大地测量仪器学2分解.pptx

第二章 望远镜§2-1 望远镜及原理 一、望远镜的作用 望远镜是用来瞄准目标的。所以必须解决：看清远处的目标问题；还得解决精确瞄准问题。大地测量仪器学十字丝板物镜目镜 望远镜的另一大任务是用来测量距离。只要在十字丝板上加上两条专门的标志线，即视距线，再配上专门的瞄准目标—一标尺，这个问题就解决了。二、望远镜的成象原理 1、望远镜为什么比人的眼睛看得更远呢? 物体能否被眼睛看清楚的关键，不在于它离眼睛有多远，也不在于它本身有多大，而在于该物体对眼睛所成的张角的大小。望远镜之所以能看清远处目标的关键也就在于它通过对目镜成象后扩大了这个张角。 2、望远镜的成象原理。 把物镜AB及目镜CD安放到同一条光轴上，并使AB的后焦点F1′和CD的前焦点F2重合，就构成了望远镜的成象系统。大地测量仪器学大地测量仪器学 设Pm为一个远处目标，根据薄透镜的成象原理可知，该目标首先被物镜成一个倒立的、缩小的实象P′m′在f1′之外，且离F1′很近的地方。 对目镜来说，则是在它的前焦点F2以内，因此，当P′m′被目镜第二次成象时，得到的必定是一个放大的、正立的虚象P″m″，当然它对原目标Pm来说已经是倒立的了。 象的位置则在离目镜约250毫米的地方。当眼睛放在目镜的后焦点F2′附近时，就能从视场中看到这个位于眼睛的明视距离处的倒象。这就是在望远镜中看到的目标为什么都是倒立的原因。 由于眼睛到物镜的距离比眼睛到目标的距离小得多，所以，目标Pm对眼睛的张角可近似地认为是ω1。又由于眼睛到目镜的距离也远远小于眼睛到虚象P″m″的距离，所以，虚象对眼睛的张角也可近似地认为是ω2。而一般望远镜的物镜焦距比目镜焦距要大上几十倍，这样，虚象对眼睛的张角ω2也就比原目标对眼睛的张角ω1，扩大了几十倍。或者说，眼睛观察远处目标的能力，通过望远镜之后，提高了几十倍。所以，原来眼睛不能直接看清楚的目标通过望远镜就能看清楚。由于目标对眼睛的张角的扩大与目标由远移近的实质是一样的，所以，从望远镜中看到的目标总比原目标要近。物镜和目镜把远处目标变成象，从而扩大了对眼睛的张角，这就是望远镜能够望远的原因。大地测量仪器学大地测量仪器学大地测量仪器学§2-2 望远镜的基本构造 望远镜是大地测量仪器上的一个重要部件，它由许多光学零件和机械零件组成。按光学成象的原理，一般将望远镜分为物镜、十字丝分划板、调焦镜及目镜四大基本部分。一、物镜 望远镜上朝向目标的透镜称为物镜。它一般由两块以上的厚透镜组合而成，因此，又称为物镜组。不管由几块组成，最后应组合成一个会聚系统，只有这样，才能使远处目标在它的后焦点附近成一个实象，然后，使这个实象，连同十字丝面上的分划线，第二次被目镜去成象与放大，最后供人眼去观察。相对孔径D/f (D为物镜的有效通光孔径，f为物镜的焦距，D/f这个值可以理解为物镜对光线的偏折程度，D/f值越大，偏折得越厉害，引起的成象误差就越大)不大于1/5～1/6时，物镜的三种主要象差(即球差、色差和彗差)均能满足精度要求。归纳起来，物镜形式可分为两大类:(一)折射式物镜 物镜中各透镜的每个面均为折射面，不存在有反射面。常见的有下列三种形式： 1．双胶合式 当望远镜的放大倍数要求不太高、物镜的相对孔径D/f 不大于1/5～1/6时，物镜的三种主要象差(即球差、色差和彗差)均能满足精度要求。大地测量仪器学大地测量仪器学 这种形式的最大好处是加工、装配、调整方便。这种结构形式主要用在J6级及J6级以下的各级光学经纬仪或相当于这一精度等级的其他测量仪器上。如北光厂的DJ6—1型光学经纬仪、Ni—2型自动安平水准仪的望远镜物镜就是这种双胶合形式。2．双分离式 如图所示。这种物镜与双胶合物镜相比，增加了一个折射面和一个空气间隔。通过修正折射面的曲率半径及调整空气间隔，能更方便地消除物镜的成象误差，因此，物镜的相对孔径D/f值可以适当的增大一点。但两片的同心度就不如双胶合式容易保证。它仍只能用在J6这一精度级的经纬仪上。如杭州红旗光学仪器厂生产的CJH—1型光学经纬仪及蔡司Theo 030型及Theo 020型光学经纬仪上的物镜就是这种双分离式。大地测量仪器学大地测量仪器学3．三片分离式由于这种形式的折射面数目增多，空气间隙的数量增加，校正物象差的性能就更好，相对孔径可以再提高一点。多用在精度较高的测量仪器的望远镜上。如苏一光JGJ2型，瑞士克思厂生产的DKM2型及苏联TB-1型等光学经纬仪的物镜就是这种三片分离式。缺点是增加了装配调整的困难。当象质不好时，主要是通过反复地绕光轴转动每块镜片的位置和仔细地调整镜片间的距离来解决。大地测量仪器学(二)折反射式物镜 要获得成象性能良好，放大倍率高的望远物镜，折射式物镜的有效通光孔径D必然增大，焦距f也必然加长，只有这样，才能保证相对孔径D/f值不超