

Рисунок 36 – Действие линзы Барлоу.

Из каталога выбираем линзу Барлоу со следующими характеристиками:

Таблица 5 – Конструктивные параметры линзы Барлоу

;

Проведём расчёт расстояния, на котором линза Барлоу должна находиться за объективом. Для этого воспользуемся формулой эквивалентного фокусного расстояния:

(4),где

- эквивалентное фокусное расстояние объектива и линзы Барлоу (мм);

- фокусное расстояние линзы Барлоу (мм);

- расстояние между объективом и линзой Барлоу (мм).

(5)

,где - увеличение телескопа с линзой Барлоу

Из формулы (6) найдём :

Из формулы найдём расстояние d (в тонких компонентах):

Расстояние d в толстых компонентах будет составлять 476,9 мм

Совместим задний фокус объектива телескопа и передний фокус линзы Барлоу.

4.2 Расчёт телескопа с линзой Барлоу.

Подставим данные в программу «OPTIC»:

Рисунок 37. Основные характеристики телескопа с линзой Барлоу.

Рисунок 38. Конструктивные параметры

Рисунок 39. Данные по пучкам телескопа

Рисунок 40. Координаты лучей

Рисунок 41. Конструктивные параметры телескопа

Рисунок 42. Параксиальные характеристики телескопа

Рисунок 43. Параметры компонентов телескопа

Рисунок 44. Поперечная сферическая аберрация.

Рисунок 46. Продольной сферическая аберрация.

Рисунок 44. Астигматизм и дисторсия

5 ОПРДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДИАГОНАЛЬНОГО ЗЕРКАЛА

5.1 Определение коэффициента экранирования

5.2 Расчет диагонального зеркала

Найдем вынос плоскости изображения

Найдем величину полевой диафрагмы

Найдем длину диагонального зеркала

Найдем ширину диагонального зеркала

Расстояние от линзы Барлоу до окуляра:

Величина расстояния от главного зеркала до наклонного зеркала вычисляется по формуле:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения расчётно-графической работы разработана оптическая схема телескопа с характеристиками: видимое увеличение 66,6 крат, которая полностью удовлетворяет техническому заданию. Проведённый расчёт показывает, что разработанная оптическая схема не обеспечивает качество изображения в пределах указанного техническим заданием допуска и требует исправления аберраций. Выполнены чертежи принципиальной оптической схемы и чертежи сборочных единиц.