Назначение и принцип работы автоколлиматора

Сущность автоколлимации заключается в объединении в одном приборе коллиматора и зрительной трубы. Автоколлиматор используется для того, чтобы с высокой точностью устанавливать плоские отражающие поверхности перпендикулярно его оптической оси.

Автоколлиматор представляет собой зрительную трубу со специальным окуляром, который называется автоколлимационным. В настоящей работе используется автоколлимационный окуляр-куб с двумя сетками (пластинками).

 

 

Рис.8. Автоколлимация.

 

Автоколлиматор состоит из объектива 2, светоделительного кубика 3, склеенного из двух прямоугольных призм, причём, в плоскости склейки одна из гипотенузных граней полупрозрачна, а за кубиком в фокальной плоскости окуляра установлена стеклянная пластинка с перекрестием 4, а далее-окуляр 5. Между осветительной лампой 7 и кубиком 3 установлена, в строго фокальной плоскости объектива, вторая стеклянная пластинка 6, на которой на непрозрачном слое алюминия прочерчен прозрачный крест.

Если перед автоколлиматором установить плоскую отражающую поверхность 1 перпендикулярно оптической оси автоколлиматора, то изображение светящегося креста сетки 6 совпадёт с перекрестием сетки 4. При отклонении отражающей плоскости изображение светящегося креста будет смещаться (пунктир).

 

Измерение преломляющего угла призмы

Преломляющий угол призмы измеряется на гониометре автоколлимационным методом. Для этого, как показано на рис.9, зрительная труба фиксируется в удобном положении, а предметный столик с призмой поворачивается так, чтобы нужные грани призмы поочередно оказывались перпендикулярными оси зрительной трубы.

 

 

 

 

Рис.9. Автоколлимационный метод измерения преломляющего угла призмы
1 - призма, 2 - предметный столик, 3 - лимб, 4 - объектив зрительной трубы, 5 -окуляр зрительной трубы.

 

Перпендикулярность контролируется по совмещению перекрестия зрительной трубы с изображением автоколлимационного креста, идущим из автоколлиматора и отражающимся от грани призмы (рис.10).

 

 

       

 

 

Рис. 10. Автоколлимационный крест в окуляре зрительной трубы.

Примечание. Отраженный крест может оказаться выше или ниже горизонтали перекрестия, это зависит от наклона площадки столика и в данной работе не сказывается на точности измерений углов в горизонтальной плоскости, т.е. достаточно совместить только вертикали креста и перекрестия.

 

По формуле (18) находится преломляющий угол призмы:

 

                              (18)

 

где А₁, A ₂ – отсчёты по лимбу для двух положений зрительной трубы.

 

 

Устройство гониометра

Гониометр состоит из массивного основания 24 (см. рис.11) с вертикальной колонкой 28, коллиматором 3 и осевым устройством с алидадой 19, на которой расположена зрительная труба 14. Последнюю вместе с алидадой можно вращать вокруг вертикальной оси прибора вручную или микрометрическим винтом 15 (после закрепления алидады зажимным винтом 23).

Зрительная труба и коллиматор имеют внутреннюю фокусировку, осуществляемую с помощью маховичков 4,13 и одинаковые объектив.

На верхней части вертикальной оси гониометра установлен предметный столик 8 (верхняя часть), свободно вращающийся вручную, а после скрепления с нижней частью зажимным винтом 31, он может вращаться вместе с лимбом относительно алидады.

Винтом 29 столик прижимается к центральной неподвижной оси прибора и тогда поворот его в небольших пределах осуществляется микрометрическим винтом 30.

Стеклянный лимб посажен на вертикальную ось прибора и фрикционно соединен с нижней частью столика. Лимб имеет шкалу с ценой деления 20', оцифрованный через каждый градус от 0°до 359°.

Шкалу лимба можно наблюдать через окуляр отсчетного устройства (микрометра) 17 при включенном освещении прибора (включатель 25). Резкость изображения шкалы регулируется вращением оправы окуляра.

Оптическая схема отсчетного устройства собрана так, что через окуляр можно наблюдать изображение штрихов двух диаметрально противоположных участков лимба, причём одно изображение прямое, а другое обратное (рис.12 и 13). Кроме того, оптическая схема позволяет перемещать эти изображения друг относительно друга, оставляя в покое, как лимб, так и алидаду со зрительной трубой. Это перемещение измеряется отсчетным микрометром 17, цена деления шкалы которого равна 1''.

 

На рисунке 11 показаны:

 

1-раздвижная щель со шторкой; 2-винт регулировки размера щели;
3-коллиматор;4-маховик фокусировки коллиматора; 14-зрительная труба; 19-.алидада; 24-основание; 25-сетевой выключатель;
28-стойка коллиматора; 8-предметный столик; 13-маховик фокусировки трубы; 23-зажимной винт алидады; 15-микрометренный винт алидады (точная подстройка);16 - окуляр зрительной трубы; 17-отсчетный микрометр; 20-маховик микрометра;   29 - зажимной винт столика;
30-микрометренный винт лимба (точная подстройка); 31-зажимной винт верхнего столика.

 

Рис.11. Гониометр

 

 

Рис.12. Упрощенная схема гониометра.