OPTYKA W INSTRUMENTACH GEODEZYJNYCH
Prawa Euklidesa: 1. Promień padający i odbity znajdują się w jednej płaszczyźnie przechodzącej przez prostopadłą wystawioną do powierzchni zwierciadła w punkcie odbicia. 2. Kąt padania jest równy kątowi odbicia. α = β
Prawa załamania: Promienie świetlne przechodząc z jednego ośrodka przezroczystego do drugiego ulegają załamaniu wg prawa Snelliusa: 1. Promień padający i załamany znajdują w jednej płaszczyźnie przechodzącej przez prostopadłą wystawioną do powierzchni granicznej w punkcie padania. 2. Przy przejściu z ośrodka rzadszego do gęstszego promień załamuje się i zbliża do prostopadłej i odwrotnie przy przejściu z gęstszego do rzadszego odchyla się od prostopadłej. 3. Stosunek sinusa kąta padania α do sinusa kąta załamania β jest wartością stałą to tzw. współczynnik załamania światła drugiego ośrodka względem pierwszego, n = sin α / sin β. Kąty padania i załamania są liczone od normalnej do powierzchni, a nie od samej powierzchni.
Podstawowe elementy i urządzenia optyczne: Pryzmaty Soczewki Lupa Mikroskop Luneta geodezyjna
Pryzmaty - ośrodki optyczne wykonane ze szkła optycznego i ograniczone płaszczyznami załamującymi, pozwalają na kierowanie wiązki promieni świetlnych w żądanym kierunku i obracanie obrazów. Zjawiska optyczne w pryzmatach: - załamanie, - odbicie od srebrzonej powierzchni pryzmatu, - zjawisko całkowitego odbicia. Warianty przedstawiające zastosowanie pryzmatu achromatycznego, czyli takiego, który pozbawiony jest zjawisk: częściowego odbicia, rozszczepienia, w którym kąt padania promieni równoległych jest równy kątowi wyjścia tej wiązki. układy pryzmatów, pryzmaty przesuwane, pryzmaty obrotowe
Klin optyczny- to pryzmat o małym kącie wierzchołkowym γ, następuje w nim dwukrotne załamanie promienia. Kąt pomiędzy kierunkiem padania i kierunkiem wyjścia δ nazywa się kątem odchylenia. Kąt ten jest wprost proporcjonalny do kąta wierzchołkowego, łamiącego γ. Zastosowanie klinów optycznych: w mikrometrach optycznych i dalmierzach dwuobrazowych.
Płytka płaskorównolegla - szczególny przypadek klina optycznego, kąt łamiący γ równa się zero. To płytka szklana o dwu przeciwległych ścianach równoległych. Promień świetlny po przejściu przez płytkę nie zmienia kierunku, lecz tylko ulega równoległemu przesunięciu o pewną wielkość x. To przesunięcie wykorzystywane jest do pomiarów niewielkich odstępów liniowych i kątowych. Przy obrocie takiej płytki wartość przesunięcia zmienia się. Wzór przybliżony x h n 1 tg n Zastosowanie: w mikrometrach optycznych (dokładne teodolity i niwelatory precyzyjne), w dalmierzach dwuobrazowych.
Soczewka - to bryła z materiału przezroczystego (zwykle szkła) ograniczona dwoma powierzchniami najczęściej kulistymi lub jedną kulistą a drugą płaską. Powierzchnie kuliste mogą mieć różną krzywiznę jednak oś obrotowa je tworząca jest wspólna. Podział ze względu na kształt: wypukłe (skupiające), wklęsłe (rozpraszające). Soczewkę można też rozpatrywać jako zbiór pryzmatów. a b c d skupiające: a dwuwypukła, b płasko-wypukła, c- wklęsło-wypukła, d - zerowa a b c rozpraszające: a dwu-wklęsła, b płasko-wklęsła, c wypukło-wklęsła
Konstrukcja obrazów wytwarzanych przez soczewkę dodatnią opiera się na 3 promieniach głównych.
Wady soczewek- aberracje optyczne: aberracja optyczna, aberracja sferyczna, aberracja chromatyczna, wada koma, dystorsja, astygmatyzm, krzywizna pola.
Lupa - to najczęściej soczewka skupiająca ustawiona tuż przed okiem. Otrzymujemy obraz pozorny, prosty, powiększony. Lupa: powstawanie obrazu pozornego
Mikroskop: obiektyw to soczewka skupiająca lub układ soczewek, który skupia, okular pełni rolę lupy. Otrzymujemy obraz pozorny, odwrócony, powiększony. Zasada powstawania obrazu w lunecie
Luneta geodezyjna Obiektyw tworzy obraz rzeczywisty, pomniejszony, odwrócony natomiast ten oglądany przez okular (działanie lupy) tworzy się jako pozorny, prosty, powiększony.
Przekrój lunety z soczewką ogniskującą Lunetę charakteryzują 3 parametry podstawowe: 1. powiększenie, 2. pole widzenia, 3. jasność.
Siatki celownicze w lunetach:
Metody celowania: 1. symetrii, 2. koincydencji, 3. bisekcji.
Literatura Tatarczyk J., Wybrane zagadnienia z instrumentoznawstwa geodezyjnego, Wyd. AGH, Kraków, 1994. Wanic A., Instrumentoznawstwo geodezyjne i elementy technik pomiarowych, Wyd. UWM, Olsztyn, 2007. Szymoński J.: Instrumentoznawstwo geodezyjne, cz. 2. PPWK, Warszawa 1971. http://www.fizykon.org/optyka/ (dostęp dn. 28.10.2012)