Temat nr 4

Określanie parametrów użytkowych lunety geodezyjnej

1. Sprzęt

Teodolit Zeiss Jena Theo 010A lub Theo 010B, niwelator Zeiss Jena Ni020 lub Ni050, techniczna łata niwelacyjna, przenośne stanowisko laboratoryjne, lupa luksomierz,

2. Miejsce odbywania ćwiczeń

Sala IIIG, na słupku obserwacyjnym oraz stanowisku laboratoryjnym,

3. Cel ćwiczeń

Określenie parametrów lunety: powiększenie, pole widzenia i jasność.

4. Opis zagadnienia

Podstawowe instrumenty geodezyjne wyposażone są w układy optyczne zwane lunetami. Przeznaczeniem lunet jest wizualna obserwacja bliskich i dalekich przedmiotów z jednoczesnym ustalaniem położenia ich osi widzenia. Zasadnicze wielkości charakteryzujące lunetę geodezyjną to: powiększenie, pole widzenia, jasność oraz zdolność rozdzielcza.

Powiększenie lunety

Istotny wpływ na pomiary geodezyjne kątowe i niwelacyjne ma powiększenie lunety użytego instrumentu. W sensie fizycznym powiększenie lunety jest stosunkiem kąta widzenia b pod jakim widzimy przez lunetę obraz odległego przedmiotu, do kąta widzenia a tegoż przedmiotu widzianego bezpośrednia gołym okiem (wzór 1).

                                                                 (1)

Stosowany jest również do wyznaczania powiększenia, przy znanych długościach ogniskowych obiektywu f1 i okularu f2, uproszczony wzór 2:

                                                                (2)

W instrumentach geodezyjnych optyczne układy lunetowe mają powiększenie w zakresie od 15 do 60 razy. Powiększenie lunety można wyznaczyć następującymi metodami.

Wyznaczenie powiększenia lunety na stanowisku polowym

Po wykonaniu czynności ustawczo-poziomujących instrumentu na statywie lub słupku obserwacyjnym należy w niewielkiej odległości, około 5 metrów, ustawić pionowo techniczną łatę niwelacyjną. Po skierowaniu lunety instrumentu na łatę, patrząc dwoma oczyma, jednym poprzez lunetę, a drugim wprost, sprowadza się oba widziane obrazy do pokrycia, tak aby zobaczyć łatę oglądaną bezpośrednio na tle obrazu widzianego przez lunetę (rysunek 1).

Rys. 1. Widok łaty oglądanej jednocześnie (obojgiem oczu) okiem nieuzbrojonym i przez lunetę

Stosunek długości odcinków łaty widzianej przez lunetę i nieuzbrojonym okiem pozwala określić powiększenie lunety z następującego wzoru 3:

                                                           (3)

gdzie:

OŁg – odczyt górnej kreski na łacie wykonany nieuzbrojonym okiem,

OŁd – odczyt dolnej kreski na łacie wykonany nieuzbrojonym okiem,

Og – odczyt górnej kreski na łacie wykonany przez lunetę,

Od – odczyt dolnej kreski na łacie wykonany przez lunetę.

Wykonane obserwacje należy zanotować w tabeli 1 oraz wyznaczyć powiększenie lunety.

Tabela 1

Wyznaczenie powiększenia lunety na stanowisku laboratoryjnym

              Dokładniejsze wyznaczenie powiększenia lunety można wykonać z pomiarów średnicy obiektywu lunety oraz średnicy jego obrazu mierzonego za okularem, jak na rysunku 2.

Rys. 2. Schemat układu optycznego lunety ze źrenicą wejściową i wyjściową

Powiększenie lunety określane jest według wzoru 4:

                                                                (4)

gdzie:

R – promień źrenicy wejściowej lunety,

r – promień źrenicy wyjściowej lunety.

Pomiar średnicy źrenicy wejściowej lunety (obiektyw) wykonywany jest suwmiarką, natomiast średnicę źrenicy wyjściowej mierzy się za pomocą dynametru Ramsdena. Można również wykonać pomiary średnicy źrenicy wyjściowej na płytce szklanej z naniesioną dokładnie podziałką (0,1 lub 0,2 mm) za pomocą lupy, co przedstawiono na rysunku 3. Pomiar średnicy obrazu obiektywu wykonywany jest w momencie kiedy na płytce szklanej z podziałką przybiera on postać wyraźnego, najbardziej jaskrawego krążka. Aby polepszyć dokładność wyznaczenia powiększenia opisaną metodą obserwacje wykonywane są kilkukrotnie lub z wykorzystaniem przesłonięcia obiektywu lunety maską o znanych wymiarach. Powstający wówczas obraz na szklanej płytce jest pomniejszony (wartość powiększenia). Wyniki obserwacji na stanowisku laboratoryjnym należy odnotować w tabeli 2.

Rys. 3. Stanowisko laboratoryjne do wyznaczania powiększenia lunety z pomiaru źrenic

Tabela 2