LB-EDU-GEO - учебный набор для экспериментов по геометрической оптике
- Шесть последовательно усложняющихся учебных экспериментов.
- Открытая модульная оптическая схема.
- Сборка коллиматора, телескопов Кеплера и Галилея, микроскопа.
- Измерение фокусного расстояния, увеличения и разрешающей способности.
- Монохромная CMOS-камера с разрешением 2592 × 1944 пикселя.
- Оптическая плита размером 300 × 900 × 12,7 мм.
- Программное обеспечение LB-EDU-GEO-LAB и учебное руководство.
Учебный набор LB-EDU-GEO предназначен для лабораторных занятий, демонстрационных экспериментов и курсовых проектов по геометрической и прикладной оптике. Он объединяет оптические элементы, механическую платформу, светодиодный источник освещения, цифровую камеру, программное обеспечение и учебные материалы.
Открытая модульная конструкция позволяет самостоятельно собирать и изменять оптические схемы, наблюдая расположение компонентов и ход оптического пути. Работа с набором помогает освоить установку элементов, юстировку общей оптической оси, получение резкого изображения и регистрацию результатов измерений.
Программа включает изучение формирования изображений тонкими линзами, кардинальных точек и плоскостей оптических систем, а также сборку коллиматора, телескопов Кеплера и Галилея и микроскопа. Последовательное усложнение экспериментов связывает основные положения геометрической оптики с устройством и работой оптических приборов.
Для определения фокусного расстояния собирающих линз предусмотрены методы измерения расстояний до предмета и изображения, автоколлимации, Бесселя и измерения с помощью коллиматора. Рассеивающие линзы исследуются с использованием вспомогательной собирающей линзы, а положение узловых точек определяется методом поворота оптической системы. Сопоставление результатов разных методов позволяет изучать причины измерительных ошибок.
Монохромная CMOS-камера обеспечивает цифровую регистрацию изображений и их количественную оценку с учётом размера пикселя. Тестовая мишень USAF 1951 используется для исследования разрешающей способности. Светодиодный источник с регулируемым током драйвера позволяет подбирать освещение для выполняемого эксперимента.
Набор комплектуется программным обеспечением LB-EDU-GEO-LAB и учебным руководством, содержащим теоретические сведения, порядок выполнения работ, таблицы регистрации данных, контрольные вопросы и рекомендации по устранению неисправностей. LB-EDU-GEO подходит для подготовки студентов по направлениям оптики, оптоэлектроники, прикладной физики и преподавания физики.
Основные темы экспериментов
| Тема | Содержание |
|---|---|
|
Формирование изображения тонкой линзой
|
Изучение зависимости между расстояниями до предмета и изображения и фокусным расстоянием
|
|
Идеальная оптическая система
|
Определение кардинальных точек и плоскостей, исследование системы из нескольких линз
|
|
Коллиматор
|
Самостоятельная сборка, юстировка и оценка качества коллимированного пучка
|
|
Телескоп
|
Изучение схем Кеплера и Галилея, определение углового увеличения
|
|
Микроскоп
|
Изучение двухступенчатого увеличения и влияния числовой апертуры на разрешение
|
|
Измерение фокусного расстояния и разрешающей способности
|
Сравнение методов измерения фокусного расстояния и анализ изображений тестовой мишени
|
Методы измерения
Для определения фокусного расстояния собирающих линз предусмотрены:- Метод измерения расстояний до предмета и изображения.
- Метод автоколлимации.
- Метод Бесселя с двумя положениями линзы, обеспечивающими резкое изображение.
- Измерение с помощью коллиматора по соотношению размеров предмета и изображения.
Для рассеивающей линзы используется вспомогательная собирающая линза, формирующая мнимый предмет для исследуемой линзы. Узловые точки системы определяются методом поворота: при вращении вокруг задней узловой точки изображение удалённого объекта не смещается поперёк оптической оси.
Принципиальная схема определения разрешения
Технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
|
Конструкция
|
Модульная, с открытым оптическим путём |
|
Размеры оптической плиты
|
300 × 900 × 12,7 мм |
|
Крепежные отверстия плиты
|
Сквозные резьбовые отверстия М6 |
|
Тип источника освещения
|
Белый светодиодный источник с коллимированным пучком |
|
Диаметр пучка источника
|
20 мм |
|
Рабочее расстояние источника
|
110 ± 50 мм |
|
Драйвер источника
|
Двухканальный, с регулировкой выходного тока |
|
Диапазон регулировки тока
|
0–1000 мА |
|
Тип камеры
|
Монохромная CMOS |
|
Разрешение камеры
|
2592 × 1944 пикселя |
|
Размер пикселя
|
2,2 × 2,2 мкм |
|
Интерфейс камеры
|
USB 2.0 |
|
Длины направляющих
|
150 мм и 450 мм |
|
Шаг делений шкалы направляющих
|
1 мм |
|
Числовые отметки шкалы
|
Через каждые 10 мм |
|
Диаметр отверстия точечной диафрагмы
|
100 ± 4 мкм |
|
Тестовая мишень
|
USAF 1951, негативная, группы от −2 до +7 |
|
Программное обеспечение
|
LB-EDU-GEO-LAB |
В состав набора входят:
| Модель компонента | Наименование и характеристики | Количество |
|---|---|---|
|
Платформа и направляющие
|
||
|
MBB3090
|
Оптическая плита 300 × 900 × 12,7 мм со сквозными резьбовыми отверстиями М6
|
1 шт. |
|
DR50-150
|
Направляющая типа «ласточкин хвост», длина 150 мм; шаг делений 1 мм, числовые отметки через 10 мм
|
1 шт. |
|
DR50-450
|
Направляющая типа «ласточкин хвост», длина 450 мм; шаг делений 1 мм, числовые отметки через 10 мм
|
2 шт. |
|
DR50F-25
|
Каретка для направляющей типа «ласточкин хвост», площадка 25 × 25,4 мм
|
8 шт. |
|
DR50F-50
|
Каретка для направляющей типа «ласточкин хвост», площадка 50 × 25,4 мм
|
1 шт. |
|
DR50F-50Z
|
Угловой адаптер каретки, 90°; два резьбовых отверстия М6 и два отверстия под винты М4 с потайной головкой
|
1 шт. |
|
AVF25
|
Виброизолирующие опоры из нитрильного каучука, 25 × 25 мм, с резьбовым отверстием М6
|
1 уп., 4 шт. |
|
Источник освещения и тестовые объекты
|
||
|
LB-SPL-20W
|
Белый светодиодный источник с коллимированным пучком; диаметр пучка 20 мм, рабочее расстояние 110 ± 50 мм
|
1 шт. |
|
LB-LSCC-2T
|
Двухканальный драйвер постоянного тока; диапазон регулировки 0–1000 мА
|
1 шт. |
|
DW110-1500
|
Матовый стеклянный рассеиватель из N-BK7, диаметр 25,4 мм, зернистость 1500, без покрытия
|
1 шт. |
|
RB-N
|
Негативная мишень USAF 1951 для определения разрешающей способности, диаметр 25,4 мм, группы от −2 до +7
|
1 шт. |
|
PS1-100H
|
Прецизионная точечная диафрагма из нержавеющей стали в алюминиевом корпусе диаметром 25,4 мм; отверстие 100 ± 4 мкм
|
1 шт. |
|
Линзы
|
||
|
MAD405-A
|
Ахроматическая склеенная линза из N-BAF10/N-SF6HT; диаметр 25,4 мм, фокусное расстояние 30 мм
|
1 шт. |
|
MAD406-A
|
Ахроматическая склеенная линза из N-BAF10/N-SF10; диаметр 25,4 мм, фокусное расстояние 50 мм
|
1 шт. |
|
MCX10612
|
Плосковыпуклая линза из N-BK7; диаметр 25,4 мм, фокусное расстояние 75 мм
|
1 шт. |
|
MCX10613
|
Плосковыпуклая линза из N-BK7; диаметр 25,4 мм, фокусное расстояние 100 мм
|
1 шт. |
|
MCC10613
|
Плосковогнутая линза из N-BK7; диаметр 25,4 мм, фокусное расстояние −100 мм
|
1 шт. |
|
MCX10617
|
Плосковыпуклая линза из N-BK7; диаметр 25,4 мм, фокусное расстояние 200 мм
|
1 шт. |
|
MCX10619
|
Плосковыпуклая линза из N-BK7; диаметр 25,4 мм, фокусное расстояние 300 мм
|
1 шт. |
|
MCX10820
|
Плосковыпуклая линза из N-BK7; диаметр 50,8 мм, фокусное расстояние 400 мм
|
1 шт. |
|
Регистрация изображений и вспомогательные элементы
|
||
|
MV-UBS502M
|
CMOS-камера, около 5 Мп; размер пикселя 2,2 мкм, интерфейс USB 2.0
|
1 шт. |
|
SM1-CB
|
Резьбовой адаптер с внутренней резьбой SM1 и наружной резьбой C-mount
|
1 шт. |
|
EPM10-AG
|
Плоское зеркало на подложке Borofloat, диаметр 25,4 мм; серебряное покрытие для диапазона 480 нм – 20 мкм, защитный слой диоксида кремния
|
1 шт. |
|
SM1-12.5T
|
Адаптер линзового тубуса с наружной резьбой SM1 длиной 12,5 мм; два наружных стопорных кольца SM1NR
|
1 шт. |
|
SM1-12.5B
|
Линзовый тубус длиной 12,5 мм с внутренней резьбой SM1 с обоих концов; два стопорных кольца SM1R
|
1 шт. |
|
Оптомеханика и инструменты
|
||
|
FLF1A
|
Неподвижный держатель для оптических элементов диаметром 25,4 мм, внутренняя резьба SM1
|
10 шт. |
|
FLF2A
|
Неподвижный держатель для оптических элементов диаметром 50,8 мм, внутренняя резьба SM2
|
1 шт. |
|
AMM-1B
|
Держатель зеркала диаметром 25,4 мм с двумя регулировочными винтами и фиксацией элемента установочным винтом
|
1 шт. |
|
RP-2B
|
Ручной поворотный столик с площадкой 25,4 мм; непрерывное вращение на 360°, шаг делений шкалы 2°
|
1 шт. |
|
OP-100
|
Монтажная стойка диаметром 12,7 мм и длиной 100 мм; резьбовые отверстия М4 сверху и М6 снизу
|
1 шт. |
|
OP-75
|
Монтажная стойка диаметром 12,7 мм и длиной 75 мм; резьбовые отверстия М4 сверху и М6 снизу
|
1 шт. |
|
PH-50A
|
Держатель монтажной стойки диаметром 12,7 мм, высота 50 мм
|
1 шт. |
|
HM-V50
|
V-образный держатель для элементов диаметром 10–50 мм
|
1 шт. |
|
OWR-1A
|
Плоский ключ для стопорных колец серий SM1 и SM2
|
1 шт. |
|
BDS-6
|
Набор шестигранных отвёрток: 1,5; 2; 2,5; 3; 4 и 5 мм
|
1 комплект |
- Лабораторные занятия по геометрической и прикладной оптике.
- Подготовка студентов по направлениям оптики, оптоэлектроники, прикладной физики и преподавания физики.
- Курсовые проекты и демонстрационные эксперименты.
- Освоение сборки и юстировки оптических систем.
- Изучение методов измерения параметров линз и анализа изображений.
