Бесплатные калькуляторы

Примеры запросов: процентыипотекаплощадь✓ 7 074 работающих калькулятора

ОПТИКА · ОНЛАЙН

Составная система из двух толстых линз — при заданном спектральном диапазоне

Составная система из двух толстых линз — при заданном спектральном диапазоне. Параксиальная матрица всей системы получается умножением матриц преломления на четырёх сферических поверхностях и переноса через стекло и воздушный промежуток. По элементам матрицы определяются эквивалентное фокусное расстояние и положение изображения. Проверка на выбранной длине волны с дисперсией материала; это оценочная спектральная модель. Для расчёта используются 10 входных величин; приведены несколько взаимосвязанных результатов. Значения относятся к одной геометрической конфигурации. Параксиальная (малоугловая) модель, линзы центрированы; пространственные аберрации, рассеяние и виньетирование за пределами заданной диафрагмы не учитываются.

✓ Бесплатно⌁ С пояснением✦ Без регистрации
🔭
КАЛЬКУЛЯТОР

Введите данные

Вводите значение в указанных единицах. Радиус первой поверхности линзы, м — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Радиус второй поверхности линзы, м — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Центральная толщина первой линзы, м — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Радиус передней поверхности второй линзы, м — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Радиус задней поверхности второй линзы, м — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Центральная толщина второй линзы, м — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Показатель преломления стекла при 550 нм — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Воздушный промежуток между линзами, м — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Расстояние от предмета до передней поверхности, м — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Длина волны, мкм — независимый параметр этой оптической модели.
✓ Исходные значения передаются серверу только для выполнения расчёта. Регистрация не нужна.
ВАШ РЕЗУЛЬТАТ✓ Вычислено

Геометрическая оптика — GPT-02, пакет 04

Эквивалентное фокусное расстояние, мм73,034942
Расстояние изображения от второй линзы, мм64,028194
Поперечное увеличение-0,184617
Высота изображения, мм0
Высота контрольного луча на выходе, мм6,936327
Угол контрольного луча после системы, градусы-6,206988
Высота луча после первой линзы, мм8,885973
Угловой коэффициент матрицы C, 1/м-13,692076
Определитель матрицы передачи1
Сдвиг изображения относительно 550 нм, мм-0,709278

«Копировать картинку» помещает изображение результата в буфер обмена без сохранения файла — его можно сразу вставить в мессенджер или документ. Картинка и PDF содержат ссылку на calc-calc.ru.

Используются модели лучевой оптики, реальные углы преломления или параксиальное приближение согласно описанию.

Был ли калькулятор полезен?Одно касание — и мы поймём, какие инструменты улучшать.
ПОДРОБНЫЙ РАЗБОР · ФОРМУЛЫ И ПРИМЕРЫ

Расчёт оптики: Составная система из двух толстых линз — при заданном спектральном диапазоне

Задача «Составная система из двух толстых линз — при заданном спектральном диапазоне» относится к разделу геометрической оптики. Составная система рассчитывается последовательно от предмета к изображению: первая поверхность, толща первого стекла, задняя поверхность, воздушный промежуток и обе поверхности второго стекла. У каждой границы собственная кривизна, поэтому менять местами радиусы в общем случае нельзя. В этой конфигурации заданы 10 параметров, позволяющих оценивать несколько взаимосвязанных характеристик, а не одно произведение чисел.

В выбранном варианте Спектральный режим использует заданную длину волны и приближённую дисперсию стекла. Показатель преломления и положение изображения могут меняться вместе; значения служат оценкой, а не справочной характеристикой материала. Для исходного набора используются радиус первой поверхности линзы, м и радиус второй поверхности линзы, м, а остальные величины задают границы применимости расчёта.

Геометрия и входные условия

При настройке схемы «Составная система из двух толстых линз — при заданном спектральном диапазоне» сначала укажите радиус первой поверхности линзы, м, радиус второй поверхности линзы, м и центральная толщина первой линзы, м. Все размеры относятся к согласованной системе координат; отрицательные радиусы обозначают направление центра кривизны, а не физически отрицательный размер детали.

Следующие параметры важны именно для данного варианта: радиус передней поверхности второй линзы, м, радиус задней поверхности второй линзы, м, центральная толщина второй линзы, м, показатель преломления стекла при 550 нм, воздушный промежуток между линзами, м, расстояние от предмета до передней поверхности, м, длина волны, мкм. Не следует подменять конкретную длину общим коэффициентом масштаба: это может изменить не только значение, но и сам смысл рассчитанного оптического эффекта.

Составная система рассчитывается последовательно от предмета к изображению: первая поверхность, толща первого стекла, задняя поверхность, воздушный промежуток и обе поверхности второго стекла. У каждой границы собственная кривизна, поэтому менять местами радиусы в общем случае нельзя. В выбранной задаче проверьте, что показатель преломления принадлежит нужной среде и длины относятся к одной физической конфигурации. Для конкретного варианта «Составная система из двух толстых линз — при заданном спектральном диапазоне» величина «r4» задаётся отдельно, что позволяет проверить влияние указанного условия без подмены физической постановки.

Физическая модель и способ вычисления

В параксиальном приближении луч описывается высотой над осью и малым углом к ней. Преломление и распространение задаются матрицами второго порядка; их произведение переносит исходное состояние луча к выходной поверхности последней линзы. Здесь рассматривается случай «Составная система из двух толстых линз — при заданном спектральном диапазоне», поэтому результат связан с геометрией луча, а не только с номинальными данными оптического элемента.

Эквивалентное фокусное расстояние находят из матричного элемента C, но положение изображения зависит ещё и от расстояния до предмета. Это разные характеристики; увеличение определяется переносом контрольного луча в найденную плоскость изображения. Для исходной конфигурации важно различать величины, выраженные в миллиметрах, градусах и безразмерных коэффициентах. Внутренние расчёты используют метры и радианы. Для конкретного варианта «Составная система из двух толстых линз — при заданном спектральном диапазоне» величина «r3» задаётся отдельно, что позволяет проверить влияние указанного условия без подмены физической постановки.

Спектральный режим использует заданную длину волны и приближённую дисперсию стекла. Показатель преломления и положение изображения могут меняться вместе; значения служат оценкой, а не справочной характеристикой материала. Чтобы сравнить спектральные условия, используйте близкие значения длины волны, не изменяя геометрию линзы. При сильном спектральном сдвиге не стоит переносить линейное приближение за пределы области его применимости. Проверяйте исходный показатель материала и условие прохождения луча перед интерпретацией конечных чисел.

Как анализировать расчётные результаты

Для сравнения двух компоновок полезно менять сначала расстояние между линзами, затем толщину одной из них. Меняется не только итоговая оптическая сила, но и положение главных плоскостей; одно число фокусного расстояния не описывает всю сборку. В калькуляторе «Составная система из двух толстых линз — при заданном спектральном диапазоне» взаимосвязанные показатели удобно читать вместе, потому что отдельная координата луча не описывает оптическую систему целиком.

Для воспроизводимой проверки меняйте по очереди длина волны, мкм и радиус первой поверхности линзы, м, оставляя другие поля неизменными. Затем сравните направление изменения результатов с законом преломления, оптической силой либо геометрическим ограничением апертуры.

Чтобы сравнить спектральные условия, используйте близкие значения длины волны, не изменяя геометрию линзы. При сильном спектральном сдвиге не стоит переносить линейное приближение за пределы области его применимости. Если при небольшом изменении входа появляется очень большое число, обратите внимание на близость фокальной плоскости либо на предельное направление луча.

Точность и ограничения инженерной оценки

При переходе к реальной оптике нужно учитывать толщину оправ, децентровку, качество поверхности и ограничения по диаметру. Идеальный расчёт центрированной системы не предсказывает качество изображения по всему полю и не заменяет трассировку множества лучей. Это принципиально для задачи «Составная система из двух толстых линз — при заданном спектральном диапазоне», где расчётные значения относятся к идеализированной схеме и не содержат поправок на качество оптических поверхностей.

Не используйте полученное значение как безусловную характеристику заводского объектива. Здесь не моделируются загрязнение стёкол, температурные деформации оправ, поглощение в материалах и разброс паспортных показателей преломления. Для конкретного варианта «Составная система из двух толстых линз — при заданном спектральном диапазоне» величина «r3» задаётся отдельно, что позволяет проверить влияние указанного условия без подмены физической постановки.

В проектировании сравнивайте расчёты для нескольких вариантов параметров и затем проверяйте макет измерениями. В форме «Составная система из двух толстых линз — при заданном спектральном диапазоне» все вводимые величины непосредственно входят в физическую модель, но за пределами её допущений возможны дополнительные эффекты.

Формула расчёта

ОСНОВНАЯ ФОРМУЛА

M=R₄·T(t₂)·R₃·T(d)·R₂·T(t₁)·R₁; fэкв=−1/C.

Проверенные примеры

Проверка 1: Номинальные данные

Определите составная система из двух толстых линз — при заданном спектральном диапазоне: r1 = 0.12; r2 = -0.12; t1 = 0.009; r3 = 0.15; r4 = -0.15; t2 = 0.009; n = 1.52; gap = 0.025; obj = 0.45; wl = 0.48.

Получены численные величины: Эквивалентное фокусное расстояние, мм = 73.03494158; Расстояние изображения от второй линзы, мм = 64.028194019; Поперечное увеличение = -0.184616999; Высота изображения, мм = 0.

Проверка 2: Изменён параметр r1

Определите составная система из двух толстых линз — при заданном спектральном диапазоне: r1 = 0.1272; r2 = -0.12; t1 = 0.009; r3 = 0.15; r4 = -0.15; t2 = 0.009; n = 1.52; gap = 0.025; obj = 0.45; wl = 0.48.

Получены численные величины: Эквивалентное фокусное расстояние, мм = 74.030576325; Расстояние изображения от второй линзы, мм = 65.761093876; Поперечное увеличение = -0.187485199; Высота изображения, мм = 0.

Проверка 3: Изменён параметр r2

Определите составная система из двух толстых линз — при заданном спектральном диапазоне: r1 = 0.12; r2 = -0.135; t1 = 0.009; r3 = 0.15; r4 = -0.15; t2 = 0.009; n = 1.52; gap = 0.025; obj = 0.45; wl = 0.48.

Получены численные величины: Эквивалентное фокусное расстояние, мм = 75.127036666; Расстояние изображения от второй линзы, мм = 67.401736595; Поперечное увеличение = -0.190740391; Высота изображения, мм = 0.

Как пользоваться онлайн-калькулятором

  1. Укажите геометрию, оптические свойства материалов и условия: Радиус первой поверхности линзы, м, Радиус второй поверхности линзы, м, Центральная толщина первой линзы, м, Радиус передней поверхности второй линзы, м, Радиус задней поверхности второй линзы, м.
  2. Задайте остальные параметры для сценария «при заданном спектральном диапазоне».
  3. Сопоставьте взаимосвязанные результаты и проверьте границы применимости модели.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

Частые вопросы

Как правильно вводить геометрию?

Все геометрические размеры задаются в метрах, знак радиуса поверхности определяет ориентацию центра кривизны.

Какие ограничения имеет вычисление?

Параксиальная (малоугловая) модель, линзы центрированы; пространственные аберрации, рассеяние и виньетирование за пределами заданной диафрагмы не учитываются.

Похожие калькуляторы

🔭ОПТИКА

Аберрация первого порядка оптической системы — для внеосевого луча

Аберрация первого порядка оптической системы — для внеосевого луча. При настройке схемы «Аберрация первого порядка оптической системы — для внеосевого луча» сначала укажите радиус первой поверхности линзы, м, радиус второй поверхности линзы, м и централ

🔭ОПТИКА

Аберрация первого порядка оптической системы — для составной оптической системы

Аберрация первого порядка оптической системы — для составной оптической системы. При настройке схемы «Аберрация первого порядка оптической системы — для составной оптической системы» сначала укажите радиус первой поверхности линзы, м, радиус второй поверхности линзы

🔭ОПТИКА

Аберрация первого порядка оптической системы — при заданном спектральном диапазоне

Аберрация первого порядка оптической системы — при заданном спектральном диапазоне. При настройке схемы «Аберрация первого порядка оптической системы — при заданном спектральном диапазоне» сначала укажите радиус первой поверхности линзы, м, радиус второй поверхности ли

ПОДЕЛИТЬСЯ ИНСТРУМЕНТОМ

Встроить на свой сайт

Вставьте этот код в HTML-блок на своём сайте. Посетители смогут пользоваться калькулятором без перехода.

Прямая ссылка: https://calc-calc.ru/embed/calc_790225/

Предварительный просмотр