ऑप्टिकल सिस्टम परिभाषा और परीक्षण विधियों की फोकल लंबाई

1.ऑप्टिकल सिस्टम की फोकल लंबाई

फोकल लंबाई ऑप्टिकल सिस्टम का एक बहुत ही महत्वपूर्ण संकेतक है, फोकल लंबाई की अवधारणा के लिए, हमें कमोबेश एक समझ है, हम यहां समीक्षा करते हैं।
एक ऑप्टिकल सिस्टम की फोकल लंबाई, जिसे समानांतर प्रकाश घटना के दौरान ऑप्टिकल सिस्टम के ऑप्टिकल केंद्र से बीम के फोकस तक की दूरी के रूप में परिभाषित किया गया है, एक ऑप्टिकल सिस्टम में प्रकाश की एकाग्रता या विचलन का माप है। इस अवधारणा को स्पष्ट करने के लिए हम निम्नलिखित चित्र का उपयोग करते हैं।

उपरोक्त चित्र में, बाएं छोर से आपतित समानांतर किरण, ऑप्टिकल सिस्टम से गुजरने के बाद, छवि फोकस F' में परिवर्तित हो जाती है, अभिसरण किरण की विपरीत विस्तार रेखा आपतित समानांतर किरण की संबंधित विस्तार रेखा के साथ एक बिंदु पर प्रतिच्छेद करती है। बिंदु, और वह सतह जो इस बिंदु से गुजरती है और ऑप्टिकल अक्ष के लंबवत होती है, उसे पीछे का मुख्य तल कहा जाता है, पीछे का मुख्य तल बिंदु P2 पर ऑप्टिकल अक्ष के साथ प्रतिच्छेद करता है, जिसे मुख्य बिंदु (या ऑप्टिकल केंद्र बिंदु) कहा जाता है, मुख्य बिंदु और छवि फोकस के बीच की दूरी, इसे हम आमतौर पर फोकल लंबाई कहते हैं, पूरा नाम छवि की प्रभावी फोकल लंबाई है।
चित्र से यह भी देखा जा सकता है कि ऑप्टिकल सिस्टम की अंतिम सतह से छवि के फोकल बिंदु F' तक की दूरी को बैक फोकल लेंथ (BFL) कहा जाता है। तदनुसार, यदि समानांतर किरण दाहिनी ओर से आपतित होती है, तो प्रभावी फोकल लंबाई और फ्रंट फोकल लंबाई (एफएफएल) की अवधारणाएं भी होती हैं।

2. फोकल लंबाई परीक्षण के तरीके

व्यवहार में, ऐसी कई विधियाँ हैं जिनका उपयोग ऑप्टिकल सिस्टम की फोकल लंबाई का परीक्षण करने के लिए किया जा सकता है। विभिन्न सिद्धांतों के आधार पर, फोकल लंबाई परीक्षण विधियों को तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है। पहली श्रेणी छवि तल की स्थिति पर आधारित है, दूसरी श्रेणी फोकल लंबाई मान प्राप्त करने के लिए आवर्धन और फोकल लंबाई के बीच संबंध का उपयोग करती है, और तीसरी श्रेणी फोकल लंबाई मान प्राप्त करने के लिए अभिसरण प्रकाश किरण के तरंगफ्रंट वक्रता का उपयोग करती है। .
इस खंड में, हम ऑप्टिकल सिस्टम की फोकल लंबाई के परीक्षण के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधियों का परिचय देंगे:：

2.1Cओलिमेटर विधि

किसी ऑप्टिकल सिस्टम की फोकल लंबाई का परीक्षण करने के लिए कोलिमेटर का उपयोग करने का सिद्धांत नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है:

चित्र में, परीक्षण पैटर्न को कोलिमेटर के फोकस पर रखा गया है। परीक्षण पैटर्न की ऊँचाई y और फोकल लंबाई f_c' कोलिमेटर के बारे में जाना जाता है। कोलाइमर द्वारा उत्सर्जित समानांतर बीम को परीक्षण किए गए ऑप्टिकल सिस्टम द्वारा परिवर्तित करने और छवि तल पर चित्रित करने के बाद, ऑप्टिकल सिस्टम की फोकल लंबाई की गणना छवि तल पर परीक्षण पैटर्न की ऊंचाई y' के आधार पर की जा सकती है। परीक्षण किए गए ऑप्टिकल सिस्टम की फोकल लंबाई निम्नलिखित सूत्र का उपयोग कर सकती है:

2.2 गाऊसीMरीति
किसी ऑप्टिकल प्रणाली की फोकल लंबाई के परीक्षण के लिए गॉसियन विधि का योजनाबद्ध चित्र नीचे दिखाया गया है:

चित्र में, परीक्षण के तहत ऑप्टिकल सिस्टम के सामने और पीछे के प्रमुख विमानों को क्रमशः P और P' के रूप में दर्शाया गया है, और दो प्रमुख विमानों के बीच की दूरी d है_P. इस विधि में d का मान_Pज्ञात माना जाता है, या इसका मूल्य छोटा है और इसे अनदेखा किया जा सकता है। एक वस्तु और एक प्राप्त करने वाली स्क्रीन को बाएं और दाएं छोर पर रखा जाता है, और उनके बीच की दूरी एल के रूप में दर्ज की जाती है, जहां एल को परीक्षण के तहत सिस्टम की फोकल लंबाई से 4 गुना से अधिक होना चाहिए। परीक्षण के तहत प्रणाली को दो स्थितियों में रखा जा सकता है, जिन्हें क्रमशः स्थिति 1 और स्थिति 2 के रूप में दर्शाया गया है। बाईं ओर की वस्तु को प्राप्त स्क्रीन पर स्पष्ट रूप से चित्रित किया जा सकता है। इन दो स्थानों (डी के रूप में चिह्नित) के बीच की दूरी को मापा जा सकता है। संयुग्मी संबंध के अनुसार, हम प्राप्त कर सकते हैं:

इन दो स्थितियों पर, वस्तु की दूरी क्रमशः s1 और s2 के रूप में दर्ज की जाती है, फिर s2 - s1 = D. सूत्र व्युत्पत्ति के माध्यम से, हम नीचे दिए गए अनुसार ऑप्टिकल सिस्टम की फोकल लंबाई प्राप्त कर सकते हैं:

2.3एलएनसोमीटर
लेंसोमीटर लंबी फोकल लंबाई वाली ऑप्टिकल प्रणालियों के परीक्षण के लिए बहुत उपयुक्त है। इसका योजनाबद्ध चित्र इस प्रकार है:

सबसे पहले, परीक्षण के तहत लेंस को ऑप्टिकल पथ में नहीं रखा गया है। बाईं ओर देखा गया लक्ष्य कोलिमेटिंग लेंस से होकर गुजरता है और समानांतर प्रकाश बन जाता है। समानांतर प्रकाश को f की फोकल लंबाई के साथ एक अभिसरण लेंस द्वारा परिवर्तित किया जाता है₂और संदर्भ छवि तल पर एक स्पष्ट छवि बनाता है। ऑप्टिकल पथ को कैलिब्रेट करने के बाद, परीक्षण के तहत लेंस को ऑप्टिकल पथ में रखा जाता है, और परीक्षण के तहत लेंस और अभिसारी लेंस के बीच की दूरी f होती है₂. परिणामस्वरूप, परीक्षण के तहत लेंस की क्रिया के कारण, प्रकाश किरण को पुनः फोकस किया जाएगा, जिससे छवि तल की स्थिति में बदलाव होगा, जिसके परिणामस्वरूप आरेख में नए छवि तल की स्थिति पर एक स्पष्ट छवि प्राप्त होगी। नए छवि तल और अभिसारी लेंस के बीच की दूरी को x के रूप में दर्शाया गया है। वस्तु-छवि संबंध के आधार पर, परीक्षण के तहत लेंस की फोकल लंबाई का अनुमान इस प्रकार लगाया जा सकता है:

व्यवहार में, चश्मे के लेंस के शीर्ष फोकल माप में लेंसोमीटर का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, और इसमें सरल संचालन और विश्वसनीय परिशुद्धता के फायदे हैं।

2.4 अब्बेRइफ्रैक्टोमीटर

एब्बे रेफ्रेक्टोमीटर ऑप्टिकल सिस्टम की फोकल लंबाई के परीक्षण के लिए एक और तरीका है। इसका योजनाबद्ध चित्र इस प्रकार है:

परीक्षण के तहत लेंस की वस्तु सतह की तरफ अलग-अलग ऊंचाई वाले दो रूलर रखें, अर्थात् स्केलप्लेट 1 और स्केलप्लेट 2। संबंधित स्केलप्लेट की ऊंचाई y1 और y2 हैं। दो स्केलप्लेटों के बीच की दूरी e है, और रूलर की शीर्ष रेखा और ऑप्टिकल अक्ष के बीच का कोण u है। स्केलप्लेटेड को f की फोकल लंबाई के साथ परीक्षण किए गए लेंस द्वारा चित्रित किया गया है। छवि सतह के अंत में एक माइक्रोस्कोप स्थापित किया गया है। माइक्रोस्कोप की स्थिति को घुमाने पर, दो स्केलप्लेटों की शीर्ष छवियां पाई जाती हैं। इस समय, माइक्रोस्कोप और ऑप्टिकल अक्ष के बीच की दूरी को y के रूप में दर्शाया जाता है। वस्तु-छवि संबंध के अनुसार, हम फोकल लंबाई इस प्रकार प्राप्त कर सकते हैं:

2.5 मोइर डिफ्लेक्टोमेट्रीतरीका
मोइरे डिफ्लेक्टोमेट्री विधि समानांतर प्रकाश किरणों में रोन्ची रूलिंग के दो सेटों का उपयोग करेगी। रोन्ची रूलिंग ग्लास सब्सट्रेट पर जमा धातु क्रोमियम फिल्म का एक ग्रिड जैसा पैटर्न है, जिसका उपयोग आमतौर पर ऑप्टिकल सिस्टम के प्रदर्शन का परीक्षण करने के लिए किया जाता है। यह विधि ऑप्टिकल सिस्टम की फोकल लंबाई का परीक्षण करने के लिए दो झंझरी द्वारा गठित मोइरे फ्रिंज में परिवर्तन का उपयोग करती है। सिद्धांत का योजनाबद्ध आरेख इस प्रकार है：

उपरोक्त चित्र में, देखी गई वस्तु, कोलाइमर से गुजरने के बाद, एक समानांतर किरण बन जाती है। ऑप्टिकल पथ में, पहले परीक्षण किए गए लेंस को जोड़े बिना, समानांतर किरण θ के विस्थापन कोण और d की झंझरी रिक्ति के साथ दो झंझरी से होकर गुजरती है, जिससे छवि तल पर मोइरे फ्रिंज का एक सेट बनता है। फिर, परीक्षण किए गए लेंस को ऑप्टिकल पथ में रखा जाता है। मूल कोलिमेटेड प्रकाश, लेंस द्वारा अपवर्तन के बाद, एक निश्चित फोकल लंबाई उत्पन्न करेगा। प्रकाश किरण की वक्रता त्रिज्या निम्नलिखित सूत्र से प्राप्त की जा सकती है:

आमतौर पर परीक्षण के तहत लेंस को पहली झंझरी के बहुत करीब रखा जाता है, इसलिए उपरोक्त सूत्र में आर मान लेंस की फोकल लंबाई से मेल खाता है। इस पद्धति का लाभ यह है कि यह सकारात्मक और नकारात्मक फोकल लंबाई प्रणालियों की फोकल लंबाई का परीक्षण कर सकती है।

2.6 ऑप्टिकलFiberAutocollimationMरीति
लेंस की फोकल लंबाई का परीक्षण करने के लिए ऑप्टिकल फाइबर ऑटोकोलिमेशन विधि का उपयोग करने का सिद्धांत नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। यह एक अपसारी किरण उत्सर्जित करने के लिए फाइबर ऑप्टिक्स का उपयोग करता है जो परीक्षण किए जा रहे लेंस से होकर गुजरती है और फिर एक समतल दर्पण पर जाती है। चित्र में तीन ऑप्टिकल पथ क्रमशः फोकस के भीतर, फोकस के भीतर और फोकस के बाहर ऑप्टिकल फाइबर की स्थितियों का प्रतिनिधित्व करते हैं। परीक्षण के तहत लेंस की स्थिति को आगे और पीछे ले जाकर, आप फ़ोकस पर फ़ाइबर हेड की स्थिति का पता लगा सकते हैं। इस समय, किरण स्व-संकुचित होती है, और समतल दर्पण द्वारा परावर्तन के बाद, अधिकांश ऊर्जा फाइबर हेड की स्थिति में वापस आ जाएगी। यह विधि सैद्धांतिक रूप से सरल और लागू करने में आसान है।

3.निष्कर्ष

फोकल लंबाई किसी ऑप्टिकल सिस्टम का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। इस लेख में, हम ऑप्टिकल सिस्टम फोकल लेंथ की अवधारणा और इसकी परीक्षण विधियों का विवरण देते हैं। योजनाबद्ध आरेख के साथ संयुक्त, हम फोकल लंबाई की परिभाषा की व्याख्या करते हैं, जिसमें छवि-साइड फोकल लंबाई, ऑब्जेक्ट-साइड फोकल लंबाई और सामने से पीछे की फोकल लंबाई की अवधारणाएं शामिल हैं। व्यवहार में, किसी ऑप्टिकल प्रणाली की फोकल लंबाई का परीक्षण करने के लिए कई विधियाँ हैं। यह लेख कोलिमेटर विधि, गॉसियन विधि, फोकल लंबाई माप विधि, एब्बे फोकल लंबाई माप विधि, मोइरे विक्षेपण विधि और ऑप्टिकल फाइबर ऑटोकोलिमेशन विधि के परीक्षण सिद्धांतों का परिचय देता है। मेरा मानना ​​है कि इस लेख को पढ़कर आपको ऑप्टिकल सिस्टम में फोकल लेंथ पैरामीटर्स की बेहतर समझ हो जाएगी।