Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Вопрос № 33. Принцип Аббе и разрешающая способность микроскопа.
Принцип Аббе
По этому принципу, называемому также принципом исключения компараторной погрешности, эталонный элемент устройства должен быть расположен соосно с рабочим элементом (или измеряемым объектом). В этом случае уменьшается погрешность взаимного линейного расположения эталонного и рабочего элементов при возникновении поворотов деталей из-за технологических или эксплуатационных погрешностей (зазоров, погрешностей формы контактирующих поверхностей, деформаций, биений и т.п.).
На рис. 44 показан классический пример, давший второе название принципу с поперечным (рис. 44, а) и продольным (рис. 44, б) компараторами. На каретке 1, перемещаемой вдоль оси Y, установлены эталонная (Э) и поверяемая (П) шкалы, взаимное положение штрихов которых измеряется с помощью отсчетных микроскопов М1, М2.
Рис. 44
В поперечном компараторе, из-за поворотов каретки (Djz) вокруг оси Z, обусловленных погрешностями направляющих, возникает значительная погрешность измерения DY1 первого порядка малости, пропорциональная расстоянию Н между шкалами (рис. 44,в):
Чтобы исключить погрешность первого порядка, Аббе предложил расположить талонную и поверяемую шкалы соосно, преобразовав компаратор в продольный (компаратор Аббе). В этом случае погрешность измерения из-за поворотов каретки будет лишь второго порядка малости (рис. 44, г):
Рассмотрим типовые примеры на соблюдение и нарушение этого принципа в некоторых устройствах ОП. На рис. 45 изображена измерительная пиноль 1 длиноизмерительной машины, перемещающаяся в шарикоподшипниковых направляющих 2. Эталонным элементом пиноли является измерительный растр (дифракционная решетка) 3, установленный для соблюдения принципа Аббе соосно с наконечником (РЭУ* ), контактирующим с измеряемым объектом. Если бы растр был установлен так, как показано пунктирной линией (на верхней поверхности пиноли), то из-за неизбежных поворотов пиноли при ее движении вдоль оси Y возникала бы значительная погрешность измерения.
Рис.45
С явным нарушением принципа Аббе выполнена конструкция окулярного микрометра типа МОВО (ГОСТ 7865-77), схема которого изображена на рис. 46.
Рис. 46
Здесь 1 - подвижная сетка с маркой в виде би-штриха и косого креста, а также грубой шкалой; 2 - точная шкала (лимб); 3, 4 - цилиндрическое и цилиндро-коническое колеса; 5 - гайка; 6 - винт; 7 - пружина.
Перемещение (Y) марки подвижной сетки осуществляется гайкой 5 при повороте винта 6 и связано с поворотом лимба зависимостью
где Z4, Z3 - числа зубьев соответствующих колес; К, Р - число заходов и шаг резьбы винтового механизма; X - угол поворота точной шкалы.
При движении сетки из-за погрешностей направляющих происходит ее поворот вокруг оси Z(Djz), что вызывает погрешность расположения марки сетки относительно изображения объекта наблюдения и гайки отсчетного винтового механизма, так как объект наблюдения (марка) и винтовой механизм (гайка) расположены несоосно (имеется вылет Н):
Мы характеризовали действие микроскопа его увеличением. Как мы уже видели на примере лупы, увеличение, достигаемое с помощью оптической системы, ведет к возможности рассматривать части предмета под большим углом зрения и, следовательно, различать более мелкие детали. Микроскоп позволяет различать отдельные детали объекта, которые для невооруженного глаза или при наблюдении с простой лупой сливаются в точку, т. е. микроскоп лучше, чем лупа, разрешает тонкую структуру объекта. Однако, осуществляя большие увеличения, мы можем повысить разрешающую способность микроскопа лишь до известного предела. Это связано с тем фактом, что наши представления о свете как о лучах уже оказываются слишком грубыми, становится необходимым учитывать волновые свойства света. Сказанное относится не только к микроскопу, но и к другим оптическим приборам. Более подробно явления, связанные с волновой природой света, будут нами рассмотрены позже (§ 134). Здесь же нам важно отметить, что волновая природа света накладывает определенный предел на разрешающую способность всех оптических систем, в частности и микроскопа. Если две точки объекта находятся одна от другой на расстоянии, меньшем некоторого предела, то мы не сможем их «разрешить»: их изображения всегда будут сливаться между собой, каким бы большим увеличением ни обладал микроскоп.
Предельная разрешающая способность достигается при возможно более всестороннем освещении объекта. Вследствие этого в современных микроскопах для освещения объекта применяются специальные конденсоры, дающие широкие пучки лучей. Предельная разрешающая способность достигается при увеличении микроскопа, равном около 1000.