МИРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ СВЕТОВЫХ ЛУЧЕЙ ПРОЗРАЧНЫМ КЛИНОМ

Для быстрого измерения малого преломляющего угла стеклянных клиньев или степени плоскопараллельности пластинок, то есть для решения вопроса, не выходит - ли их угол клина за пределы допусков. Во всех таких случаях пользуются или громоздкими и дорогими оптическими установками, или же измеряют толщины образцов в нескольких точках и по ним уже определяют преломляющий угол клина. И тот, и другой способы отнимают много времени, а второй из них вообще не может дать большой точности.

Предлагаемый способ измерения преломляющего угла клина не требует никаких приборов, осуществить его чрезвычайно просто, а точность измерения этим способом можно довести до степени, почти не уступающей лучшим приборам, скорость же измерения превышает таковую любого другого способа.

Более радикально применять для этой цели известный способ, основанный на кажущемся раздвоении предметов, возникающем в глазу, когда часть его зрачка заслонена краем стеклянного клина во время измерения /другой глаз должен быть закрыт/.

Измерения этим способом преломляющего угла клина можно производить, наблюдая отклонение клином изображения, либо точки, либо шкалы, помещенных на мире.

Предметом настоящего изобретения является мира, предназначенная для определения указанным способом угла отклонения световых лучей прозрачным клином. С целью увеличения точности измерения и скорости его производства, мира выполнена в виде черного клина на белом фоне, со шкалой деления которой пересекают клин, параллельны короткой стороне клина и оцифрованы в углах отклонения луча.

На фиг. 1 дана оптическая схема измерения угла отклонения клина, а на фиг. 2 представлен вид миры во время наблюдения ее при измерении угла отклонения клина.

Луч ДЕО идет через воздух, а луч СЕО проходит через клин и входит в глаз О параллельным лучу ДЕО. Естественно, что при таком наблюдении через клин в поле зрачка предмет Д будет казаться одновременно отклоненным на величину ДС=У и находящимя в точке Д, т.е. будет иметь место двойное изображение.

Двигая стеклянный клин вправо и влево перед глазом, можно добиться приблизительно равной интенсивности обоих изображений, хотя оно обязательно и не требуется.

Обозначим угол отклонения луча клином через φ и расстояние от клина до предмета через

и обозначив угол клина через А и коэффициент преломления через n уравнение /1/ может быть написано так:

Из уравнения /3/ видно, что отклонение предмета пропорционально преломляющему углу клина и расстоянию от клина до предмета.

Если бы отклонение У было бы нам заранее известно, то из уравнения /1/ можно было бы вычислить φ, или из уравнения /3/ / -А/ сорт стекла предполагается известным/.

В дальнейшем, для упрощения формул, будем пользоваться только формулой 1, то есть определять только угол φ, так как по ф-ле 2 можно весьма быстро вычислить А по известным φ и n.

Для ускорения процесса нахождения А, можно, вместо вычислений, номографировать уравнение /2/, и по номограмме, которая в этом случае весьма проста, быстро находить А. Но при желании можно сразу измерять и А.

Вместо точки возможно наблюдать через клин целую шкалу с нанесенными на ней делениями. Зафиксировав какое-нибудь деление шкалы, например нулевое, заметим против какого деления неподвижной шкалы, видимой через воздух, очутилось зафиксированное деление отклоненной шкалы. Очевидно, это деление как раз равно У.

Но этот способ определения и по нему угла недостаточно точен, а именно, легко видеть, что точность определения угла отклонения равна ±1.

Действительно, разрешающая способность невооруженного глаза равна 1, поэтому предельный, еще различимый отрезок на шкале ΔУ, очевидно, равен

Пренебрегая погрешностью в величине получим:

Во-вторых, при наложении отклоненной шкалы на неподвижную, получается размывание изображения делений шкалы в глазу наблюдателя и, тем самым затрудняется определение У.

Если же в качестве объекта наблюдения при таком способе измерения преломляющего угла клина применить являющуюся предметом изобретения миру, можно повысить точность измерения.

Мира может быть выполнена в виде рисунка, или апликации, например, на белой бумаге черный клин с острым углом.

Повышение точности измерения при применении такой миры происходит вследствие того, что вызываемое измеряемым клином перемещение точки с пересечения (фиг. 2) клина и его двойника на гораздо большие расстояния X, а именно во столько раз большие, во сколько раз длина клина больше величины его основания d.

Действительно, из подобия тр-ков ОДС и CAB следует

Измерив по горизонтальной шкале, из уравнения 4, вычисляем У, а затем

Так как d и точно известны, то погрешностью их можно пренебречь, и из уравнения /4/ получим величину погрешности в измерении отклонения У:

Погрешность ΔХ в отсчете величины X по шкале, то есть местоположения точки пересечения черного клина и его двойника будет, очевидно, равна поэтому

Таким образом, теперь погрешность в измерении угла отклонения будет в раз меньше, чем по первому способу.

Из уравнения /4а/ видно, что, так как есть величина постоянная, то вместо шкалы длин X можно нанести шкалу прямо в единицах угла отклонения φ, например в минутах.

Для увеличения точности отсчета наблюдение миры можно производить через монокуляр, с увеличением большим I^X.